Laserslassenoplossingen voor CCS-busbars: productie van zeer efficiënte stroombatterijen inschakelen

Kingslaser heeft een droog, op laser gebaseerd proces ontwikkeld voor de fabricage van FPC-circuits en het openen van padvensters met een lijnbreedte van slechts 10 μm. Deze technologie maakt uiterst nauwkeurige splicing mogelijk in ultra-grootformaat toepassingen, terwijl chemische vervuiling wordt verminderd, processen worden vereenvoudigd, productiecycli worden verkort en arbeidskosten worden verlaagd.

To address the reliance on manual assembly of nickel and aluminum terminals in traditional CCS methods, Kingslaser introduced a new design using extended copper foil tabs. These tabs are compatible with ultra-thin metals (<=35 μm), including copper–copper, copper–aluminum, and copper-aluminum legeringen .

Met behulp van laserslassen kunnen de koperen folietabbladen efficiënt worden gebonden aan aluminium busbars . Deze innovatie elimineert handmatige montage, verbetert automatisering en verbetert de procesbetrouwbaarheid .

With the rapid development of the global new energy industry and the explosive growth of the electric vehicle market, battery technology, as a core driving component for electric vehicles, has continuously made breakthroughs in terms of high safety, high integration, lightweight design, and cost reduction. At the same time, the material selection and manufacturing processes of CCS (Cells Contact System, integrated busbars), a key component in the battery system, have also been constantly Upgraded om te voldoen aan de toenemende eisen voor de totale voertuigintegratie en complexiteit van het batterijsysteem .

Afbeelding 1. CCS Integrated Busbars zijn een van de belangrijkste componenten in het Power Battery System

Momenteel bedient CCS voornamelijk signaalbemonstering en huidige verzamelfuncties . zijn signaalverwervingscomponenten vertonen een trend in de richting van diversificatie, voornamelijk inclusief:

◎ Kabelbundels: traditioneel maar betrouwbaar, met complexe structuren en lage integratie;
◎ Flexibel gedrukt circuit (FPC): op basis van polyimide- of polyesterfilm, die uitstekende flexibiliteit en stabiliteit biedt, is het vandaag een van de reguliere oplossingen;
◎ Flexibele platte kabel (FFC): eenvoudige structuur, lage kosten, geschikt voor lichtgewicht ontwerp;
◎ Flexibele molden printplaat (FDC): voegt vormtechnologie toe bovenop FPC, wat een sterker driedimensionaal aanpassingsvermogen biedt;
◎ Flexibele platte kabel (FFC) verbonden met flexibel gegoten circuit (FCC): integreert FFC met FPC/FDC, waardoor de structurele flexibiliteit en de verbindingsefficiëntie een nieuwe oplossing worden gebruikt, is het een nieuwe oplossing die momenteel in gebruik is .

De exploratie en coëxistentie van meerdere technische routes zijn voornamelijk gericht op het verlagen van de totale kosten van CCS-producten, met name in het bemonsteringsgedeelte van het BMS (batterijbeheersysteem), dat goed is voor ongeveer 55% van de totale kosten ..

Tegen deze achtergrond heeft Kingslaaser zich sinds 2023 gericht op innovaties in flexibele circuittechnologie en stelt hij twee oplossingen voor kritische procesverbetering voor om de prestaties en de productie -upgrade van CCS te verbeteren:

● Volledig droog proces voor snelle FPC -productie

Dit proces maakt gebruik van volledige laserverwerkingstechnologie om kritieke stappen te voltooien, zoals het etteren van FPC-circuitpatronen en het openen van PI-filmvensters . In vergelijking met traditionele natte processen vereenvoudigt het de productieworkflow aanzienlijk, elimineert het gebruik van chemische reagentia en biedt voordelen in milieuvriendelijkheid, energie-efficiëntie en hoge productiviteit, en hoge productiviteit, en met een hoge productiviteit, en 1 Proces en verkregen relevante octrooien .

● Koper-aluminium laser lastechnologie onderzoek

In reactie op de bottleneck in traditionele CC's waarbij FPC is aangesloten op aluminium busbars door nikkelplating of spuitgieten, stelde KingsLaser een nieuwe oplossing voor met behulp van laser direct lassen om FPC te verbinden met aluminium busbars . Deze aanpak elimineert tussenliggende verbindingsmaterialen, vereenvoudigt de structuur, vermindert de kosten en verbetert de kosten en verbetert de technologie. Begin 2024 in reactie op een verzoek van een beursgenoteerd bedrijf en heeft voorlopige validatieresultaten bereikt .

Samenvattend, als een kritieke component in batterijpakketten, hebben het ontwerp- en productieniveau van CC's direct invloed op de prestaties en kosten van nieuwe energie -elektrische voertuigen . De verkenning van meerdere oplossingen voor signaalacquisitiemodules en de implementatie van nieuwe technologieën duidt op dat CCS naar hogere efficiëntie, grotere integratie en lagere kosten .}}}}}}.}}}}}}}}}}. {

Flexible Printed Circuit (FPC), meestal aangeduid als "Flex Board", is een printplaat die flexibele isolatiematerialen als basis gebruikt en elektronische functionaliteit bereikt door precieze circuitpatronen . Het biedt talloze voordelen over traditionele rigide circuitboards, zoals uitstekende flexibiliteit, lichtgewicht structuur, en superieur elektrische prestaties en Superior Electrical Performance {{1 {1 {1 {1 {1 {1 {1 {1 {1 {1 {1 {1 {1 {1 {1 {1} Terminals, draagbare apparaten, medische apparatuur en nieuwe energievoertuigen, waardoor ze een belangrijke basis zijn voor het bereiken van miniaturisatie, lichtgewicht ontwerp en integratie in moderne elektronische producten .

FPC biedt uitstekende flexibiliteit, waardoor gratis buigen, vouwen en wikkelen kan worden aangepast aan driedimensionale ruimtelay-outs, waardoor de componentassemblage en draadaansluiting . kunnen worden ingeschakeld door de dunne en lichtgewicht structuur, levert FPC de grootte en het gewicht van de elektronische apparaten aan, de vraag voor hoge dichtheid en compact-ontwerp in moderne elektronica {{3} Verkleed goed, fp. Warmte-dissipatie, sterke soldeerbaarheid en eenvoudige installatie, het leveren van superieure algemene prestaties . In het bijzonder compenseert de rigide flex-structuur de beperkingen van flexibele circuits verder in termen van belastingcapaciteit .

Afbeelding 2. foto van een FPC

FPC-productie biedt echter ook bepaalde uitdagingen . Aangezien flexibele circuits doorgaans op maat zijn ontworpen, hebben ze een hogere ontwerp- en procesvereisten met zich meebrengen, wat resulteert in aanzienlijke investering vooraf en veel hogere start-upkosten in vergelijking met standaard PCBS .. Complex . Bovendien beperkt de aard van flexibele materialen de schaalbaarheid bij de massaproductie, en het fabricageproces vereist extreem nauwkeurige behandeling-Any onvoldoende mishandeling kan leiden tot circuitschade of functioneel falen .

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 a Prijs van ongeveer 1 . 5 miljoen RMB, het doorbreken van het buitenlandse monopolie en het markeren van het begin van de binnenlandse laserapparatuurtoepassing op het gebied van flexibele elektronica -productie. Met name was de machine de eerste die op dat moment een lineaire motor had geïmporteerd die werd geïmporteerd uit de Hiwin -technologieën van Taiwan, gecombineerd met een galvanometer -systeem, waardoor een baanbrekende "lineaire motor + galvanometer" laserverwerkingstructuur werd opgezet die de verwerkingsprecisie en de responssnelheid aanzienlijk verbeterde.

Building on this foundation, Kingslaser has continued to advance green manufacturing technologies for flexible circuits by proposing a rapid FPC production process based on the concept of fully dry fabrication. Centered on laser processing, this method eliminates multiple complex steps found in traditional wet processes-such as etching, developing, and chemical cleaning-and establishes a new manufacturing workflow centered on "roll-to-roll continuous laser Verwerking . "In vergelijking met conventionele methoden begint het nieuwe proces met grondstofafwijking, gevolgd door laservensteropening, lasercircuitpatronen en schets, het echt bereiken van een groen productiemodel dat vrij is van chemische reagentia, afvalwater en uitlaatemissies .}}}}}}

Het traditionele FPC-productieproces is niet alleen complex en ruimte-consumerend, maar ook sterk afhankelijk van chemische reagentia, wat resulteert in aanzienlijk milieu-impact . Het vereist een substantiële handmatige interventie, wat leidt tot lange productiecycli en hoge energieverbruik . in contrast, kingslasla's droog-process-technologie sterk door te integreren door hoge precision laser door hoog-precies door hoge precision-laser door middel van hoog-precies-laser. Volledig geautomatiseerde, zeer efficiënte en nul-vervuilingsmethode voor flexibele circuitfabricage . vooral onder de roll-to-roll continue productie-opstelling, de laserapparatuur kan naadloos integreren met stroomopwaartse en stroomafwaartse materiaalbehandelingssystemen, die een ideale interface biedt voor grootschalige intelligente productie .}

In termen van technische prestaties bevat dit proces verschillende innovatieve doorbraak . Ten eerste maakt het gebruik van met galvanometer gescande laserverwerking een flexibeler en gratis circuitpatroonontwerp mogelijk, het bereiken van een minimale lijnbreedte van 100 microns . Dit voldoet aan de eisen voor hooggeplaatste en high-complexheid FPC-productie en toestemming voor het gebruik van klantbehoeften, aangepaste klantbehoeften, aangebrachte klantbehoeften, aangepaste klantvereisten. compatibility. Second, the fully dry laser process completely eliminates the chemical pollution associated with traditional wet methods, realizing truly environmentally friendly and clean production, in line with current trends in green manufacturing. In addition, the process greatly reduces labor requirements and the number of overall manufacturing steps, significantly shortening production cycles and improving production efficiency-making it well-suited to today's market demands for rapid product iteration and quick levering .

Vanuit een kostenbeheersingsperspectief elimineert het volledig droge proces de noodzaak van het afdrukken van schimmels en corrosieve chemicaliën, waardoor het materiaalgebruik aanzienlijk wordt verbeterd, terwijl het extra materiaalafval tot bijna nul wordt verminderd, waardoor bedrijven een meer concurrerende kostenstructuur opbouwt . op hetzelfde moment, bij het omgaan met grote formaat FPC-verwerking, het proces van het onderhouden van de opzet in traditionele methoden, in het kader van traditionele methoden, in het kader van traditionele methoden, in het kader van traditionele methoden, in het kader van traditionele methoden, in het kader van traditionele methoden, worden de opdrachten van de traditionele methoden, van fpcs met groot gebied .

In het productieproces van geïntegreerde busbars in CCS is lasapparatuur een kritieke processtap, die vooral twee methoden met zich meebrengt: laserlassen en ultrasone lassen {. In traditionele processen is de verbinding tussen FPC en aluminium busbar meestal een tussenliggende overgangscomponent-een nikkelplaat .}}} een einde van deze Nickel-plaat is een einde aan de FPC, terwijl de andere eind is een eind is een eindje Gelast aan de aluminium busbar met behulp van laserlassen (zoals Fiber Laser Welding) . Echter, vanwege het langdurige SMT-lasproces voor podium (e.}}} g ., Solidering, tunnelovens, enz., Enz. voetafdruk en lage productie -efficiëntie .

Afbeelding 3. Busbar Lassen van de batterijmodule

To optimize this process, a new approach has been proposed that uses laser welding to directly connect the FPC to the Busbar, eliminating the need for the intermediate nickel plate. This solution reduces the number of process steps and has the potential to improve welding efficiency and the overall compactness of the production line. It represents a promising new copper-aluminum welding technology worthy of further research and Promotie .

Wat de selectie van lasmethode betreft, biedt ultrasone lassen voordelen zoals schoon en milieuvriendelijk, lage kosten, hoge efficiëntie en gemak van automatisering . Echter, vanwege de zachtheid en extreme dunheid van de koperfolie op FPC's, deze methode vereist extreem hoge precisie en stabiliteit in lascontrole, evenals de oppervlakte van de surfering van de materialen, evenals het vals van de las, evenals de oppervlakte van het materiaal. Lassen kan gemakkelijk optreden .

Ter vergelijking: laserslassen onderscheidt zich in industriële geautomatiseerde productie vanwege de hoge precisie, hoge snelheid, niet-contactbedwerking, brede materiaalcompatibiliteit, vervuilingsvrij proces en uitstekende herhaalbaarheid . Maar het komt wel met hogere apparatuurkosten, grotere technische complexiteit en striktere milieucontrole-vereisten {.}

Momenteel omvat een gemeenschappelijke procesroute in CCS -geïntegreerde BURBAR -productie het gebruik van nikkelplaatterminals om de FPC en de aluminium busbar . te verbinden in deze installatie, de verbinding tussen de nikkelplaat en de aluminium busbar wordt meestal bereikt door ultrasonische of laserlassing, terwijl de verbindingen worden gemaakt met laser Soliding. Benadering vereist twee verschillende lasprocessen, die niet alleen de procescomplexiteit verhogen, maar ook de automatiseringsniveaus en productie -efficiëntie beperkt .

Direct lassen van koper- en aluminium ongelijke metalen staat voor tal van technische uitdagingen . Aan de ene kant verschillen koper en aluminium aanzienlijk in fysische eigenschappen zoals thermische geleidbaarheid, coëfficiënt van thermische expansie en samenstelling van de tuur van de andere temperatuur en samenhang. Koper en aluminium, die de mechanische en elektrische prestaties van de lasverbinding ernstig kunnen in gevaar brengen .

Afbeelding 4. Direct lassen van koper- en aluminium ongelijksoortige metalen staat voor tal van technische uitdagingen

Om deze technische uitdaging aan te gaan, heeft KingsLaser een koper-aluminium ongelijksoortige metalen lastechnologie ontwikkeld op basis van groene laser, die direct de FPC-koperfolie uitbreidt en lelt aan de aluminium busbar, waardoor de behoefte aan de tussenliggende nikkelplaat . deze aanpak de voorschot van groene laslassen in de handel in de handel in de handel in de handel in de handel in de handel in de handel in de handel geëlimineerd in de handel in de handel in de handel in de handel in de handel in de handel in de handel in de handel in de handel in de handel in de handel in de handel in de handel in de handel in het verhandelen van de handel in het verwerken van de verloop van de handel. aluminium .

In het experiment werd een standaard 70 μm ultradun, gerolde koperen folie van een FPC gebruikt als tabblad, lap-laged naar een 2 . 5mm aluminium busbar met de koper-folie van de bovenste las van de Copper-las. Zone . door het aanpassen van procesparameters zoals vermogen, snelheid, defocushoeveelheid en spiraalpadgrootte, belangrijke prestatie-indicatoren, waaronder lasoppervlak en cross-sectionele morfologie, laspenetratiediepte en peelsterkte werden systematisch geëvalueerd.

Experimentele resultaten tonen aan dat een geschikt laservermogen gelokaliseerd smelten van de koperen folie kan bereiken, lassen produceren met een goede continuïteit en consistente vorming . De peelsterkte kan boven de 30N bereiken, en het laseffect is aanzienlijk beter dan dat is bereikt met een overdreven hoge of lage stroom, die is bereikt met een overdreven hoge of lage stroom, die een cruciale rol heeft bereikt, een cruciale rol in de las. Een balans tussen verwerkingsefficiëntie en laskwaliteit .

Afbeelding 5. Peelsterkte van gewrichten bij verschillende lasbevoegdheden .

Wanneer het vermogen correct wordt aangepast, verbeteren de koper - aluminium binding en lasvorming,

leidend tot een hogere treksterkte in dat vermogensbereik

Na meer dan een jaar technische ontwikkeling heeft Kingslaaser een reeks doorbraken bereikt in de technologie voor lasapparatuur voor ultradunne metalen materialen, zoals koper tot aluminium, koper-tot-copper en aluminium-tot-nickel (dikte minder dan of gelijk aan 35 μm) in verschillende belangrijke gebieden.}}}}}}}}}}

Ten eerste is de uitdaging van vervorming en grote bindingskloven in ultradunne metalen effectief aangepakt, waardoor de risico's van vals lassen en over-geleerde . ten tweede worden verminderd door een automatisch uitlijningssysteem te ontwikkelen. Ongelijke metalen lasverbindingen, op maat gemaakte laserbronnen met specifieke golflengten zijn geïntroduceerd, waardoor barsten en onvoldoende sterkte worden verzonden . Ten slotte heeft de eliminatie van nikkelplaatstemperiaten de materiaalkosten verlaagd, waardoor economische voordelen worden geleverd voor grootschalige CCS-productie .}

Bovendien is continue optimalisatie uitgevoerd in gebieden zoals de pneumatische chuck en galvanometer coaxiale visie lassensoftware . Het systeem heeft nu bijna het doel bereikt van 100% laspuntbetrouwbaarheid, waardoor een sterke technische ondersteuning wordt geboden voor hoogwaardige CCS-productie .}

In het onderzoek naar laserslassentechnologie voor FPC en koper-aluminium ongelijke metalen, heeft het projectteam van Kingslaser meerdere resultaten behaald met praktische applicatiewaarde en heeft systematische apparatuur en procesoplossingen ontwikkeld .

Op het gebied van FPC-productie heeft KingsLaser een tweede generatie roll-to-roll volledig lasergebaseerd droogproces FFC-productiesysteem ontwikkeld, waardoor het automatiseringsniveau van flexibele printplaat productie . de apparatuur een continue roll-fed verwerkingsmethode heeft aangenomen, ondersteunende materialen tot 550 mm in breedte, met een positionering van een positionering van een positionering van een positionering van een positionering van een positionering van een positionering van een positionering van een positionering van een positionering van een positionering van een positionering van een positionering van een positionering van een van de breedte, ± 0 . 003mm . door precies de wikkelsnelheid (0,1-10 m/min) te regelen en snijlijnbreedte (zo smal als 0,03 mm), en het integreren van een CCD-visiesysteem voor automatische doelherkenning en zeer complexe fpC structuren.

Afbeelding 6. 2 nd - Generatierol - To - rol volledig laser - gebaseerd droog - proces FFC productieapparaat

Deze technologie verbetert niet alleen de productie-efficiëntie-met een maandelijkse uitvoercapaciteit van ongeveer 10, 000-15, 000 vierkante meters (gelijk aan een uitvoerwaarde van ongeveer 1 . 6 tot 2 . 4 miljoen rmb) productie. Gerelateerde innovaties hebben een uitvindingspatent gekregen getiteld "Een snel FPC -productieproces op basis van volledig droog proces", wat de sterke technische originaliteit en het brede industriële toepassingspotentieel benadrukt.

Voor koper-aluminium ongelijke metaallassen heeft het projectteam een groene productielijn met laserlassen ontwikkeld die speciaal is ontworpen voor de nieuwe energiebatterij-industrie . Deze apparatuur maakt gebruik van een krachtige, hoogwaardige laserbron en de groene laser biedt voordelen zoals High Efficption, Super It Superior Beam-kwaliteit van het las. Ultradunne metalen materialen zoals koper, aluminium, nikkel en zilver .

Afbeelding 7. CCS Green Laser Lasing Productielijnapparatuur

Kingslaser heeft ook met succes een uitvindingsoctrooi verkregen getiteld"Een laserslassenmethode voor koper-aluminium ongelijksoortige metalen"Gebaseerd op deze technologie .

Wuhan KingsLaser Technology Co ., Ltd .werd opgericht in 2016, gericht op de onderzoek en industriële toepassing van laser-micro-fabricatietechnologieën . In de afgelopen jaren heeft het bedrijf zijn R & D-inspanningen geconcentreerd op laserproductie-technologieën voor perovskiet-zonnecellen, het invoeren van ingewikkelde studies en het ontwikkelen van een reeks hoogwaardige ultraste laserprocesseringsapparatuur voor dit veld. inclusief het vergroten van het effectieve stroomopwekkingsgebied van de cellen, het verminderen van het energieverbruik en productiecycli en het integreren van multifunctionele laserprocessen . Deze voortgang heeft het niveau van automatisering en intelligentie in perovskite-celproductie . aanzienlijk verbeterd.

Met name al in 2012 heeft Kingslaaser met succes zijn eerste perovskiet-zonne-cell-laboratoriumapparatuur op basis van middelgrote tot grote grootte afgeleverd en een van de vroegste bedrijven in China werd om dit veld te betreden . na meer dan een decennium van technologische ontwikkeling en marktuitbreiding, heeft het bedrijf een coöperatieve relaties aangegaan met meer dan 100 universiteiten, onderzoeksinstellingen, en Enterprises, en Enterprises, en Enterprises, en Enterprises, en Enterprises, en Enterprises, en Enterprises, en Enterprises, en Enterprises, en Enterprises, en Enterprises, en Enterprises, en Enterprises, en Enterprises, en Enterprises, en Enterprises, en Enterprises, en Enterprises, en Enterprises, en Enterprises, en Enterprises, en Enterprises, en Enterprises, en Enterpress R&D . Deze samenwerkingen omvatten verschillende perovskietceltechnologieën, waaronder zowel mesoporeuze als vlakke structuren {. Kingslaser heeft ook een uitgebreide set oplossingen voor laserproductie ontwikkeld die op verschillende groottespecificaties worden aangetoond, met een sterke capaciteiten in de aanpassing van de klant en engineering {8..

Door continue innovatie en de integratie van onderzoek met industriële toepassing heeft KingsLaser een toonaangevend technologisch voordeel opgeleverd op het gebied van perovskiet-productieapparatuur voor zonnecellen, wat sterke ondersteuning biedt voor de commercialisering van de volgende generatie zonnecellen .