원통형 배터리 모듈 버스바 용접

원통형 배터리 모듈 버스바 용접

자동차 애플리케이션의 경우 전기 모터를 구동하려면 수많은 개별 배터리를 버스바로 전기적으로 연결해야 합니다. 이 프로세스에는 시간과 비용이 많이 들고 일관된 품질을 구현하는 것이 까다롭습니다. K2 LASER SYSTEM 은 원통형 배터리 모듈을 위한 버스바 정밀 용접 솔루션을 제공합니다. 레이저는 공정의 높은 반복 정밀도와 신뢰성으로 우수한 자동화 생산 프로세스를 구현할 수 있습니다. 모빌리티 배터리 산업에서 다년간 축적된 노하우를 바탕으로 높아진 품질 조건을 만족합니다.

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정밀한 접합부 깊이 제어

접합부의 깊이를 정밀하게 제어하고 용접 과정 중에 발생되는 품질 문제를 방지하기 위해 펄스 레이저, OCT, 비전 시스템을 동축으로 구성하였습니다. 자동 측정한 버스바의 거리와 위치에 맞춰 용접 위치를 3차원으로 정밀하게 교정하고 레이저 빔을 포지셔닝 합니다. 불필요한 위치 이동이 줄어들어 물류 시스템의 기계적 오차와 전공정에 의한 최대 1mm의 셀 높이 편차의 발생을 줄일 수 있습니다. 게다가 측정-가공-검사 3단계의 프로세스를 한번에 수행하기 때문에 더욱 강화된 자동화 연속 생산이 가능합니다.

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더 넓어진 작업 영역

레이저 시스템의 가공 영역은 생산성을 결정하는 핵심 사양으로서 당사의 시스템은 가공 영역 안에서의 초점 편향을 최소화하였고 최대 4 X 4 cells 의 넓은 처리 영역을 제공함으로써 한층 더 높은 가공속도와 생산성을 구현하였습니다. 레이저 모듈의 위치를 이동시킬 수 있기 때문에 로봇 축과 스테이지 크기에 따라 전체 가공 영역을 확장할 수 있습니다. 이 경우에도 확장된 작업 영영 만큼 배터리 팩을 반복 이동 시키는 시간이 줄어들어 전체 시스템의 복잡성이 크게 단축됩니다.

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원통형 배터리

배터리 셀이 탑재된 모듈의 투입부터 양극과 음극의 모든 전기적 결합을 완료할 때 까지 일괄 작업을 수행합니다. 고해상도의 비전 센서에 의해 가공 위치가 자동 보정되면 펄스 레이저가 국소 영역의 접합을 빠른 속도로 수행합니다. 자동화 수준을 최대로 높인 일괄 시스템은 공정 간 이송에 따른 불량률을 낮추고, 로트간 편차를 최소화합니다.

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비접촉 레이저 정밀 가공

배터리 셀은 물리적 결함에 민감합니다. 자재 접촉 없이 정밀 가공을 수행합니다.

• 접촉에 의한 소재 변형과 손상 방지
• 수십개 펄스 중첩 가공으로 HAZ,최소화

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실시간 품질 모니터링

용접 불량을 실시간 감지하여 모든 연결 지점들에 완벽한 전기적 접합이 구현됩니다.

• 가공전/후 Auto Alignment
• 가공중 온 프로세싱 모니터링

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유연한 프로세싱 설계

셀과 모듈 디자인 및 배치에 맞춰 작업 프로세스와 파라미터를 조정할 수 있습니다.

• 가공과 모니터링 통합 구조 설계
• 확장된 작업 영역에 대한 자동 탐색

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완전 자동화 시스템

자동화된 시스템으로 최소 사이클 타임으로 수백개의 접합부를 신속 가공합니다.

• 위치 탐색-가공-검사 일원화 프로세스
• 자재 및 공정에 최적화된 공정 레시피

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향상된 품질과 생산성

CW 파이버 레이저는 연속적으로 에너지를 방출하는데, 초점 크기가 30um 수준으로 매우 작고 300W 이상의 높은 입열량이 요구됩니다. 모듈 버스바와 같이 알루미늄과 스틸로 이루어진 이종 박판은 민감한 열 반응을 보이며, 이로 인해 약용접과 관통 용접과 같은 불량이 잦게 발생합니다.

당사의 고정밀 ns 펄스 레이저는 레이저의 첨두 출력을 높여 입열량을 줄였습니다. 단순한 스팟 용접과는 달리, 높은 주파수로 수십 개의 펄스를 조밀하게 중첩시키기 때문에 금속간 화합물 (Intermetallic Compound) 발생이 줄어들고 우수한 이종 접합이 구현됩니다.

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Conclusion

당사의 버스바 용접 솔루션은 원통형 배터리 셀과 모듈에 최적화된 자동화 시스템입니다. 공냉식의 컴팩트한 사이즈의 레이저로 구현된 레이저 시스템은 경제적인 비용으로 우수한 생산성과 가용성을 구현할 수 있습니다. 특히 스마트 모니터링 헤드과 결합되어 용접 불량과 변형을 실시간으로 판독하여 최상의 품질 수준을 유지할 수 있습니다.

• 최대 가공 면적 : 90 x 90 mm, 4 x 4 cells
• 가공 속도 : 최대 10+ cells per second
• 셀 모듈 디자인에 최적화된 클램핑 지그 설계