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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(lián)贏激光2021-10-27 我要評論(0 )   

近年,隨著 FPC 展現(xiàn)出的優(yōu)異性能以及規(guī)?;a帶來的快速降本,F(xiàn)PC 替代傳統(tǒng)線束的進程明顯提速。一方面,國內電池廠商占有超過40%的全球份額,并且在產能擴張上也更...

近年,隨著 FPC 展現(xiàn)出的優(yōu)異性能以及規(guī)?;a帶來的快速降本,F(xiàn)PC 替代傳統(tǒng)線束的進程明顯提速。一方面,國內電池廠商占有超過40%的全球份額,并且在產能擴張上也更為積極。另外,在雙碳目標下,儲能產業(yè)也有望大發(fā),F(xiàn)PC應用有望拓展到儲能領域。

中國作為主要FPC制造基地,2018年FPC產值已經達到全球56%。在需求端和生產端都進一步向國內集中的情況下,將帶動國內車載動力/儲能FPC供應商進一步發(fā)展。



關于FPC、CCS

FPC即柔性電路板,它是以柔性覆銅板為基材制成的一種印制電路板,是電子產品的關鍵電子互連件,起到導通和傳輸?shù)淖饔?,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廠商進一步向下游 CCS產品布局,通過FPC向CCS的拓展提升單車價值和盈利空間。

新能源汽車動力電池一般都多個電池模組組成,單個電池模組對應 1 個 CCS,1 個 CCS 一般配置 1-2 個 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,F(xiàn)PC主要用于pack環(huán)節(jié)的傳統(tǒng)線束替換,協(xié)助電池包的信息采集。

數(shù)據來源:中汽協(xié)   圖表制作:聯(lián)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,替代傳統(tǒng)線束的 FPC市場前景廣闊。FPC為動力電池模組實現(xiàn)過流熔斷、溫度采集、電壓采集的功能,能有效監(jiān)控電池電芯的電壓和溫度,進而保護汽車動力電池電芯。相比于傳統(tǒng)線束而言,F(xiàn)PC布局規(guī)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(yōu)勢,滿足了國內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,主要為鎳鋁焊接,焊接時容易出現(xiàn)虛焊、焊穿、爆點、焊偏等現(xiàn)象,具體表現(xiàn)為:

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

異種金屬線膨脹系數(shù)不同:異種金屬線膨脹系數(shù)不同導致熔池結晶時產生較大焊接應力與焊接變形,由于焊縫兩側承受的應力狀態(tài)不同,容易導致焊縫及熱影響區(qū)產生裂紋,甚至導致焊縫金屬與母材剝離;

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,并影響難熔金屬的潤濕性能;

異種金屬焊接容易產生金屬間化合物,同時發(fā)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(qū)容易產生裂紋。

另外,材料的線膨脹系數(shù),熱導率和比熱容等熱物性參數(shù)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復雜。

因此,高品質動力電池FPC 焊接工藝,除了解決異種金屬焊接系列難題外,在提升FPC焊接自動化、智能化、高效率的同時,還必須規(guī)避虛焊、焊穿、爆點、焊偏等問題。聯(lián)贏激光技術團隊經潛心鉆研和多重實驗驗證,攻克了一系列技術難關,實現(xiàn)從YAG到單模+振鏡進行焊接,有效解決了上述提到的行業(yè)痛點問題。

△ 異種金屬激光焊接的發(fā)展狀況

單模激光器是指在采用一定的限模技術后處于單橫?;騿慰v模狀態(tài)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生,導致焊接效果較差。


UW動力電池模組FPC激光焊接解決方案

△ 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)→焊后外觀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(lián)贏激光自制激光器,CCD視覺定位,3 臺高精的測試儀及 NTC 專用測試盒,實現(xiàn)自動焊接、自動焊后檢測、自動壓緊測試和自動 NTC測試, 將傳統(tǒng)的線下性能測試融合到焊接產線上, 實現(xiàn)了 FPC 線束的全自動生成 。


生產效率高

整線效率為15s/pcs, 焊接站和 NTC 測試均為雙工位設計,提高整線的生產效率。產線將 NG 產品在合格品下料位前一個工位實現(xiàn)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(lián)贏激光是國內最早進行FPC焊接線研發(fā)的企業(yè)之一,代表行業(yè)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(xiàn)模塊化設計,整體布局合理,操作方便。與此同時,公司嚴格把控工藝、效率及品質,確保產線高效穩(wěn)定。

作為動力電池裝備智造核心供應商,數(shù)年來,聯(lián)贏激光逐個精準擊破動力電池行業(yè)各領域焊接痛點,并不斷實現(xiàn)設備的快速研發(fā)迭代,針對客戶不同需求,聯(lián)贏激光能夠快速提供滿足客戶定制需求的產品,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(lián)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(yè)技術經驗,做好技術沉淀,為客戶提供更多優(yōu)質解決方案!



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