MikroPuls: Batteriezellen effizienter schweißen

Wissenschaftler des Fraunhofer-Instituts für Lasertechnik ILT haben das innovative Laserstrahlschweißen mit Kurzpuls-Strahlquellen (MikroPuls) erfolgreich für die Kontaktierung von Batteriezellen erprobt. Demnach kann Mikropuls dazu beitragen, Batteriezellen für die Elektromobilität effizienter herzustellen.

Eine Kurzpuls-Strahlquelle wie der Nanosekunden-gepulste Faserlaser wird normalerweise hauptsächlich für Anwendungen eingesetzt, bei denen Materialabtrag gewünscht ist, beispielsweise beim Laserbohren und Laserstrukturieren. Zur Kontaktierung von Kupfer- und Aluminium-Verbindungen wie in Batteriezellen hingegen werden in der Regel Faserlaser eingesetzt, die kontinuierlich betrieben werden (sogenanntes CW-Schweißen).

Versuche, unter anderem mit Kupfer-Aluminium-Verbindungen an Pouch-Zellen (die zum Beispiel für Smartphones und Tablets genutzt werden) und Kupfer-Stahl-Verbindungen an zylindrischen Zellen, haben ergeben, dass mit der MikroPuls-Fügung genauso stabile Verbindungen wie beim CW-Schweißen zustande kommen. Der Vorteil: Niedrigerer Energieaufwand, höhere Wiederholgenauigkeit und geringere intermetallische Phasen, bei denen chemisch unerwünschte Verbindungen in Form mikroskopisch kleiner Bestandteile auftreten könnten.

Eine Anlage des Fraunhofer ILT, die sowohl einen CW-Faserlaser als auch einen Nanosekunden-gepulsten Faserlaser integriert hat, ist bereits in Betrieb. Dabei lassen sich die Strahlquellen individuell ansteuern. Die Anlage ermöglicht neben dem Fügen auch den Materialabtrag, etwa, um Oberflächen zu strukturieren.

Solch eine Anlage ist den Wissenschaftlern zufolge besonders für KMU interessant, denn es entstehen keine Mehrkosten durch eine Neuanschaffung: Bei bereits bestehender Anlagentechnik (beispielsweise für das Laserbohren oder Laserstrukturieren) lässt sich die Anlage mit überschaubarem finanziellen und zeitlichen Aufwand für einen Schweißprozess umrüsten. Außerdem verschafft der Nanosekundenlaser eine hohe Flexibilität insbesondere dort, wo mehrere Verfahren (unter anderem Strukturieren und Schweißen) parallel laufen sollen.

Bild oben: Im Rahmen des Projekts MikroPuls entwickelt das Fraunhofer ILT Laserverfahren für die effiziente Kontaktierung von Batteriezellen (im Bild: lasergeschweißte Kupferverbinder an zylindrischen Zellen/Quelle: Fraunhofer ILT).


Quelle und weitere Infos: Pressemitteilung, Fraunhofer ILT

Comments are closed, but trackbacks and pingbacks are open.