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EV電池模組需求大增 超音波焊接實現自動生產

文‧黃繼寬 發布日期:2016/10/03 關鍵字:電阻焊雷射焊K&S電動車電池電池模組打線焊接

電動車(EV)銷售量連年增長,加上電動車上所搭載的電池模組容量持續提升,使得電池模組供應商面臨相當大的供貨壓力,必須設法提升生產線運作效率。有鑑於此,封裝設備業者K&S推出新一代以超音波技術為基礎的混合楔型焊線機,要讓目前還多半停留在人工作業的電池模組組裝作業進入自動化生產時代。

K&S楔焊機和耗材產品線副總裁張贊彬表示,電池廣泛應用在各種電子系統產品中,從消費性電子產品到電動車、能源儲存系統(ESS),都會用到電池。但後兩者與消費性電子產品最大的不同在於,EV與ESS所使用的電池組,通常是規模達到kWh以上的大型系統,消費性電子產品所使用的電池容量則通常只有數Wh,規模相差千倍。

因此,電池模組供應商要跨足EV或ESS市場,勢必要採用自動化生產設備。一來可以提高產能,二來產品的品質也會比人工點焊來得更一致與可靠,也便於追蹤產品生產過程中的重要參數變化。

張贊彬進一步分析,目前EV電池模組所採用的打線技術有三大主流,分別是電阻焊、雷射焊與超音波焊,三種技術各有其優缺點。

電阻焊是最便宜、技術也最成熟的打線焊接法,但缺點在於焊接時會產生高溫,可能會對電池本身造成影響;焊接後物體表面也會出現破壞,導致無法重新加工。此外,焊接用的電極使用5,000次之後就要清洗,而且這項技術目前主要還是以人工作業為主,才剛開始實現自動化。

雷射焊則是最新的打線焊接技術,具備速度快的優勢,但因為跟電阻焊一樣是透過高熱將焊材與待焊物連接在一起,因此同樣會有表面破壞與影響電池品質的疑慮,而且機台成本相當昂貴。

超音波焊接則是冷焊技術,不會對物體表面造成破壞,因此可以反覆加工,也不會有高溫影響電池的問題。該技術應用在電池焊接領域已有15年歷史,成熟度無虞。但超音波焊接必須在非常乾淨的表面上進行、焊接時物體不能晃動,可搭配使用的焊材也較為受限,則是其限制。

張贊彬認為,超音波焊接具備許多明顯優勢,例如可以實現高度自動化、需要停機保養的時間短、在焊接過程中可以100%即時檢測相關參數等,因此未來的發展潛力值得期待。該公司針對電動車電池模組打線焊接所推出的Asterion EV焊線機,就是採用超音波焊接技術。

目前美系車廠是超音波焊接最主要的客戶,日系跟歐系車廠則各自偏好電阻焊跟雷射焊。但張贊彬認為,未來超音波焊有機會吸引日系跟歐系車廠的注意,因為整體來說,超音波焊是最理想的電池打線焊接技術。

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