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锂电池模组电芯连接为什么更需要激光焊接?

锂电池模组电芯连接为什么更需要激光焊接?

  • 发布时间:2021-12-11
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锂电池模组电芯连接为什么更需要激光焊接?

锂动力电池模组是由多个单体电芯串并联组装而成,单体电芯之间连接与紧固,要求连接片与电池的极柱接触电阻小、抗振动、牢靠程度高。无论是用激光焊焊接、电阻焊焊接还是螺栓机械锁紧,都必须保证成组后的电池系统在电动车辆实际行驶过程中的可靠性和耐久度。在不同的动力电池系统设计需求里,其体积能量密度、质量比能量密度以及体积功率密度等都会与动力电池系统中单体电池之间连接结构与工艺相关。
锂电池模组电芯连接方式有哪些?
锂动力电池模组是将若干单体电芯通过导电连接件串并联成一个电源,通过工艺、结构固定在设计位置,协同发挥电能充放存储的功能。可以说模组的基本作用就是连接、固定和安全防护。常见的模组类型,根据电芯与导电母排的连接方式可以分成焊接、螺接、机械压接三种形式。有研究表明,电芯单体与模组母排之间的连接方式,不仅仅影响制造效率,是否可以实现自动化,其对电池装车以后的性能表现同样会有不容忽视的影响。
然而,要确保锂动力电池模组的电气连接接触可靠并非易事,因锂动力电池模组的电气连接与需连接的若干单体电芯、连接器件、连接方式、连接工艺、连接材料等密切相关,其连接的可靠性不仅取决于连接器件本身的材料、结构与几何尺寸等参数,电气连接点处的大气污染如尘土、腐蚀性气体、湿度、温度,都会直接影响连接可靠性。锂动力电池模组中的电流在电气连接部位传导过程中,各种随机因素都将影响到电气连接的可靠性,如电流热效应、电动力、外界大气污染、温度、湿度影响和电磁干扰等都会造成电气连接接触的不可靠。
目前聚合物电芯的连接工艺,主要有焊接与不焊接(机械压紧接触式)的2种方式。

1)焊接。焊接包括激光焊或锡焊2种。
由于动力电池组面积大,超声波焊头位置不容易接触,超声波焊接很少被采用,激光焊接是较为理想的焊接方式。锡焊的高温工艺对聚合物电芯极耳处的密封存在一定的风险,同时由于锡的比重大而造成电池组的质量增加;无论激光焊接或锡焊成组工艺,都不利于更换单体电池。

2)机械压接。
不焊接即可拆卸替换聚合物电芯模组的连接结构与方法,是以每个电芯作为独立单元,将每个单元串并联,且能够保证每颗电池可拆卸和替换。这一工艺的优点主要是单颗电池可拆卸替换,解决了成组后单体电池不易更换的问题,提高了电池组的安全性。

单体电池之间通常采用机械锁紧的连接工艺,这一工艺的优点是组装连接可以采用多种方式,易于拆卸、组装连接简单灵活;缺点是由于自身结构限制,相对于平头型极柱,组装过程需要增加金属配件,电池模组质量有所增大。

焊接的连接电阻小于螺接,是焊接明确的优点。同时,焊接的生产效率提升空间大,可以说总体上,焊接优于螺接。但也可以看到,螺接一般在大型电池上应用,其更强的导电能力得以凸显,而效率低的劣势被削弱了。
机械压接的好处在于拆装灵活,后期维护以及二次回收利用成功率高。缺点是组装效率难于大幅度提升,若机械连接结构设计不够合理,则在长期的道路车辆运行环境下,接触电阻发生变化的可能性高。

新华鹏激光-方形铝壳电池模组激光焊接设备

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