01 はじめに
世界的な自動車産業の電動化への移行の中で、新エネルギー車の中核エネルギー源としての動力電池は、その性能、安全性、コストを通じて電気自動車の市場競争力を決定します。動力電池の製造は、材料科学、電気化学、精密工学などの学際的な知識が関与する複雑なプロセスです。高品質の接続テクノロジーは、このプロセス全体を通じて重要な役割を果たします。-抵抗溶接や超音波溶接などの従来の接合方法では、大規模な自動化された電源電池の生産や銅やアルミニウムなどの高熱伝導率材料の取り扱いに直面した場合、-大きな熱影響、低い一貫性、狭いプロセス パラメータ ウィンドウ-などの限界がますます明らかになってきています。-レーザー溶接技術は、高いエネルギー密度、制御可能な入熱、非接触性、自動化の容易さを備えており、精度、効率、信頼性に関する動力電池製造の厳しい要件を満たしており、セル生産から電池パック組み立てまでのワークフロー全体にわたる中核プロセスとなっています。-この文書は、動力電池のさまざまな製造段階におけるレーザー溶接技術の具体的な応用例を示し、動力電池産業の発展促進におけるレーザー溶接技術の重要な役割を要約することを目的としています。
02 電池セルの製造段階での応用
バッテリーセルは動力バッテリーの基本ユニットであり、その製造精度と密閉性はバッテリーの安全性と性能を保証する重要な要素です。レーザー溶接は主にバッテリーセルの正確な接続と最終シールに使用されます。まず、バッテリーセル内の電気接続では、レーザー溶接を使用してタブを溶接します。巻回または積層のプロセスが完了したら、図 1 に示すように、数十、場合によっては数百の層で構成される正極 (アルミニウム箔) と負極 (銅箔) のタブを集電体とともにしっかりと溶接し、外部端子または接続部品との信頼できる電気経路を形成する必要があります。レーザー溶接は、これらの薄い材料を極めて短いパルス幅で瞬時に溶融し、低抵抗で高強度の溶接点を形成できます。その利点は熱影響ゾーンが最小限に抑えられ、隣接するセパレータや活物質への熱損傷を効果的に回避し、それによってバッテリーセルの電気化学的性能を維持できることにあります。
第二に、バッテリーセルの最終パッケージング段階では、レーザー溶接は気密封止を実現する効果的な方法の 1 つです。同時に、角形アルミニウムシェル電池と円筒形スチールシェル電池の両方で、上部カバーとケースの接続にレーザー溶接が使用されます。レーザーの出力、速度、焦点位置を正確に制御することで、連続的で滑らかで緻密な溶接シームをケーシング上に形成することができ、電解液の漏れや外部水分の侵入を効果的に防ぎ、寿命全体を通じてバッテリーセルの化学的安定性を確保します。パウチセルの場合、トップシールとサイドシールのプロセスでレーザー溶接が使用され、突き出たタブを接続および保護トランジションピース（通常はニッケル-メッキの銅またはアルミニウム）に溶接します。図 2 に示すように、その非接触性により、包装効率が向上し、アルミニウム-プラスチック フィルムの包装材料への損傷がゼロになります。
03 バッテリーモジュールとバッテリーパックの組み立て段階での応用には、個々のセルをモジュールとバッテリーパックに統合することが含まれ、大量の電気接続と構造的固定が必要になります。これは、レーザー溶接が最も集中しており、技術的に難しい段階です。電気接続の観点から見ると、主な用途はセル間の直列および並列溶接です。バスバー（通常はアルミニウムまたは銅のバー）をセルの端子に接続することにより、バッテリーパック全体の電気回路システムが構築されます。
このプロセスの難しさは次のとおりです。1) 材料特性の課題-銅とアルミニウムは、一般的に使用される赤外線レーザーに対する反射率が高く、熱伝導率が高いため、溶接が困難です。 2) 銅バスバーとアルミニウム端子の間の接続など、異なる材料の接合。接続の長期信頼性に影響を与える脆い金属間化合物 (IMC) が形成される傾向があります。-。これらの課題に対処するために、産業界は発振レーザー溶接、ハイブリッド溶接（レーザーアークなど）、緑色レーザーや青色レーザーなどの新しい波長レーザーの使用などの高度なプロセスを開発してきました。これらの技術は、スパッタや気孔などの欠陥を効果的に抑制し、溶融池の拡大、撹拌の促進、エネルギー吸収の増加により IMC 層の厚さを制御し、それによって電気的接続を実現します。構造的な接続の点では、レーザー溶接も重要な役割を果たします。例えば、セルを固定するモジュールの側板やエンドプレートなどの構造部品や、電池パックの筐体とカバーの接続などに使用できます。従来のネジやリベットによる接続と比較して、レーザー溶接は高度な一体化と構造強度を達成できるため、バッテリー パックの振動や衝撃に対する耐性が向上します。さらに、バッテリー管理システムの電圧センサーと温度センサーの取得回路の小さな溶接は、信号取得の長期的な安定性と信頼性を確保するためにレーザー溶接を使用して行われることが増えています。-
04 概要高精度、高速性、信頼性を備えたレーザー溶接技術は、動力電池製造のあらゆる段階に組み込まれています。マイクロスケールのセルタブ溶接からマクロスケールのバッテリーパック構造接続まで、セルの安全性を確保する気密パッケージングからバッテリーの性能を決定する低抵抗の電気接続まで、レーザー溶接はかけがえのない中心的な役割を果たします。-これは、銅やアルミニウムなどの溶接が困難な材料の加工の課題を効果的に解決し、大規模な自動生産の効率と一貫性の要件を満たすだけでなく、溶接熱の正確な制御によってバッテリーの電気化学的性能を最大限に保護します。-レーザー溶接技術の成熟と発展は、パワーバッテリーのエネルギー密度の増加、製造コストの削減、安全性能の強化を推進する重要な技術エンジンとなっており、世界の新エネルギー車産業の急速な発展に強固な製造基盤を提供しています。
