Laserschweißlösungen für CCS-Busbars: Ermöglichung einer hohen Effizienz-Strombatterieproduktion

Kingslaser hat einen trockenen, laserbasierten Prozess für die Erstellung von FPC-Schaltkreisen und eine Pad-Fenster mit einer Linienbreite von so gut wie 10 μM . entwickelt. Diese Technologie ermöglicht ein hohes Präzisionspfleken bei ultralartigen Formatanwendungen, während die chemische Verschmutzung vereinfacht, Prozesse verkürzt, die Produktionszyklen abbauen und die Arbeitskosten.}}}}}}}}}}}}

Um das Vertrauen in die manuelle Montage von Nickel- und Aluminium-Terminals in herkömmlichen CCS-Methoden zu beheben, führte Kingslaser ein neues Design mit erweiterten Kupferfolie-Registern . ein. Diese Tabs sind mit ultra-dünnem Metallen (weniger als oder gleich 35 μm), einschließlich Copper-Copper, ultra-dünn, und kupfer-} -Per-} -Per-} -Per-{-Alum-Alumin-Aluminten-Aluminten-Alumin-Aluminten, kompatibel.

Mit Laserschweißen können die Kupferfolie -Registerkarten effizient an Aluminium -Busabars . gebunden werden. Diese Innovation beseitigt die manuelle Montage, verbessert die Automatisierung und verbessert die Prozesszuverlässigkeit .

Mit der raschen Entwicklung der globalen neuen Energieindustrie und des explosiven Wachstums des Marktes für Elektrofahrzeuge hat die Batterie -Technologie als Kernkomponente für Elektrofahrzeuge kontinuierlich Durchbrüche in Bezug auf hohe Sicherheit, hohe Integration, leichte Konstruktion und Kostenreduzierung . zur gleichen Zeit, zur gleichen Zeit, zur gleichen Zeit, gleichzeitig die Materialauswahl und die Herstellung von CCS -Zellen, die Batterieverfahren, die Batterieverfahren, die Batterie -CCs -Zellen, die Batterieverfahren (Zellen. Aktualisiert, um die zunehmenden Anforderungen an die Gesamtintegration der Fahrzeugintegration und die Komplexität des Batteriesystems zu erfüllen .

Abbildung 1. CCS Integrierte Busbars sind eine der Schlüsselkomponenten im Power -Batterie -System

Derzeit dient CCS in erster Linie Signalabtast- und aktuelle Sammlungsfunktionen . seine Signalerfassungskomponenten zeigen einen Trend zur Diversifizierung, hauptsächlich einschließlich:

◎ Kabelbündel: traditionell, aber zuverlässig, mit komplexen Strukturen und geringer Integration;
◎ Flexible Druckschaltung (FPC): Basierend auf Polyimid- oder Polyesterfilm, das eine hervorragende Flexibilität und Stabilität bietet, ist es heute eine der Mainstream -Lösungen.
◎ Flexible Flachkabel (FFC): Einfache Struktur, niedrige Kosten, geeignet für leichte Design;
◎ Flexible Formplatine (FDC): Fügt die Formtechnologie über FPC hinzu und bietet eine stärkere dreidimensionale Anpassungsfähigkeit;
◎ Flexible Flat Cable (FFC), die mit flexiblen Formschaltkreis (FCC) verbunden sind: Integriert FFC in FPC/FDC, verbessert die strukturelle Flexibilität und die Verbindungseffizienz und macht es zu einer neuartigen Lösung, die derzeit verwendet wird. .}

Die Erkundung und Koexistenz mehrerer technischer Routen zielt hauptsächlich darauf ab, die Gesamtkosten von CCS-Produkten zu senken, insbesondere im Stichprobenabschnitt des BMS (Batterieverwaltungssystem), was ungefähr 55% der Gesamtkosten .} als Ergebnis mit hoher Integration, niedrig-cost-Signal-Technologie ausmacht.

Vor diesem Hintergrund konzentriert sich Kingslaser seit 2023 auf Innovationen in der flexiblen Schaltungstechnologie und schlug zwei kritische Prozessverbesserungslösungen vor, um die Leistung und das Fertigung von CCs zu verbessern:

● Voll trockener Prozess für die schnelle FPC -Herstellung

In diesem Prozess wird die vollständige Laserverarbeitungstechnologie verwendet, um kritische Schritte wie das Ätzen von FPC-Schaltungsmustern und das Öffnen von PI-Filmfenstern . im Vergleich zu herkömmlichen Nassprozessen zu vervollständigen. Er vereinfacht den Herstellungsworkflow signifikant, beseitigt die Verwendung chemischer Reagenzien und bietet Vorteile. und erhalten relevante Patente .

● Copper-Aluminium-Laserschweißtechnologieforschung

Als Reaktion auf den Engpass in herkömmlichen CCs, bei dem FPC durch Nickel -Plattier- oder Injektionsformung mit Aluminium -Busbars verbunden ist, schlug Kingslaser eine neue Lösung unter Verwendung von Laser -Direct -Schweißen vor, um FPC mit Aluminium -Busbars zu verbinden. wurde Anfang 2024 als Antwort auf eine Anfrage eines börsennotierten Unternehmens entwickelt und hat vorläufige Validierungsergebnisse . erzielt

Zusammenfassend wirkt sich als kritische Komponente in Batteriepackungen das Design und die Fertigungsstufe der CCs direkt auf die Leistung und die Kosten neuer Energie -Elektrofahrzeuge aus {. auf die Erforschung mehrerer Lösungen für Signalerfassungsmodule und die Implementierung neuer Technologien aus, die zu einer höheren Effizienz, größerer Integration und niedrigeren Kosten und niedrigeren Kosten .}}}}}}}}}

Flexible Printed Circuit (FPC), commonly referred to as "flex board," is a printed circuit board that uses flexible insulating materials as the base and achieves electronic functionality through precise circuit patterns. It offers numerous advantages over traditional rigid circuit boards, such as excellent flexibility, lightweight structure, and superior electrical performance. As a result, FPCs are widely used in smart Terminals, tragbare Geräte, medizinische Geräte und neue Energiefahrzeuge, wodurch sie zu einer wichtigen Grundlage für die Erreichung von Miniaturisierung, leichtem Design und Integration in moderne elektronische Produkte . sind

FPC bietet eine hervorragende Flexibilität, die das kostenlose Biegen, Falten und Wickeln ermöglicht, sich an dreidimensionale Raumlayouts anzupassen und die Integration von Komponentenansammlungen und Drahtverbindung zu ermöglichen. . aufgrund seiner dünnen und leichten Struktur, die FPC reduziert die Größe und das Gewicht der elektronischen Abweichungen, die die Anforderungen für Hochdünden und Kompakte des Elektrizus und das Einsatz von FPC in der modernen Elektrizität und dem Vergleich in der modernen Elektrik. Dissipation, starke Lötbarkeit und einfache Installation, die eine überlegene Gesamtleistung liefert.

Abbildung 2. Foto eines FPC

Die FPC-Fertigung stellt jedoch auch bestimmte Herausforderungen vor ., da flexible Schaltungen in der Regel benutzerdefinierte gestaltet sind. Sie beinhalten höhere Design- und Prozessanforderungen, was zu erheblichen Vorabinvestitionen und viel höhere Startkosten führt als bei Standard-PCBs .}}. Sobald die Produktion abgeschlossen ist. Komplex . Darüber hinaus begrenzt die Art der flexiblen Materialien die Skalierbarkeit der Massenproduktion, und der Herstellungsprozess erfordert äußerst präzise Handhabung-Bemerkung kann zu Schadensschäden oder Funktionsfehler führen .

To overcome the limitations of traditional manufacturing processes, Kingslaser has been dedicated to developing laser-based FPC manufacturing technology since 2004. That year, when it delivered China's first FPC laser contour cutting machine, similar foreign equipment cost as much as 5.5 million RMB. Kingslaser, relying on independent R&D, successfully completed the delivery at Ein Preis von ca. 1 . 5 Millionen RMB, das das ausländische Monopol verstößt und den Beginn der Inlandslasergeräteanwendung auf dem Gebiet der flexiblen Elektronikherstellung markiert. Insbesondere war die Maschine der erste, der einen linearen Motor übernahm, der zu diesem Zeitpunkt aus Taiwans Hiwin -Technologien importiert wurde, kombiniert mit einem Galvanometer -System, in dem eine wegweisende "lineare Motor + Galvanometer" -Laserverarbeitungsstruktur festgelegt wurde, die die Verarbeitungsgenauigkeit und die Reaktionsgeschwindigkeit erheblich verbesserte.

Aufbauend auf dieser Fundament hat Kingslaser weiterhin grüne Fertigungstechnologien für flexible Schaltungen vorangetrieben, indem er einen schnellen FPC-Produktionsprozess vorgeschlagen hat, der auf dem Konzept der vollständig trockenen Herstellung .}}}}} usw. auf die Laserverarbeitung basiert, beseitigt diese Methode mehrere komplexe Schritte, die in der traditionellen Fassprozess-Prozess-Durchmesser, die sich auf dem neuesten Stand befinden. Verarbeitung . "Im Vergleich zu herkömmlichen Methoden beginnt der neue Prozess mit dem Abwickeln des Rohstoffmaterials, gefolgt von Laserfensteröffnungen, Laserschaltungsstupes und Umzuskeln, wirklich ein grünes Fertigungsmodell, das frei von chemischen Reagenzien, Abwasser und Abgasemissionen . ist

Der traditionelle FPC-Herstellungsprozess ist nicht nur komplex und räumlich konsumierend, sondern auch stark von chemischen Reagenzien abhängig, was zu einem signifikanten Umgebungsaufprall . erforderlich ist, was eine erhebliche manuelle Intervention erfordert. Dies führt zu langen Produktionszyklen und hoher Energieverbrauch. Automatisierte, hocheffiziente und null-Pollution-Methode zur flexiblen Schaltungsherstellung . Insbesondere unter dem Roll-to-Roll-Continuous-Produktionssetup kann das Lasergeräte sich nahtlos in die vorgelagerten und nachgeschalteten Materialhandhabungssysteme integrieren und eine ideale Schnittstelle für die intelligente Fertigung in großem Maßstab .} °} liefert.

In Bezug auf die technische Leistung enthält dieser Prozess mehrere innovative Durchbrüche .. Erstens ermöglicht die Verwendung von Galvanometer-gescanntes Laserverarbeitung flexibler und kostenloser Schaltungsmuster-Design, das eine minimale Leitungsbreite von 100 Mikrometern . erfüllt. Die Kompatibilität . Zweitens beseitigt der vollständig trockene Laserprozess die mit traditionellen Nassmethoden verbundene chemische Verschmutzung vollständig und realisiert die wirklich umweltfreundliche und saubere Produktion. In Übereinstimmung mit den aktuellen Trends bei der grünen Herstellung .}}} zusätzlich reduziert der Prozess erheblich, um die Arbeitsanforderungen für den Arbeitsprodukt zu erhöhen. und schnelle Lieferung .

Aus der Sicht der Kostenkontrolle beseitigt der vollständig trockene Prozess die Notwendigkeit von Drucken von Formen und korrosiven Chemikalien, wodurch die Materialnutzung signifikant verbessert wird und zusätzliche Materialabfälle auf nahezu Null reduziert und Unternehmen hilft, eine wettbewerbsfähigere Kostenstruktur aufzubauen. Large-Fläche fpcs .

Im Herstellungsprozess von integrierten Buskbolen in CCs ist Schweißgeräte ein kritischer Prozessschritt, der hauptsächlich zwei Methoden umfasst: Laserschweißen und Ultraschallschweißen . In herkömmlichen Prozessen müssen die Verbindung zwischen FPC und Aluminium-Busbank typischerweise eine Zwischenübergangskomponent-A-Nickel-Platte mit dem anderen Ende des Nickelplattens mit dem {{.}}}}}}}}}} benötigt. Mit Laserschweißen (wie Faser-Laserschweißen) . an die Aluminium-Busbank geschweißt. Aufgrund des langwierigen SMT-Schweißprozesses vor der Stufe (E . G ., Lötleitungen, Tunnelöfen, .} {}} {}}}}}}}}}}}}}}}), überqueren Sie die Gesamtlänge. Fußabdruck und niedrige Produktionseffizienz .

Abbildung 3. Busselbarschweißen des Batteriemoduls

Um diesen Prozess zu optimieren, wurde ein neuer Ansatz vorgeschlagen, bei dem das Laserschweißen die FPC direkt mit der Busbank verbindet, wodurch die Notwendigkeit der mittleren Nickelplatte . entfällt. Diese Lösung reduziert die Anzahl der Prozessschritte und kann das Potenzial zur Verbesserung der Effizienz und der Gesamtkompaktness des Produktionsbereichs haben. Promotion .

In Bezug auf die Auswahl der Schweißmethode bietet Ultraschallschweißen Vorteile wie sauber und umweltfreundlich, niedrige Kosten, hohe Effizienz und einfache Automatisierung. Schweißen kann leicht auftreten .

Im Vergleich dazu zeichnet sich das Laserschweißen aufgrund ihrer hohen Genauigkeit, hohen Geschwindigkeit, nicht kontaktfreien Betrieb, der breiten Materialkompatibilität, des Verschmutzungsverfahrens und der hervorragenden Wiederholbarkeit . aus.

Gegenwärtig besteht eine gemeinsame Prozessroute in der integrierten CCS -Busbankherstellung darin, Nickelplattenklemmen zu verwenden, um den FPC und die Aluminium -Busbank . in diesem Setup zu verbinden, die Verbindung zwischen der Nickelplatte und der Aluminum -Busbank, die typischerweise über Ultrasonic -Schweigungen erreicht wird, und die Verbindung zwischen LaSer -Schweigen, die die Verbindung zwischen dem Nickelschilde und der Nickelplatte wird, wird die Figel -Nickelplatte und die FRAUL -THE}. Der Ansatz erfordert zwei verschiedene Schweißprozesse, die nicht nur die Prozesskomplexität erhöhen, sondern auch die Automatisierungsniveaus und die Produktionseffizienz . begrenzt

Direct welding of copper and aluminum dissimilar metals faces numerous technical challenges. On one hand, copper and aluminum differ significantly in physical properties such as thermal conductivity, coefficient of thermal expansion, and melting point, making metallurgical bonding difficult. On the other hand, within different temperature and composition ranges, brittle intermetallic compounds tend to form zwischen Kupfer und Aluminium, was die mechanische und elektrische Leistung der Schweißverbindung stark beeinträchtigen kann .

Abbildung 4. Direktes Schweißen von Kupfer und Aluminium -unterschiedlichen Metallen stehen vor zahlreichen technischen Herausforderungen,

Um diese technische Herausforderung zu befriedigen, hat Kingslaser eine Kupfer-Aluminium-unterschiedliche Metallschweißtechnologie entwickelt, die auf grünem Laser basiert, das die FPC-Kupferfolie direkt ausdehnt und sie auf die Aluminium-Busbank schweißt. Aluminium .

In dem Experiment wurde eine Standard-Kupferfolie von 70 μm ultra-dünnter Kupferfolie von einem FPC als LAP-beschleppt zu einem 2 . 5mm Aluminium-Busbank mit der Kupferfolie auf dem oberen Schicht . Das galvanometer kontrollierte Kupfer-Wall-Lader-Pfad. Anpassungsprozessparameter wie Leistung, Geschwindigkeit, Defokusmenge und Spiralweggröße, wichtige Leistungsindikatoren, einschließlich der Schweißoberfläche und der Querschnittsmorphologie, der Schweißdurchdringungstiefe und der Peelstärke wurden systematisch bewertet.

Experimentelle Ergebnisse zeigen, dass eine angemessene Laserleistung eine lokalisierte Schmelzen der Kupferfolie erreichen kann und Schweißnähte mit guter Kontinuität und konsistenter Bildung erzeugt. . Die Peelstärke kann über 30N erreichen, und der Schweißeffekt ist signifikant besser als die mit übermäßigen oder niedrigem Potenz mit der Mording. Erfordern einer Balance zwischen Verarbeitungseffizienz und Schweißqualität .

Abbildung 5. Peelstärke der Gelenke an verschiedenen Schweißkräften .

Wenn die Leistung ordnungsgemäß eingestellt wird, verbessert sich die Kupfer -Aluminiumbindung und die Schweißnaht,

Dies führt zu einer höheren Zugfestigkeit in diesem Leistungsbereich

Nach mehr als einem Jahr technischer Entwicklung hat Kingslaser eine Reihe von Durchbrüchen in der Schweißausrüstungstechnologie für ultra-dünne Metallmaterialien erzielt.

Erstens wurde die Herausforderung der Deformation und der großen Bindungslücken in ultradünnen Metallen effektiv behandelt, wodurch das Risiko von falschem Schweißen und Überschweigen signifikant reduziert wurde. Zweitens wurde durch die Entwicklung eines automatischen Schweißsystems mit automatischem Ausstellungsschweiß, das die Verarbeitung der Verarbeitung Effizienz verbessert, die Produktion, die das Beigern mit dem Beigern geschlossen hat, und das Fertigung von Beigeln, die die produzierten, zugänglichen. Schweißverbindungen, individuelle Laserquellen mit spezifischen Wellenlängen wurden eingeführt, die Risse und unzureichende Festigkeit effektiv mildern. Schließlich hat die Beseitigung von Nickelplatten-Zwischenprodukten die Materialkosten reduziert und liefert wirtschaftliche Vorteile für die Großproduktion der CCS-Produktion in großem Maßstab .}

Darüber hinaus wurde die kontinuierliche Optimierung in Bereichen wie der pneumatischen Chuck- und Galvanometer-Koaxial-Vision-Schweißsoftware {. durchgeführt. Das System hat nun das Ziel von 100% Schweißpunktzuverlässigkeit erreicht und bietet eine starke technische Unterstützung für die qualitativ hochwertige CCS-Produktion .}}}}}}}}}

In der Forschung zu Laserschweißtechnologie für FPC- und Kupfer-Aluminium-unterschiedliche Metalle hat das Projektteam von Kingslaser mehrere Ergebnisse mit praktischem Anwendungswert erzielt und systematische Geräte und Prozesslösungen entwickelt .}

Im Bereich der FPC Manufacturing hat Kingslaser ein Roll-to-Roll-FFC-Produktionssystem der zweiten Generation-Roll-Basis entwickelt, wodurch das Automatisierungsniveau der Herstellung flexibler Leiterplatte erheblich verbessert wird. ± 0 . 003mm . durch genaue Steuerung der Wickelgeschwindigkeit (0,1–10 m/min) und Schneidlinienbreite (so eng wie 0,03 mm) und die Integration eines CCD-Sehsystems zur automatischen Erkennung von Targets und der hohen Voraussetzungsstiche (± 0,01 mm).

Abbildung 6. 2 nd - Generation Roll - to - Roll vollständig Laser - basiert trocken - Prozess FFC -Produktionsgerät

This technology not only improves production efficiency-with a monthly output capacity of approximately 10,000–15,000 square meters (equivalent to an output value of about 1.6 to 2.4 million RMB)-but also eliminates chemical residues and environmental pollution associated with traditional wet processes, aligning with the trend toward green manufacturing. Verwandte Innovationen haben ein Erfindungspatent mit dem Titel "Ein schneller FPC -Herstellungsprozess basierend auf vollständig trockenem Prozess", der sein starkes technisches Originalität und sein breites industrielles Anwendungspotenzial hervorhebt.

Für Kupfer-Aluminium-unterschiedliches Metallschweißen hat das Projektteam eine grüne Laserschweißproduktionslinie entwickelt, die speziell für die neue Energieleistungsbatterie-Industrie ausgelegt ist.. Dieses Gerät verwendet eine Hochleistungs-Hochleistungs-Hochleistungs-Laserquelle und die Grüne Laser-Qualitäten, die für die Hochleistungsrate, hohe Effizienz, und das hohe Absorptionsrate, hocheffizienz, und das Ausdruck, das Ausdruck, das Ausdruck. Schweißen ultradünne Metallmaterialien wie Kupfer, Aluminium, Nickel und Silber .

Abbildung 7. CCS Green Laser Welding Produktionslinienausrüstung

Kingslaser hat auch erfolgreich ein Erfindungs -Patent mit dem Titel erhalten"Eine Laserschweißmethode für Kupfer-Aluminium-unterschiedliche Metalle"Basierend auf dieser Technologie .

Wuhan Kingslaser Technology Co ., Ltd .wurde 2016 gegründet und konzentrierte sich auf die Forschung und industrielle Anwendung von Laser-Mikrofabrikationstechnologien . In den letzten Jahren hat das Unternehmen seine F & E-Bemühungen auf Laserherstellungstechnologien konzentriert, die für die Laserherstellung Technologien für Perovskite-Solarzellen durchführen und eine Reihe von Hochleistungs-Las-Laser-Laser-Laser-Laser-Ausrüstungen für die Laser-Verarbeitungsgeräte für das Feld entwickeln. Erhöhen des effektiven Stromerzeugungsbereichs der Zellen, Reduzierung des Energieverbrauchs und der Produktionszyklen und die Integration von multifunktionalen Laserprozessen

Insbesondere im Jahr 2012 lieferte Kingslaser erfolgreich seine erste mittel- bis schwere Perovskit-Solarzell-Laborausrüstung und wurde zu einem der frühesten Unternehmen in China, das nach mehr als einem Jahrzehnt technologischer Entwicklung und Markterweiterung in dieses Gebiet eintritt. R&D. These collaborations cover various perovskite cell technologies, including both mesoporous and planar structures. Kingslaser has also developed a comprehensive set of laser manufacturing solutions tailored to different size specifications, demonstrating strong capabilities in customer customization and engineering implementation.

Durch kontinuierliche Innovation und die Integration der Forschung in die industrielle Anwendung hat Kingslaser einen führenden technologischen Vorteil auf dem Gebiet der Perovskit-Solarzellen-Herstellungsgeräte erzielt und eine starke Unterstützung für die Kommerzialisierung der Solarzellen der nächsten Generation .}}} unterstützt.