Célula de bateria de soldagem de barramento de aplicação TRUMPF

O desafio: uma produção econômica e confiável de baterias de íon-lítio de alto desempenho para eletromobilidade

Atualmente, as baterias de íon-lítio baseadas em eletrólitos são usadas quase exclusivamente na construção de carros elétricos. Composições alternativas como baterias de estado sólido ou outros componentes químicos ainda não atingiram a maturidade industrial necessária.

A produção de baterias de íon-lítio é um processo muito complexo e sensível que traz consigo custos de material e energia muito elevados. Por isso, o processo de fabricação deve ser muito eficiente, com grande quantidade de itens e com o menor número de refugo possível. O principal objetivo da indústria de baterias é atingir uma alta densidade de energia gravimétrica (Wh/kg) e, portanto, uma alta quilometragem (autonomia), que se reflete diretamente na autonomia dos carros elétricos. Além disso, é importante desenvolver e construir células de bateria que atendam aos elevados requisitos da indústria automotiva em termos de segurança, desempenho e vida útil.  O laser como ferramenta oferece vantagens inigualáveis ​​em termos de confiabilidade, precisão e desempenho do processo.

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Diferentes tipos de células, as mesmas aplicações

Três tipos ou formatos de baterias de íon-lítio são usados ​​na eletromobilidade. O princípio de operação de todos os tipos é essencialmente o mesmo. As principais diferenças residem na construção, nos requisitos e nos materiais utilizados.

Célula Pouch

A vantagem da célula Pouch é que sua  geometria pode ser selecionada quase livremente, e seu tamanho é facilmente escalonável. A chamada  "célula de bolsa de café" também é relativamente fácil de fabricar em comparação com os outros tipos de células, mas requer muito mais esforço no nível do módulo para ter uma operação segura. Atualmente, a segunda construção de célula mais comum na construção de automóveis é caracterizada pela boa dissipação de temperatura e simples gerenciamento de energia. Isso é possível graças ao posicionamento livre das derivações de célula e ao empilhamento dos eletrodos (ânodo sobre cátodo, separados por um separador).

Célula de bateria prismática para aplicação automotiva TRUMPF
Célula prismática

A célula prismática geralmente consiste em anodos empilhados e pacotes catódicos, a chamada pilha de células. O formato de caixa metálica sólida resulta em vantagens de economia de espaço ao embalar as células no módulo. A produção da caixa da célula prismática é mais complexa, mas oferece um alto nível de segurança e densidade de energia no nível do módulo. A célula prismática é caracterizada por uma combinação quase perfeita de densidade de energia e segurança com uma longa vida útil. Atualmente é o formato de célula mais comum em carros elétricos.

Célula de bateria cilíndrica para aplicação automotiva TRUMPF
Célula cilíndrica

A célula cilíndrica  é uma tecnologia comprovada na produção de baterias. O tipo 21700 é frequentemente usado em engenharia automotiva. Devido ao seu design, este tipo de célula é limitado em termos de quantidade máxima de carga. Isso significa que muitas células são necessárias para um alto desempenho. Em contraste com a maioria das células prismáticas empilhadas ou com as células Pouch, as células cilíndricas  consistem em apenas um  ânodo e cátodo, os quais são enrolados em um rolo cilíndrico separadamente por um separador. No nível do módulo, entretanto, a construção redonda resulta em uma perda considerável de espaço.

Onde o laser é usado na fabricação de células de bateria?

Aplicativos fundamentais selecionados dentro da cadeia de processos usando o exemplo da célula prismática

E-Mobility Consulting - Aborde a eletromobilidade conosco

Gostaria de saber como podemos dar o suporte ideal à sua produção no caminho para a eletromobilidade? Beneficie-se de nosso amplo know-how como fornecedor de tecnologia para OEM, TIER, fabricantes de células e integradores. Além disso, somos parceiros em inúmeras iniciativas de pesquisa públicas e privadas com as quais desenvolvemos em conjunto novas soluções tecnológicas para a produção de baterias.

A TRUMPF como sua parceira

Sejam lasers com comprimento de onda verde para soldagem de materiais de cobre, formação de feixe (BrightLine Weld) para soldagem sem respingos e poros de alumínio e cobre ou sensores especiais para garantia de qualidade e monitoramento de processo, a TRUMPF oferece inúmeras soluções inovadoras de produção para a fabricação de células de bateria. Você se beneficia de nossos pacotes de tecnologia com uma grande seleção de fontes de feixe de laser, sistema ópticos, sensores e know-how sobre aplicações.

Portfólio de produtos para produção de baterias

A tecnologia TRUMPF BrighLine Weld é a chave para a soldagem a laser sem respingos de barramentos, conectores macios, tampas de lata ou carcaças de módulo com lasers infravermelhos de alta potência. Além disso, nossos lasers TruDisk com comprimentos de onda verde são perfeitamente adequados para materiais altamente reflexivos, como o cobre - até 2kW de onda contínua ou pulsado até 400 W de potência média. Profundidades de soldagem definidas e constantes podem ser realizadas e garantem processos repetíveis. Com a soldagem por condução térmica, você também se beneficia da entrada mínima de calor na peça de trabalho. Nossos sistemas de sensores VisionLine, OCT e monitoramento de penetração de soldagem foram desenvolvidos especialmente para uma produção automatizada e altamente produtiva. Você pode sempre contar com documentação e rastreabilidade completas.

Sistemas produtivos e poderosos para nossos clientes

Com várias saídas de laser por laser, nosso TruDisk Laser Design permite a utilização ideal do laser em operação de tempo compartilhado e de redundância. Além disso, você se beneficia de uma potência de laser constante sobre a peça de trabalho graças ao nosso controle de potência do laser.

TRUMPF como garantia de inovação

Nós nos vemos como seu consultor de aplicação e facilitador para novas possibilidades de fabricação. Você se beneficia de nosso profundo conhecimento da indústria e de nossas décadas de experiência como pioneiros na tecnologia laser.

Posicionada globalmente, atuante localmente

Beneficie-se dos conselhos de nossos especialistas e de nossa rede global de serviços. Independentemente de você precisar de serviço ou desenvolvimento de aplicativo, estamos onde você estiver. Por exemplo, os especialistas e algoritmos do Condition Monitoring Service da TRUMPF monitoram seus lasers para manutenção preditiva, especialmente para linhas de produção grandes e sensíveis.

O TRUMPF Laser Application Center em Ditzingen

Centro de aplicação de laser TRUMPF em Ditzingen

Muitos casos, uma visita que vale a pena

Com mais de 4.000 m², o centro de aplicação de laser TRUMPF em Ditzingen é um dos maiores centros de aplicação de laser do mundo. Nossos engenheiros de calibração e especialistas da indústria oferecem, com nosso amplo portfólio de diversos sistemas de processamento a laser, suporte no desenvolvimento e na otimização de aplicações com base em seu componente específico.

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