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標(biāo)題: 電池模組焊接問(wèn)題的探討 [打印本頁(yè)]
作者: xiaobing86203 時(shí)間: 2018-3-21 10:11
標(biāo)題: 電池模組焊接問(wèn)題的探討
將電芯通過(guò)焊接的方式串并聯(lián)起來(lái)成組,是電池模組生產(chǎn)的關(guān)鍵步驟,焊接技術(shù)在某種程度上已經(jīng)成為制約模組產(chǎn)品品質(zhì)、生產(chǎn)效率、成本的最關(guān)鍵因素之一。下面以幾家優(yōu)秀的模組生產(chǎn)企業(yè)的專(zhuān)利技術(shù)為例,討論一下領(lǐng)域內(nèi)對(duì)該技術(shù)的著眼點(diǎn)。
A企業(yè)
由于總輸出極承擔(dān)較大的載流量,所以一般會(huì)采用銅材質(zhì),而銅電極片直接與鋁極柱焊接強(qiáng)度低,穩(wěn)定性不好。
A家最早的解決方案是先把銅電極片與一塊鋁片預(yù)制超聲焊接在一起,再對(duì)鋁片與極柱進(jìn)行焊接。此方法存在三個(gè)問(wèn)題:
1、對(duì)鋁連接片和鋁極柱焊接時(shí),會(huì)影響已焊接好的銅鋁結(jié)合部穩(wěn)定性;
2、銅鋁電極片焊接區(qū)域非對(duì)稱(chēng),影響焊接強(qiáng)度;
3、銅電極片連接插接件后會(huì)給銅鋁界面帶來(lái)剪切力,影響結(jié)合強(qiáng)度。
針對(duì)這三個(gè)問(wèn)題,A家共進(jìn)行了三項(xiàng)改進(jìn)。
第一項(xiàng)改進(jìn)是在銅電極片上開(kāi)通孔,沿通孔一圈的圓環(huán)區(qū)域?qū)︺~鋁電極片進(jìn)行超聲焊接,再在通孔區(qū)域?qū)︿X片和鋁極柱進(jìn)行激光焊接。該方法解決了多次焊接和焊接區(qū)域不對(duì)稱(chēng)的問(wèn)題,但是依然存在銅電極片上插接件造成的剪切力。
第二項(xiàng)改進(jìn)是在上述分區(qū)焊接的基礎(chǔ)上,把銅電極片變成銅臺(tái),銅臺(tái)上有帶有外螺紋的同心銅柱,或者帶有內(nèi)螺紋的圓柱孔,與插接件進(jìn)行螺紋連接。一方面降低剪切力帶來(lái)的影響;二來(lái)降低插接件的生產(chǎn)難度,實(shí)現(xiàn)自主生產(chǎn)。
第三項(xiàng)改進(jìn)也是給予第一項(xiàng)分區(qū)焊接技術(shù),開(kāi)發(fā)了一種可伸縮鋁電極片,為多層鋁箔堆疊后經(jīng)沖壓成型再分段熱壓焊接而成。拱形段為各層間未結(jié)合的多層分散的狀態(tài),平面段為各層間經(jīng)熱壓焊接結(jié)合在一起的單層的狀態(tài),從而形成一種柔性鋁電極連接片,補(bǔ)償因電池膨脹形成的位移,降低在銅鋁結(jié)合部產(chǎn)生的應(yīng)力。推測(cè)前兩項(xiàng)改進(jìn)方式對(duì)界面結(jié)合力的提升并不能完全滿(mǎn)足要求,所以才采用這種柔性鋁連接片的方式,彌補(bǔ)銅鋁界面強(qiáng)度不足的問(wèn)題。
B企業(yè)1 @7 e# b1 `2 S. p8 E7 X
B家是采用鎳片與極柱進(jìn)行連接,可焊接性好,但是導(dǎo)電能力不足,且成本高。
針對(duì)此問(wèn)題,研發(fā)了一種銅鎳復(fù)合電極片,分別開(kāi)有對(duì)應(yīng)的通孔,通孔處有鎳凸片用于與極柱進(jìn)行焊接,從而兼具鎳的焊接性能與銅的導(dǎo)電性能。這種方式并未徹底解決導(dǎo)電能力不足的問(wèn)題,如通過(guò)增加連接片厚度的方法來(lái)優(yōu)化,則又影響焊接性能,增大了電池模組重量,提高了成本。
于是開(kāi)發(fā)了一種由厚薄兩片鋁極片組成的復(fù)合連接片。在厚極片上設(shè)有通孔,薄極片上開(kāi)有與通孔對(duì)應(yīng)的圓槽,圓槽為薄極片與極柱的焊接區(qū)域。此時(shí),厚極片可以增加到足夠大的厚度來(lái)保證導(dǎo)電性,薄極片降低到足夠薄來(lái)保證焊接性。而鋁材密度小價(jià)格低,也能保證整體質(zhì)量和成本的要求。
C企業(yè)
* V% o; V* Z$ A$ v9 j
C家為了實(shí)現(xiàn)很好的連接強(qiáng)度,在連接片上開(kāi)通孔,電芯極柱穿過(guò)通孔與之配合,然后利用激光將通孔周?chē)饘偃廴谶M(jìn)行焊接。問(wèn)題是,如果所開(kāi)通孔過(guò)大,焊接效果會(huì)受到影響。如果過(guò)小,又增加了裝配難度。
針對(duì)此問(wèn)題,C家把通孔分成了大小孔兩段,采用過(guò)盈配合的模式降低對(duì)孔形狀和尺寸的要求。
+ V: W/ L7 @9 ^- G6 a為了提高連接片的導(dǎo)電性能,C家開(kāi)發(fā)了一種多層疊加的連接片。兩層材料焊接在一起,其中一層或幾層開(kāi)通孔,剩下一層與通孔對(duì)應(yīng)的區(qū)域?yàn)檫B接片與極柱的焊接部,兼顧薄處焊接,厚處導(dǎo)電的功能。值得注意的是,兩項(xiàng)技術(shù)的基材均為多層箔材焊接而成,兩種連接片均為一次性沖壓成型。
總結(jié)一下各家企業(yè)的共同點(diǎn):
1、連接片多采用多層材料復(fù)合+開(kāi)設(shè)通孔的方法,其中一層材料為連接片與極柱的連接層,保證焊接性能。多層材料疊加用于保證連接片的導(dǎo)電性。
2、連接片基材采用多層箔材堆疊之后加工成型,可形成柔性區(qū)域,用于補(bǔ)償電芯膨脹造成的位移,減小對(duì)低強(qiáng)度界面的影響。
以上三家均為電池模組生產(chǎn)企業(yè),解決問(wèn)題的思路也基本類(lèi)似,即想辦法繞開(kāi)問(wèn)題。當(dāng)兩種材料焊接質(zhì)量無(wú)法滿(mǎn)足要求時(shí),嘗試采用不同的替代材料,再利用更加精細(xì)的結(jié)構(gòu)或工藝彌補(bǔ)更換材料帶來(lái)的性能損失。因?yàn)楹附蛹夹g(shù)本身的優(yōu)化空間,對(duì)于模組生產(chǎn)商來(lái)說(shuō)是很小的。
8 t) v( J+ L- M' l/ W% d6 G# s2 [
作者: siterkiso 時(shí)間: 2018-3-21 14:33
屬于電池工藝了,樓主哪個(gè)電池廠家的。
作者: 地球MAN 時(shí)間: 2018-4-5 06:35
頂起
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