배터리 팩 용접을 위한 레이저 소스 선택: 파이버, 청색 다이오드 또는 고체?

레이저 소스를 선택하는 것은 배터리 PACK 용접 라인에서 가장 중요한 결정입니다. 동일한 킬로와트는 알루미늄, 구리 및 니켈에서 완전히 다르게 작용하며, 잘못된 선택은 나중에 반사광 손상, 부서지기 쉬운 접합부 또는 택트 시간 누락으로 나타납니다. 이 가이드는 물리학, 세 가지 레이저 제품군, 4단계 선택 프로세스 및 생산 현장에서만 드러나는 함정을 안내합니다.

프로세스 환경에 대한 더 넓은 시각을 보려면 다음과 같이 시작하십시오.레이저 용접 허브를 클릭한 다음 PACK별 선택 로직을 보려면 여기로 다시 돌아오세요.

레이저가 금속을 용접할 수 있는지 여부는 전력이 아니라 금속이 실제로 흡수하는 파장의 양에 따라 결정됩니다. 서로 다른 금속에 전달되는 동일한 레이저 출력은 몇 가지 요소(최대 수십 배)에 따라 달라지는 효과적인 에너지 입력으로 변환될 수 있습니다.

팩 용접에 실제로 사용되는 세 가지 레이저 제품군은 다음 파장을 다룹니다.

메모:흡수율은 온도에 따라 급격히 증가합니다. 금속이 녹는점에 가까워지면 흡수율은 두 배 이상 증가할 수 있습니다. 따라서 표에는 실온 근사치만 나열되어 있습니다. 실제 용접 커플링은 인터페이스 조건, 온도 필드 및 용융 풀 크기에 따라 달라집니다. 테이블을 다음 용도로 사용하세요.1차 심사만 진행; 이를 전력 예산으로 직접 변환하지 마십시오.

PACK 라인의 5개 주요 위치에 레이저 용접이 필요합니다.

1. 셀 탭- 일반적으로 니켈 도금, 니켈 구리 클래드 또는 알루미늄 클래드인 셀 표면의 금속 포스트
2. 모듈 및 팩 레벨 버스바- 알루미늄 또는 구리로 전지를 직렬로 연결하는 전도성 막대
3. 구조용 씰(씰링 플러그/커버 플레이트)- 일반적으로 알루미늄;
4. 샘플링 및 신호 라인(니켈 스트립)- 얇은 니켈 포일, 통합 탭 + BMS 디자인으로 점차 대체되는 전통적인 위치;
5. 서로 다른 관절- 구리-알루미늄 및 구리-니켈, 주로 부스바와 탭 사이.

세 가지 레이저 제품군에 대해 매핑된 주요 전장은 다음과 같습니다.

파이버 레이저(1064nm, CW/QCW): 알루미늄 PACK의 주력 제품입니다.4개 스테이션에 공급되는 수 킬로와트 파이버 레이저는 모듈의 대부분을 덮습니다. QCW 모드(수백 마이크로초의 펄스 지속 시간)에서는 높은 평균 전력을 유지하는 동시에 제어된 열 축적이 필요한 위치(예: 니켈 도금 탭)를 처리합니다. 계량 모드인 경우 설명하는 사람은 다음과 같습니다.QCW 파이버 레이저 용접장단점을 자세히 다루고 있습니다.

반도체/블루 다이오드 레이저: 구리 및 구리-알루미늄 접합을 위한 첫 번째 선택입니다.450nm의 청색광은 구리에 의해 강하게 흡수되어 반사광이 레이저 장치로 다시 공급되어 파괴되는 기존의 실패 모드를 폐기합니다. 절충: 단일 이미터 전력은 여전히 ​​병목 현상이 발생하므로 파란색 시스템은 여러 다이오드를 결합하거나 스캐닝 ​​갈보 헤드를 사용하여 스폿 전력을 축적합니다. 응용 프로그램 창에 대한 전체 내용을 보려면 다음을 참조하세요.전원 배터리 레이저 용접 애플리케이션.

고체 레이저(Nd:YAG / Nd:YVO₄, Q 스위치 ns 펄스): 얇은 부품의 정밀 점용접.두께가 약 0.5mm 미만이고 관통력이 ~100μm 미만인 니켈 스트립 및 샘플링 라인 조인트 - ns 펄스는 열 확산을 최소화하면서 높은 피크 전력을 제공하여 열 영향 구역을 단단히 유지합니다. 비용은 적당한 벽 플러그 효율성(5%~10%)과 램프 펌프 유지 관리이며 평균 전력은 확장되지 않습니다.

한 줄 요약:알루미늄 → 섬유; 구리 → 파란색; 얇은 정밀 부품 → 고체 펄스.

부스바 위치는 주의를 기울일 가치가 있습니다.

알루미늄 부스바는 섬유 CW로 아름답게 용접되지만, 구리 및 구리-알루미늄 변형은 공정 창이 좁은 경우입니다.

• 순수 구리 버스바: 파란색 LD 먼저; 반사 방지 절연 기능을 갖춘 광섬유 QCW를 대체 수단으로 사용합니다.
• 구리-알루미늄 부스바: 파란색 LD 또는 두 스테이션에 걸쳐 조인트를 분할합니다.
• 매개변수 테이블 및 결함 대책에 대해서는 당사를 참조하십시오.공통로 레이저 용접 매개변수가이드; CCS 통합 보기는 다음을 참조하세요.CCS 버스바 레이저 용접.

씰링 및 얇은 니켈 위치

씰링 플러그와 커버 플레이트는 알루미늄 섬유 CW 영역입니다. 생산 라인의 현장 데이터는 규정된 매개변수가 무엇을 달성하는지 보여줍니다. 문서화된 사례 하나에 도달했습니다.배터리 상단 덮개 레이저 씰링99.86%의 수율과 방폭 밸브 용접도 동일한 논리를 따릅니다.배터리 방폭 밸브 용접. 솔리드 스테이트 ns 펄스가 소유한 얇은 니켈 스트립 위치의 경우,배터리 러그 용접원통형 및 파우치 셀 변형을 다룹니다.

선택에서 길을 잃는다는 것은 일반적으로 사양 시트와 브랜드 비교부터 시작하는 것을 의미합니다. 신뢰할 수 있는 순서는 다음과 같습니다.먼저 제약 조건을 수정한 다음 제품을 살펴보세요.

단계 01 - 기본 재료.알루미늄 중심 → 파이버 레이저. 구리 지배적 또는 구리-알루미늄 이종 → 파란색 LD 먼저; 전력 천장이 연결부를 차단하는 경우 특수 프로세스를 지원하는 광섬유 QCW가 대안입니다. 니켈 또는 니켈 도금 → 섬유 CW 또는 고체 펄스(두께에 따라 결정됨).

단계 02 - 두께 및 침투.총 두께 1 mm 이하, 관통 0.3 mm 이하 → 고체 펄스 또는 저전력 LD. 1–총 3 mm, 관통 0.5–1.5 mm → 섬유 CW 또는 QCW. 총 3mm 이상, 관통력 1.5mm 이상 → 고출력 광섬유, 더 큰 스폿, 안정적인 택트.

STEP 03 - 라인 택트.단일 조인트 < 2초(고속 스캔 용접) → 파란색 LD + 갈보 또는 파이버 QCW + 갈보. 3-조인트당 10초(일반적인 PACK 스테이션) → 파이버 CW 단일 스폿 또는 QCW. > 30초(무거운 섹션) → 장펄스 QCW를 갖춘 고출력 광섬유.

단계 04 - 열 관리 및 고정.셀 표면 옆의 제한된 공간 → 열 입력 제어, QCW 또는 펄스 모드 선호, 장기간 연속 체류 방지. 보호 가스 접근 불량 → 산화 방지 공정을 선택하거나 고정 장치를 재작업하십시오. 설비의 불량한 접지/차폐 → 더 나은 EMI 동작을 위해 광섬유 또는 반도체 시스템을 선호합니다.

1. 구리의 높은 반사율은 레이저 소스를 태웁니다.밝은 구리의 1064 nm에서 반사율은 95%를 초과할 수 있습니다. PACK 라인의 대부분 초기 파이버 레이저 다이오드 고장은 이 조건으로 거슬러 올라갑니다. 일치하는 대답은 파란색 LD 또는 에너지 비용을 들여 광섬유 트레인에 반사 절연체를 추가하는 것입니다.

2. 서로 다른 접합부의 취성 상.구리-알루미늄 용접은 CuAl2와 같은 금속간 화합물을 형성합니다. 몇 마이크론을 넘어서면 진동으로 인해 먼저 균열이 발생하는 단단하고 부서지기 쉬운 상이 됩니다. 대책은 침투 및 열 입력 제어 또는 구리-알루미늄 전이 스트립을 사용하여 쌍을 물리적으로 격리하는 것입니다. 더 자세한 매개변수 수준 지침은알루미늄 합금 용접 결함 제어기사.

3. 콜드 조인트 및 온라인 감지.전력 모니터링 + 인라인 AOI + 샘플링 파괴 테스트가 기준선을 형성합니다. 전력 모니터링은 "올바르게 발사된 펄스"를 인증하고, AOI는 비드 형상과 표면 색상을 판독하며, 금속 조직/인장 샘플링은 교대마다 계속 발생합니다. 비전 시스템과 인라인 형체력 감지 기능이 최근 추가되었습니다. 아직까지 샘플링을 완전히 대체하는 시스템은 없습니다. 한 가지 업스트림 요인은 레이저 매개변수보다 냉간 접합 비율을 조용히 높이는 표면 오염입니다. 그렇기 때문에용접 전 단자 청소현대 라인에서는 표준 관행이 되었습니다.

4. 보호가스.99.99% 아르곤은 PACK 용접의 주류 선택입니다. 유속이 너무 낮으면 산화, 흑화 및 눈에 띄는 스패터가 발생합니다. 가스 시스템은 레이저가 아닌 설비 및 배관에 속하지만 그 효과는 용접부에 직접적으로 영향을 미칩니다.

5. 스테이션이 제대로 냉각되지 않았습니다.연속 모드가 몇 초 이상 한 지점에 머무르면 셀 표면이 과열되고 활성 물질이 나중에 형성되는 동안 손상될 수 있습니다. In-PACK 온도 모니터링과 QCW 모드가 표준 조합입니다.

업계에서는 "레이저 가격이 충분히 비싸면 하나의 파이버 소스가 전체 팩을 덮는다"고 말합니다. 일부 시나리오에서는 LFP(리튬 철 인산염) 모듈, 알루미늄 중심 설계, 허용되는 택트 시간 등 일부 시나리오에서는 사실입니다. 그러나 이러한 시나리오는 단일 파이버 모델을 깨뜨립니다.

• 니켈 함량이 높은 NCM 팩- 구리 탭이 일반적이고 반사 위험이 높으며 밝은 구리에 직접 섬유가 닿으면 손상될 위험이 있습니다.
• 구리-알루미늄 이종 모선- 많은 관절, 좁은 창문; 섬유 전용 설정은 부서지기 쉬운 단계를 제어하는 ​​데 어려움을 겪습니다.
• 대용량 저장장치(ESS) 모듈- 매우 두꺼운 알루미늄 섹션은 하나의 광섬유 장치 전력을 초과할 수 있어 다중 스테이션 전력 공유가 가능해집니다.

Blue LD 비용 및 전력 한도는 여전히 빠르게 개선되고 있습니다.오늘날의 프로세스 경계는 3년의 경계가 아닙니다.. 실용적인 선택 입장: 백본으로서의 광섬유, 구리 및 서로 다른 위치를 포괄하는 파란색 LD, 프로세스 검증 기간 동안 예약된 다중 소스 유연성.

메모:이 차트는 질적 엔지니어링 판단 매핑입니다. 최종 구성은 전력 범위, 택트 타임 및 열 관리와 함께 결정됩니다. 특정 모델에는 여전히 실제 샘플에 대한 프로세스 검증이 필요합니다. 수치는 업계의 일반적인 범위를 나타내는 것이며 보증된 값은 아닙니다.

팩 용접에는 범용 레이저 소스가 없습니다. 재료, 구조, 택트 타임 및 프로세스 창이 솔루션을 결정하며, 가장 강한 라인은 파이버 백본과 블루 다이오드 및 물리학이 요구하는 펄스 지원을 결합합니다.

새로운 PACK 라인을 지정하거나 기존 스테이션을 재작업하는 경우 당사 엔지니어가 조인트 도면을 검토하고 소스 구성을 권장할 수 있습니다. 우리의 전체 제품군을 찾아보세요레이저 용접 기계- 휴대용, 자동 및 갈보 시스템 - 공정 평가 및 견적을 위해 공작물 세부 정보를 24시간 이내에 보내주십시오.