A tecnologia avançada do laser proporciona uma união precisa e de alta velocidade, necessária para uma fabricação econômica.
O design e a construção cilíndrica das baterias de veículos elétricos são fatores que prometem entregar vários benefícios para fabricantes de automóveis e consumidores. Para motoristas, isso inclui maior alcance, mais potência, tempos de carregamento mais rápidos, maior vida útil e melhor operação em climas frios. Os fabricantes podem esperar uma produção mais simplificada e custos reduzidos.
Diferentes designs de baterias cilíndricas de formatos variados estão sendo buscados pelos fabricantes. Cada um deles apresenta seus desafios específicos de fabricação, particularmente para processos de junção de materiais.
Em alguns modelos de baterias para veículos elétricos, os coletores de corrente são integrados ao sistema e precisam ser unidos ao substrato com um controle extremamente preciso da profundidade da solda. Esse cuidado é essencial para evitar danos aos separadores, que poderiam causar um curto-circuito dentro da célula. Da mesma forma, a soldagem do coletor-terminal exige um rigoroso controle de penetração. Além disso, é fundamental limitar a quantidade de calor transferida para a bateria durante esse processo, pois o excesso pode comprometer os isoladores de polímero, provocando derretimento ou danos estruturais.
A vedação de tampas é outro processo de junção que foi realizado com sucesso com crimpagem mecânica no passado, em baterias menores mas, a crimpagem não se traduz bem para células maiores, então uma nova abordagem é necessária.
Há uma série de outros processos de soldagem envolvidos na fabricação de baterias e, novamente, eles variam de acordo com o fabricante e o design. Mas os mais desafiadores e sensíveis compartilham certos requisitos comuns.
E DE QUE REQUESITOS ESTAMOS TRATANDO?
- Zona mínima afetada pelo calor
- Controle preciso da profundidade de penetração
- Eliminação de respingos
- Alta velocidade de processo (normalmente entre 200 e 500 mm/seg)
- Além disso, alguns processos incluem soldagem de diferentes materiais, o que também é um fator relevante na união de baterias.
Esses desafios não são novidades e já foram enfrentados em processos de soldagem no passado. No entanto, nenhuma única tecnologia de junção conseguiu atender com alto desempenho a todas essas exigências.
Como consequência, os fabricantes buscaram diversas soluções, como lasers de comprimento de onda verde para soldagem de cobre—uma alternativa que supera a baixa absorção desse material em fontes infravermelhas. Além disso, métodos não baseados em laser, como soldagem ultrassônica, têm sido utilizados para a união de folha a aba.
Superando os Desafios da Soldagem a Laser
A Coherent desenvolveu um novo tipo de laser de fibra mais versátil e eficiente do que qualquer tecnologia anterior. Isso se deve à sua capacidade de oferecer um controle sem precedentes sobre a entrega da energia do laser à superfície de trabalho—tanto na distribuição espacial quanto ao longo do tempo.
A principal inovação dessa tecnologia, conhecida como Adjustable Ring Mode (ARM), está no formato do feixe de luz: em vez da tradicional saída de ponto único, ele consiste em um ponto central cercado por um anel concêntrico de luz laser.
O diferencial mais importante é que a potência do ponto central e do anel pode ser controlada de forma independente e até mesmo modulada, proporcionando ajustes precisos conforme a necessidade do processo.
O gráfico ilustra como essa abordagem oferece uma flexibilidade excepcional na distribuição da energia do laser durante a soldagem, permitindo um desempenho otimizado e adaptável a diferentes aplicações industriais.
