Tecnología de soldadura del conector del módulo de batería de alimentación y tendencias de aplicaciones

 

Frente al rápido desarrollo de la industria de vehículos de nueva energía, las baterías de litio, como componentes centrales, desempeñan un papel crucial en materia de seguridad, conductividad y confiabilidad. En los módulos de baterías de energía, la estructura de conexión conductora entre las celdas y entre las barras colectoras del módulo afecta directamente la eficiencia de fabricación, la automatización y el rendimiento del servicio de las baterías.

 

Entre ellos, las barras colectoras flexibles laminadas de cobre, los conectores de lámina de cobre y las barras colectoras de lámina de cobre se han convertido en las soluciones de conexión eléctrica más comunes para sistemas de baterías livianas y de alta-energía-densidad.

 

 

Los conectores del módulo de batería de alimentación suelen utilizar una estructura de apilamiento compuesta de múltiples-capas. Al apilar, soldar o unir por difusión-varias capas de papel de cobre o aluminio, forman un conector flexible, compensador y altamente conductor. Este diseño absorbe desplazamientos menores causados ​​por la expansión de la celda, reduciendo así la tensión mecánica en la conexión.

 

Por ejemplo, la estructura de barra colectora de cobre flexible multicapa para aparamenta no solo se utiliza para conexiones internas dentro de módulos de batería, sino que también se usa ampliamente en aparamenta de alto-voltaje y sistemas de gestión de energía.

 

El diseño de barra colectora laminada de cobre con revestimiento de estaño personalizado previene eficazmente la oxidación, mejora la conductividad de la superficie y mejora la estabilidad de la soldadura.

 

 

1. Barra colectora de batería de energía de almacenamiento flexible de lámina de cobre

Los conectores del módulo de batería de alimentación suelen utilizar estructuras rectangulares, trapezoidales o trapezoidales, recubiertas con una lámina de cobre niquelada- o estañada- para mejorar la resistencia a la corrosión y la conductividad eléctrica. Antes de soldar, la superficie de la lámina de cobre se pule y limpia con precisión para garantizar una soldadura estable sin dañar el revestimiento.

 

Los conectores de lámina estañada para baterías eléctricas mantienen una excelente conductividad eléctrica a altas temperaturas y evitan la oxidación de la superficie posterior a la soldadura. De manera similar, la tecnología de soldadura de barras colectoras laminadas con lámina de cobre utiliza soldadura por difusión o ultrasónica de múltiples capas de lámina de cobre para lograr una conexión eléctrica robusta, cumpliendo con los requisitos de alta corriente y alta confiabilidad de las baterías eléctricas.

 

En comparación con los conectores de níquel puro o de acero niquelado-, los conectores laminados de cobre-níquel ofrecen una mejor combinación de conductividad, costo y soldabilidad. Con la tendencia hacia módulos livianos, controlar el grosor de los conectores de lámina de cobre se ha convertido en un área clave de optimización del diseño.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. Conectores flexibles de aluminio

Además de cobre, algunos módulos utilizan barras colectoras compuestas de aluminio o cobre-aluminio para reducir el peso del sistema. Los conectores flexibles de aluminio todavía tienen ventajas en los sistemas de almacenamiento de energía con menor densidad de corriente y mayor sensibilidad a los costos, pero son ligeramente inferiores al cobre en términos de conductividad y resistencia a la corrosión.

 

 

El método de soldadura entre las celdas de la batería, las barras colectoras y las cintas conductoras es crucial para el rendimiento del sistema y la eficiencia de la producción. Actualmente, la industria adopta principalmente los siguientes tres procesos:

 

(1) Soldadura por resistencia

La soldadura por resistencia utiliza calor de resistencia como fuente de energía, y el efecto de calor formado por la corriente en la superficie de contacto de la pieza de trabajo plastifica y combina el metal. Este equipo de proceso es simple y de bajo costo-, adecuado para soldar conectores de lámina de cobre y polos de celdas de batería, y es el método principal en la fabricación temprana de baterías eléctricas.

 

Sin embargo, con el aumento de los requisitos de automatización, la soldadura por resistencia ha sido reemplazada gradualmente por soldadura láser y soldadura por difusión de alta-eficiencia y mayor-precisión.

 

(2) Soldadura láser

La soldadura láser utiliza un rayo láser de alta-energía-densidad como fuente de calor y tiene las ventajas de una alta precisión de soldadura, una pequeña zona afectada por el calor-y baja deformación. Este proceso se puede integrar con robots industriales para lograr un ensamblaje de módulos totalmente automatizado.

 

Al soldar conectores de lámina laminada de cobre (conectores de lámina laminada de cobre) o barras colectoras flexibles de cobre para batería de litio (barras colectoras de cobre flexibles para batería de litio), la soldadura láser puede controlar eficazmente la profundidad de penetración y la morfología del baño fundido para garantizar la estabilidad eléctrica y la consistencia de la apariencia.

 

(3) Soldadura por difusión de polímeros

La conexión flexible de soldadura por difusión por resistencia de lámina de cobre es una tecnología de soldadura avanzada que ha surgido en los últimos años. Su principio es lograr enlaces metalúrgicos mediante deformación micro-plástica y difusión atómica bajo cierta temperatura y presión.

 

Este proceso no requiere el uso de ningún fundente y puede lograr conexiones de nivel molecular-de alta-resistencia baja-y baja-resistencia. Es particularmente adecuado para la producción de productos de alta-confiabilidad, como soldadura de barras colectoras laminadas con lámina de cobre y barras colectoras de batería de almacenamiento de energía flexible con lámina de cobre.

 

Dado que la superficie de contacto después de la soldadura por difusión puede resistir la flexión, la colisión y la vibración-a largo plazo, se ha promocionado ampliamente en nuevas baterías de energía y sistemas de almacenamiento de energía.

 

Además, la máquina de soldadura por difusión adopta una estructura de transformador de bajo-voltaje y alta-frecuencia, que puede reducir eficazmente el riesgo de ignición y mejorar la seguridad y estabilidad del equipo. Esta tecnología proporciona una ruta de proceso estandarizada y de alta-confiabilidad para nuevos sistemas de conexión de baterías de energía.

 

 

 

Con la actualización acelerada de la nueva industria energética, los requisitos para los conectores en los módulos de baterías de energía aumentan constantemente. Nuevas soluciones conductoras flexibles, como barras colectoras flexibles laminadas de cobre y conectores de lámina estañada para baterías eléctricas, están reemplazando gradualmente las estructuras de conexión rígidas tradicionales.

 

En el futuro, los sistemas de fabricación automatizados que combinen soldadura por difusión por resistencia de láminas de cobre, conexiones flexibles conbarra colectora laminada con lámina de cobreLa soldadura se convertirá en una tendencia clave en la tecnología de conexión de módulos de baterías de potencia.

Esta tendencia no sólo ayudará a mejorar la conductividad eléctrica y el rendimiento de la gestión térmica, sino que también impulsará los sistemas de almacenamiento de energía hacia una mayor densidad de potencia, un peso más ligero y una mayor confiabilidad.