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焊接

動力電池FPC激光焊常見難題及解決方案

來源:聯贏激光2021-10-27 我要評論(0 )   

近年,隨著 FPC 展現出的優(you) 異性能以及規模化生產(chan) 帶來的快速降本,FPC 替代傳(chuan) 統線束的進程明顯提速。一方麵,國內(nei) 電池廠商占有超過40%的全球份額,並且在產(chan) 能擴張上也更...

近年,隨著 FPC 展現出的優(you) 異性能以及規模化生產(chan) 帶來的快速降本,FPC 替代傳(chuan) 統線束的進程明顯提速。一方麵,國內(nei) 電池廠商占有超過40%的全球份額,並且在產(chan) 能擴張上也更為(wei) 積極。另外,在雙碳目標下,儲(chu) 能產(chan) 業(ye) 也有望大發,FPC應用有望拓展到儲(chu) 能領域。

中國作為(wei) 主要FPC製造基地,2018年FPC產(chan) 值已經達到全球56%。在需求端和生產(chan) 端都進一步向國內(nei) 集中的情況下,將帶動國內(nei) 車載動力/儲(chu) 能FPC供應商進一步發展。



關(guan) 於(yu) FPC、CCS

FPC即柔性電路板,它是以柔性覆銅板為(wei) 基材製成的一種印製電路板,是電子產(chan) 品的關(guan) 鍵電子互連件,起到導通和傳(chuan) 輸的作用,具備配線組裝密度高、彎折性好、輕量化、工藝靈活等特點。

CCS(Cells Contact System,集成母排,線束板集成件)產(chan) 品由 FPC、塑膠結構件、銅鋁排等組成,目前很多FPC廠商進一步向下遊 CCS產(chan) 品布局,通過FPC向CCS的拓展提升單車價(jia) 值和盈利空間。

新能源汽車動力電池一般都多個(ge) 電池模組組成,單個(ge) 電池模組對應 1 個(ge) CCS,1 個(ge) CCS 一般配置 1-2 個(ge) FPC,CCS 集合塑膠結構件、銅鋁排等結構件。在動力電池運用領域,FPC主要用於(yu) pack環節的傳(chuan) 統線束替換,協助電池包的信息采集。

數據來源:中汽協   圖表製作:聯贏激光

在動力電池能量密度提升迫切及輕量化勢在必行的情況下,替代傳(chuan) 統線束的 FPC市場前景廣闊。FPC為(wei) 動力電池模組實現過流熔斷、溫度采集、電壓采集的功能,能有效監控電池電芯的電壓和溫度,進而保護汽車動力電池電芯。相比於(yu) 傳(chuan) 統線束而言,FPC布局規整、結構緊湊,擁有高度集成、自動化組裝、裝配準確性、超薄厚度、超柔軟度、輕量化等諸多優(you) 勢,滿足了國內(nei) 動力電池高能量密度和低成本的需求導向。



動力電池FPC常見焊接難題

動力電池模組FPC 焊接時,焊接材料涉及鎳、銅鍍鎳,主要為(wei) 鎳鋁焊接,焊接時容易出現虛焊、焊穿、爆點、焊偏等現象,具體(ti) 表現為(wei) :

異種金屬熔點不同:低熔點材料熔化時,高熔點材料仍處於(yu) 固體(ti) 狀態,這時已熔化的材料容易滲入過熱區的晶界,造成低熔點材料流失,合金元素燒損及蒸發,使焊縫化學成分發生變化,力學性能難以控製;

異種金屬線膨脹係數不同:異種金屬線膨脹係數不同導致熔池結晶時產(chan) 生較大焊接應力與(yu) 焊接變形,由於(yu) 焊縫兩(liang) 側(ce) 承受的應力狀態不同,容易導致焊縫及熱影響區產(chan) 生裂紋,甚至導致焊縫金屬與(yu) 母材剝離;

材料的熱導率和比熱容不同:導致焊縫金屬結晶條件變壞,晶粒粗大,並影響難熔金屬的潤濕性能;

異種金屬焊接容易產(chan) 生金屬間化合物,同時發生組織的變化,導致焊接接頭力學性能下降,尤其是熱影響區容易產(chan) 生裂紋。

另外,材料的線膨脹係數,熱導率和比熱容等熱物性參數隨溫度的變化而變化,使得異種金屬材料激光焊接過程更為(wei) 複雜。

因此,高品質動力電池FPC 焊接工藝,除了解決(jue) 異種金屬焊接係列難題外,在提升FPC焊接自動化、智能化、高效率的同時,還必須規避虛焊、焊穿、爆點、焊偏等問題。聯贏激光技術團隊經潛心鑽研和多重實驗驗證,攻克了一係列技術難關(guan) ,實現從(cong) YAG到單模+振鏡進行焊接,有效解決(jue) 了上述提到的行業(ye) 痛點問題。

△ 異種金屬激光焊接的發展狀況

單模激光器是指在采用一定的限模技術後處於(yu) 單橫模或單縱模狀態運轉的激光器,光強呈高斯分布,光束質量好,穿透力強。焊接時,單模激光器很容易達到金屬材料融化的閾值,而多模激光器則需要增加輸入能量,很容易造成材料的燒蝕及金屬間化合物的產(chan) 生,導致焊接效果較差。


UW動力電池模組FPC激光焊接解決(jue) 方案

△ 動力電池模組FPC自動焊接線


工藝流程:人工上FPC→視覺CCD焊接定位(雙工位)→焊後外觀CCD檢測→壓降測試→NTC測試→NG下線


自動化程度高

該鎳片焊接自動線核心配置包括聯贏激光自製激光器,CCD視覺定位,3 台高精的測試儀(yi) 及 NTC 專(zhuan) 用測試盒,實現自動焊接、自動焊後檢測、自動壓緊測試和自動 NTC測試, 將傳(chuan) 統的線下性能測試融合到焊接產(chan) 線上, 實現了 FPC 線束的全自動生成 。


生產(chan) 效率高

整線效率為(wei) 15s/pcs, 焊接站和 NTC 測試均為(wei) 雙工位設計,提高整線的生產(chan) 效率。產(chan) 線將 NG 產(chan) 品在合格品下料位前一個(ge) 工位實現自動下線 , 避免 NG 品流至合格品下料位 , 減少了人工下料的任務 。


聯贏激光是國內(nei) 最早進行FPC焊接線研發的企業(ye) 之一,代表行業(ye) 最先進的FPC自動焊接工藝。UW動力電池模組FPC自動焊接線實現模塊化設計,整體(ti) 布局合理,操作方便。與(yu) 此同時,公司嚴(yan) 格把控工藝、效率及品質,確保產(chan) 線高效穩定。

作為(wei) 動力電池裝備智造核心供應商,數年來,聯贏激光逐個(ge) 精準擊破動力電池行業(ye) 各領域焊接痛點,並不斷實現設備的快速研發迭代,針對客戶不同需求,聯贏激光能夠快速提供滿足客戶定製需求的產(chan) 品,幫助客戶提質增效。

未來,隨著電池新技術路線變革,工藝變化,聯贏激光團隊將緊緊圍繞激光焊接工序,時刻精準市場定位,不斷開展新電池工藝研究,積累行業(ye) 技術經驗,做好技術沉澱,為(wei) 客戶提供更多優(you) 質解決(jue) 方案!



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