Guter Kontakt zwischen den Batteriezellen
Neues Verfahren schweißt Kontaktverbindungen in Lithium-Ionen-Batterien mittels Wobbling ohne Materialdurchmischung.
Geschweißte Kontaktverbindungen zwischen einzelnen Batteriezellen sind zuverlässiger und kostengünstiger als verschraubte Kontakte oder der Einsatz von bimetallischen Bus Bars. Das Schweißen der Ableiter-Kontakte aus Aluminium und Kupfer ist jedoch technologisch anspruchsvoll, denn die entstehende Schweißnaht ist umso spröder, je mehr sich die beiden ungleichen Metalle vermischen, wie es beim konventionellen Laserschweißen oft passiert.
Abb.: Kupfer und Aluminium perfekt verschweißt mit der neuen Wobble-Technologie: Keine Durchmischung der Materialen, kaum Materialeinschlüsse. (Bild: Manz)
Manz hat deshalb ein neues Schweißverfahren zur industriellen Reife gebracht, bei dem die Durchmischung der Schmelze fast völlig unterdrückt wird: das Laserschweißen im Überlapp mittels hochfrequenter örtlicher Modulation oder kurz „wobbling“. Mit Wobbling lassen sich Tiefe und Breite der Schweißnähte im Mikrometerbereich unabhängig voneinander einstellen. Eine von Manz entwickelte, vollautomatische Kalibriermethode für das Zwei-Achs-Scanner-System ermöglicht bis zu 4 kHz Wobble-Frequenz im Dauerbetrieb bei einer bis auf den Mikrometer konstanten Einschweißtiefe und gleichzeitiger Reduktion der Materialeinschlüsse.
Abb.: Beispiel einer kreisförmigen Wobbelschweiß-Geometrie bei 0,5 mm Amplitude, möglich sind aber auch Achten. (Bild: Manz)
Damit erzeugte Schweißnähte haben eine sehr hohe Festigkeit ohne spröde intermetallische Phasen. Der Anbindungsquerschnitt kann selbst bei geringen Blechstärken von wenigen zehntel Millimetern bis zu einem Quadratmillimeter pro Millimeter Nahtlänge betragen. Das neuentwickelte hochfrequent modulierte Überlapp-Schweißen kommt zudem mit einer Strahlquelle aus, deren Leistung um bis zu 80 Prozent geringer ausfallen kann. Die Kosten für die Lasersystemtechnik sinken deutlich.
Manz / CT
