Application TRUMPF Soudage de jeux de barres pour cellules de batterie

Le défi : produire de manière rentable et fiable des batteries lithium-ion haute performance pour l'électromobilité.

Dans la construction de voitures électriques ce sont aujourd'hui presque uniquement des batteries lithium-ion à électrolyte qui sont utilisées. Les alternatives comme les batteries solides ou d'autres composants chimiques n'ont pas encore atteint la maturité industrielle nécessaire.

La production de batteries lithium-ion est un processus très complexe et sensible impliquant des coûts de matériaux et d'énergie très élevés. Le processus de fabrication doit en conséquence être très efficace, avec des volumes élevés et un minimum de rebut. L'objectif principal de l'industrie des batteries est d'atteindre une densité d'énergie gravimétrique élevée (Wh/kg) et donc un kilométrage élevé (autonomie), ce qui se reflète directement dans l'autonomie des voitures électriques. Il est de plus nécessaire de développer et de construire des éléments de batteries répondant aux exigences élevées de l'industrie automobile en matière de sécurité, de performance et de durée de vie. Le laser en tant qu'outil offre ici des avantages inégalés sur le plan de la fiabilité des processus, de la précision et de la performance.

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Différents types d'éléments pour des applications identiques

Trois types ou formats de batteries au lithium-ion sont utilisés dans l'électromobilité. Le principe de fonctionnement de tous ces types est essentiellement le même. Les principales différences résident dans la méthode de construction, les exigences et les matériaux utilisés.

Batterie poche

La batterie poche a l'avantage d'être presque librement sélectionnable en géométrie et facilement extensible en taille. La cellule dite « sac de café » est également relativement facile à fabriquer par rapport aux autres types de cellules, mais nécessite beaucoup plus d'efforts au niveau du module pour un fonctionnement sûr. Deuxième conception de batterie la plus courante actuellement dans la construction automobile, la batterie poche se caractérise par une bonne dissipation de la température et une gestion simple de l'énergie. Le libre positionnement du séparateur d'élément et l'empilement des électrodes (anode sur cathode cloisonnées par un séparateur) rend le tout possible.

Application TRUMPF automobile Cellule de batterie prismatique
Batterie prismatique

La batterie prismatique est généralement constituée d'anodes et de cathodes empilées, représentant un empilement d'éléments. Le format de boîtier métallique rigide permet un gain de place, notamment lors de l'emballage des éléments dans le module. La production du boîtier de la batterie prismatique est plus compliquée, mais offre une sécurité et une densité d'énergie élevées au niveau du module. La batterie prismatique se caractérise par une combinaison presque parfaite de densité d'énergie et de sécurité avec une longue durée de vie. C'est actuellement le format de batterie le plus courant dans les voitures électriques.

Application TRUMPF automobile Cellule de batterie cylindrique
Batterie cylindrique

La batterie cylindrique est une technologie éprouvée dans la fabrication des accumulateurs. Dans l'industrie automobile, le type 21700 est fréquemment utilisé. En raison de sa construction, ce type de batterie est limité dans la quantité de charge maximale. Il en résulte que de nombreux éléments sont nécessaires pour atteindre des performances élevées. Les batteries cylindriques , contrairement aux batteries prismatiques ou aux batteries poche la plupart du temps empilées, ne sont constituées que d'une anode et d'une cathode isolées par un séparateur et enroulées sous forme de rouleau cylindrique. Au niveau des modules la construction arrondie entraîne cependant de significatives pertes de place.

Où le laser intervient-il dans la production d'éléments de batteries ?

Applications clés sélectionnées dans la chaîne de processus à l'exemple de la cellule prismatique

Conseil en électromobilité – Se mettre tous ensemble à l'électromobilité

Vous aimeriez savoir comment nous pouvons accompagner votre production de manière optimale sur le chemin de l'électromobilité ? Profitez de notre savoir-faire étendu de fournisseur de technologie pour les OEM, les TIER, les fabricants d'éléments et les intégrateurs. Nous sommes, de plus, partenaire de nombreuses initiatives de recherche publiques et privées, et nous développons conjointement de nouvelles solutions technologiques pour la fabrication de batteries.

TRUMPF est votre partenaire

Qu'il s'agisse de lasers à longueur d'onde verte pour le soudage de matériaux en cuivre, de la mise en forme du faisceau (BrightLine Weld) pour le soudage sans projections ni pores de l'aluminium et du cuivre, ou de systèmes de capteurs spéciaux pour l'Assurance qualité et la surveillance du processus, TRUMPF propose d'innombrables solutions de fabrication innovantes pour la production d'éléments de batteries. Vous bénéficiez de nos offres technologiques complètes avec un large choix de sources laser, d'optiques, de capteurs et un grand savoir-faire en matière d'applications.

Gamme de produits pour la production de batteries

La technologie BrightLine Weld de TRUMPF est la clé du soudage laser avec peu de projections des jeux de barres, des connecteurs souples, des Can-Caps ou des boîtiers de modules avec des lasers IR de haute puissance. En outre, nos lasers TruDisk à longueur d'onde verte sont prédestinés aux matériaux hautement réfléchissants comme le cuivre - jusqu'à 2 kW en régime continu ou une puissance moyenne pulsée de 400 W. Des profondeurs de pénétration de la soudure définies et constantes peuvent ainsi être réalisées et garantir des processus reproductibles. Avec le soudage à conduction thermique, vous bénéficiez également d'un apport de chaleur minimal dans la pièce. Nos systèmes de capteurs (VisionLine OCT et la surveillance de la profondeur de pénétration de la soudure) ont été spécialement développés pour une production automatisée et hautement productive. Vous pouvez ainsi toujours compter sur une documentation et une traçabilité complètes.

Des systèmes productifs et performants pour nos clients

Avec plusieurs sorties laser par laser, la conception de notre laser TruDisk permet une utilisation optimale du laser en temps partagé et en fonctionnement redondant. Grâce à notre régulation de la puissance laser, vous bénéficiez en plus d'une puissance laser constante sur la pièce.

TRUMPF comme force d'innovation.

Nous nous considérons comme votre conseiller en applications et comme facilitateur pour de nouvelles possibilités de fabrication. Vous bénéficiez de notre connaissance approfondie du secteur et de nos décennies d'expérience comme pionnier du laser.

Bien positionné sur le plan international, compétent sur le plan local

Profitez de nos conseils d'experts et de notre réseau mondial de laboratoires et de services. Que vous ayez besoin de services ou de développement d'applications, nous sommes là pour vous. Avec le Condition Monitoring Service, les experts et les algorithmes de TRUMPF surveillent vos lasers dans une démarche de maintenance prédictive, en particulier pour les lignes de production sensibles et importantes.

Le Laser Application Center de TRUMPF à Ditzingen

Application Center TRUMPF Laser de Ditzingen

La visite vaut le coup !

Sur plus de 4 000 m², le Laser Application Center de TRUMPF à Ditzingen est l'un des plus grands centres d'application laser au monde. Nos ingénieurs d'application et nos experts industriels vous assistent dans le développement et l'optimisation des applications en fonction de votre composant spécifique – avec notre large gamme de systèmes de traitement laser.

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