Jan 07,2026
Verschillende batterijcelindelingen vereisen specifieke aanpakken bij het laserslassen. Voor cilindrische cellen is snelle circulaire afdichting nodig zonder al te veel warmtedistorsie, zodat de behuizing intact blijft en goed afgesloten blijft. Prismatische cellen vormen een totaal andere uitdaging. Deze vereisen nauwkeurig naadlassen op hun vlakke oppervlakken om dimensionale stabiliteit te behouden en vervormingen te voorkomen. Zogeheten 'pouch cells', gemaakt van meerdere lagen aluminium kunststoffolie, zijn bijzonder lastig omdat ze extreem weinig warmte-inbreng tijdens het lassen vereisen om te voorkomen dat de folie loslaat of de afdichtingen verslechteren. Bij het werken met ongelijke metalen, zoals koper- en aluminiumaansluitingen, doet zich een groot probleem voor vanwege het grote verschil in warmtegeleiding. Koper geleidt ongeveer 70% beter dan aluminium, wat leidt tot allerlei problemen, waaronder ongelijkmatige smeltbaden, spattenvorming en slechte smeltkwaliteit. Volgens recent onderzoek gepubliceerd in Material Science Journal kan het aanpassen van lasersinstellingen de spattenvermindering bij deze koper-aluminiumlassen met ongeveer 60% verlagen. Dat betekent dat productieapparatuur functies zoals instelbare klemmen, real-time naadvolging en oscillerende stralen moet hebben als fabrikanten al deze verschillende batterijformaten effectief willen verwerken.
Om een lasconsistentie van >99,5% te bereiken, moet er een balans zijn tussen doorvoersnelheid en ingebouwde kwaliteitsborging. Moderne laserlasmachines zijn uitgerust met vision-systemen van hoge resolutie en geautomatiseerde inspectieprotocollen, die in staat zijn om micronnauwkeurige gebreken op te sporen bij meer dan 200 inspecties per minuut. Realtime bewaking houdt drie kritieke variabelen in de gaten:
De beste systemen kunnen tijdens het lassen ongeveer 15 cellen per seconde verwerken terwijl ze een positioneringsnauwkeurigheid behouden van minder dan 0,1 mm. Dit maakt gesynchroniseerd pulseren mogelijk tussen 1 en 5 milliseconden bij gebruik van robotgestuurde materiaalhantering, wat helpt om de tijd die wordt besteed aan andere activiteiten dan het eigenlijke lassen te verminderen. Wanneer lassen mislukken, leidt dit tot kostbare herwerkzaamheden en verspilling van materialen. Volgens sectorcijfers verliest elke productielijn jaarlijks ongeveer $740.000 als gevolg van lasproblemen die volgens het Ponemon-rapport uit 2023 niet vroeg genoeg werden opgemerkt. Productieprocessen die gericht zijn op hoog rendement zien realtime feedback niet als iets dat alleen maar afgevinkt moet worden, maar als een essentiële component van hun algehele procescontrolesysteem.
Bij het kiezen van een lasersmachine is het erg belangrijk om de prestaties ervan af te stemmen op de manier waarop batterijmaterialen reageren op hitte en metallurgische veranderingen. Koper heeft een zeer hoge thermische geleidbaarheid van ongeveer 398 W/mK, wat betekent dat het snel warmte verliest. Deze snelle afkoeling zorgt voor problemen met spatten tijdens het lassen, waardoor operators extra voorzichtig moeten zijn met hun pulsinstellingen. Aluminium is minder erg met een geleidbaarheid van 235 W/mK, maar we moeten toch nauwlettend toezien op de energietoevoer om vervelende porositeitsproblemen en koude overlappen in de lassen te voorkomen. De nieuwste machines pakken deze problemen aan via slimme technieken zoals adaptieve pulsenvorming en straalomkering. Volgens recente studies van IWS uit 2023 reduceren deze methoden het spatvorming bijna met driekwart, terwijl de lassen micronnauwkeurig consistent blijven. Sterke lassen zijn uiteraard belangrijk, maar net zo cruciaal is het ervoor zorgen dat de verbindingen een goede elektrische geleidbaarheid behouden. Niemand wil immers weerstand opbouwen in de stroompaden binnen batterijmodules.
Hoge warmtegeleidbaarheid bij koper en aluminium leidt tot snel afkoelen en instabiele smeltbaden, wat resulteert in onregelmatige samenvoeging en spattenafschot. Effectieve vermindering hiervan is gebaseerd op drie geïntegreerde kenmerken:
Samen verminderen deze technieken verontreiniging van elektroden, minimaliseren holtevorming en ondersteunen een robuuste elektrische continuïteit—waardoor direct invloed wordt uitgeoefend op celimpedantie en thermisch management op pakketniveau.
Het lassen van koper op aluminium brengt risico's met zich mee van de vorming van brosse intermetallische verbindingen (IMC) en een verschil in thermische uitzetting (Cu: 17 × 10⁶/K; Al: 23 × 10⁶/K). Ongecontroleerde IMC's verlagen de ductiliteit en versnellen vermoeiingsbreuk. Vermindering hiervan is afhankelijk van precisiebeheersing:
Geavanceerde laserlasers die deze controles toepassen, realiseren een treksterkteverbetering van 15–30% vergeleken met conventionele methoden (Joining Tech Review 2023), wat direct leidt tot een langere levensduur en betrouwbaarheid van accupakketten in gebruik.
Het verkrijgen van nauwkeurige resultaten komt er echt op aan om de belangrijkste specificaties te vergelijken met daadwerkelijke industriële referentiewaarden, in plaats van alleen naar papieren cijfers te kijken. Het vermogenniveau is ook erg belangrijk. Wanneer we het hebben over piekvermogen tussen 1 en 5 kW, bepaalt dit in feite hoe diep de doordringing gaat en welk soort verwerkingsvenster we krijgen. Onvoldoende vermogen leidt tot slechte verbindingen die niet lang meegaan, terwijl te veel vermogen materialen doorbrandt en problemen veroorzaakt zoals spatten en porositeit. Stabiliteit in pulsenergie rond ±3% of beter maakt alle verschil. Als er schommelingen zijn buiten dat bereik, vormen de sleutelgaten zich onjuist, wat leidt tot minuscule luchtbellen binnenin. Deze microscopische holtes versnellen op den duur corrosie. Voor de cilindervormige accucellen die worden gebruikt in elektrische voertuigen, betekent consistente pulsstabiliteit het creëren van volledig afdichte verbindingen zonder openingen. De meeste fabrikanten streven naar holtes onder 0,2% volume volgens ISO 13919-1-normen, hoewel veel bedrijven zelfs strenger interne specificaties nastreven om ervoor te zorgen dat hun accu's standhouden onder alledaagse omstandigheden.
Bij het werken met laserafsluiters in het vermogenbereik van 1 tot 5 kW is een goede lineaire regeling van de uitgang essentieel om verschillende materialen correct te kunnen verwerken. Deze machines moeten moeiteloos kunnen schakelen tussen dunne materialen zoals 0,1 mm zakfolies en dikkere onderdelen zoals 1,2 mm prismatische stroomgeleiders. Thermische modellen tonen aan dat ongeveer 3 kW precies het juiste evenwicht biedt voor het lassen van koperen aansluitingen van 0,8 mm dikte. Dit levert voldoende warmte voor volledige doordringing zonder die vervelende kleine spatten die iedereen verafschuwt. Machines die hun pulsenergie binnen ongeveer een halve procent variatie kunnen houden, leveren over het algemeen veel betere resultaten bij het snel stapelen van onderdelen. De stabiele sleutelgatvorm zorgt ervoor dat er minder microscheurtjes ontstaan, die anders de gehele constructie zouden verzwakken. En specifiek voor zakcellen zorgt dit soort stabiliteit ervoor dat de lekkage na lassen daalt tot minder dan 500 per miljoen, wat daadwerkelijk voldoet aan de strenge IATF 16949-normen die nodig zijn voor een goede afdekking in auto-applicaties.
Een stralingsparameterproduct (BPP) van minder dan 4 mm·mrad zorgt voor vlekken kleiner dan 50 micron, wat erg belangrijk is bij het lassen van die kleine prismatische celkleppen of dunne koperplaten zonder ongewenste warmteschade. De M²-factor speelt hier ook een grote rol. Wanneer deze onder de 1,2 blijft, verspreidt de laserstraal zich weinig, waardoor fabrikanten een goede focusdiepte en vermogensconcentratie kunnen behouden, zelfs langs lange productielijnen die tot wel 5 meter lang kunnen zijn. Deze optische precisie voorkomt dat lasvoegen breder worden dan 10 micron, ruim binnen de vereiste limiet van 15 micron voor een goede elektrische verbinding tussen aluminium- en kopercomponenten. Praktijkgegevens tonen aan dat als de BPP boven de 0,5 mm·mrad komt, fabrieken in grote productieomgevingen ongeveer 12% van hun output verliezen. Daarom is straalkwaliteit niet zomaar een regel op een specificatieblad, maar iets fundamenteels om alles correct te doen op de fabrieksvloer.
EN
