動力電池FPC激光焊常見難題及解決方案

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人氣：2433發(fā)布日期：2024-08-08 08:47【大中小】

近年，隨著 FPC 展現(xiàn)出的優(yōu)異性能以及規(guī)?；a(chǎn)帶來的快速降本，F(xiàn)PC 替代傳統(tǒng)線束的進程明顯提速。一方面，國內(nèi)電池廠商占有超過40%的全球份額，并且在產(chǎn)能擴張上也更為積極。另外，在雙碳目標下，儲能產(chǎn)業(yè)也有望大發(fā)，F(xiàn)PC應用有望拓展到儲能領域。

中國作為主要FPC制造基地，2018年FPC產(chǎn)值已經(jīng)達到全球56%。在需求端和生產(chǎn)端都進一步向國內(nèi)集中的情況下，將帶動國內(nèi)車載動力/儲能FPC供應商進一步發(fā)展。話不多說，跟隨小編一起往下看吧！

關于FPC、CCS

FPC即柔性電路板，它是以柔性覆銅板為基材制成的一種印制電路板，是電子產(chǎn)品的關鍵電子互連件，起到導通和傳輸?shù)淖饔?，具備配線組裝密度高、彎折性好、輕量化、工藝靈活等特點。

CCS（Cells Contact System，集成母排，線束板集成件）產(chǎn)品由 FPC、塑膠結構件、銅鋁排等組成，目前很多FPC廠商進一步向下游 CCS產(chǎn)品布局，通過FPC向CCS的拓展提升單車價值和盈利空間。

新能源汽車動力電池一般都多個電池模組組成，單個電池模組對應 1 個 CCS，1 個 CCS 一般配置 1-2 個 FPC，CCS 集合塑膠結構件、銅鋁排等結構件。在動力電池運用領域，F(xiàn)PC主要用于pack環(huán)節(jié)的傳統(tǒng)線束替換，協(xié)助電池包的信息采集。

據(jù)線路板小編所知，在動力電池能量密度提升迫切及輕量化勢在必行的情況下，替代傳統(tǒng)線束的 FPC市場前景廣闊。FPC為動力電池模組實現(xiàn)過流熔斷、溫度采集、電壓采集的功能，能有效監(jiān)控電池電芯的電壓和溫度，進而保護汽車動力電池電芯。相比于傳統(tǒng)線束而言，F(xiàn)PC布局規(guī)整、結構緊湊，擁有高度集成、自動化組裝、裝配準確性、超薄厚度、超柔軟度、輕量化等諸多優(yōu)勢，滿足了國內(nèi)動力電池高能量密度和低成本的需求導向。

動力電池FPC常見焊接難題

動力電池模組FPC 焊接時，焊接材料涉及鎳、銅鍍鎳，主要為鎳鋁焊接，焊接時容易出現(xiàn)虛焊、焊穿、爆點、焊偏等現(xiàn)象，具體表現(xiàn)為：

異種金屬熔點不同：低熔點材料熔化時，高熔點材料仍處于固體狀態(tài)，這時已熔化的材料容易滲入過熱區(qū)的晶界，造成低熔點材料流失，合金元素燒損及蒸發(fā)，使焊縫化學成分發(fā)生變化，力學性能難以控制；

異種金屬線膨脹系數(shù)不同：異種金屬線膨脹系數(shù)不同導致熔池結晶時產(chǎn)生較大焊接應力與焊接變形，由于焊縫兩側承受的應力狀態(tài)不同，容易導致焊縫及熱影響區(qū)產(chǎn)生裂紋，甚至導致焊縫金屬與母材剝離；

材料的熱導率和比熱容不同：導致焊縫金屬結晶條件變壞，晶粒粗大，并影響難熔金屬的潤濕性能；

異種金屬焊接容易產(chǎn)生金屬間化合物，同時發(fā)生組織的變化，導致焊接接頭力學性能下降，尤其是熱影響區(qū)容易產(chǎn)生裂紋。

另外，材料的線膨脹系數(shù)，熱導率和比熱容等熱物性參數(shù)隨溫度的變化而變化，使得異種金屬材料激光焊接過程更為復雜。

因此，高品質動力電池FPC 焊接工藝，除了解決異種金屬焊接系列難題外，在提升FPC焊接自動化、智能化、高效率的同時，還必須規(guī)避虛焊、焊穿、爆點、焊偏等問題。聯(lián)贏激光技術團隊經(jīng)潛心鉆研和多重實驗驗證，攻克了一系列技術難關，實現(xiàn)從YAG到單模+振鏡進行焊接，有效解決了上述提到的行業(yè)痛點問題。

△ 異種金屬激光焊接的發(fā)展狀況

單模激光器是指在采用一定的限模技術后處于單橫?；騿慰v模狀態(tài)運轉的激光器，光強呈高斯分布，光束質量好，穿透力強。焊接時，單模激光器很容易達到金屬材料融化的閾值，而多模激光器則需要增加輸入能量，很容易造成材料的燒蝕及金屬間化合物的產(chǎn)生，導致焊接效果較差。

UW動力電池模組FPC激光焊接解決方案

△ 動力電池模組FPC自動焊接線

工藝流程：人工上FPC→視覺CCD焊接定位(雙工位)→焊后外觀CCD檢測→壓降測試→NTC測試→NG下線

自動化程度高

該鎳片焊接自動線核心配置包括聯(lián)贏激光自制激光器,CCD視覺定位，3 臺高精的測試儀及 NTC 專用測試盒，實現(xiàn)自動焊接、自動焊后檢測、自動壓緊測試和自動 NTC測試, 將傳統(tǒng)的線下性能測試融合到焊接產(chǎn)線上, 實現(xiàn)了 FPC 線束的全自動生成。

生產(chǎn)效率高

整線效率為15s/pcs, 焊接站和 NTC 測試均為雙工位設計，提高整線的生產(chǎn)效率。產(chǎn)線將 NG 產(chǎn)品在合格品下料位前一個工位實現(xiàn)自動下線 , 避免 NG 品流至合格品下料位 , 減少了人工下料的任務。

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