2021
DOI: 10.1007/s00170-021-07839-0
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Laser welding of current collector foil stacks in battery production–mechanical properties of joints welded with a green high-power disk laser

Abstract: The qualification of production systems that enable reliable and stable production processes is a major challenge in manufacturing large-format lithium-ion batteries. During cell assembly, the electrode sheets of the anode and the cathode are stacked, and are electrically contacted by a welding process. It was shown that laser beam welding employing a beam source in the green wavelength range is a promising joining approach in terms of high productivity. Therefore, the influence of the process parameters, such… Show more

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“…Da im Bereich der Batterieproduktion Spritzer zwingend zu vermeiden sind, wurde das Folienschweißen mit grüner und blauer Laserstrahlung verstärkt untersucht. Sowohl die Verbindung einzelner Folienlagen mit blauer Strahlung [11] als auch das Fügen von bis zu 40 Kupferfolien an einen Ableiter-Tab [12] resultierte in guten Naht eigenschaften. Vor allem die mechanischen Eigenschaften waren vielversprechend.…”
Section: Entwicklungen In Der Produktion Von Batteriezellenunclassified
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“…Da im Bereich der Batterieproduktion Spritzer zwingend zu vermeiden sind, wurde das Folienschweißen mit grüner und blauer Laserstrahlung verstärkt untersucht. Sowohl die Verbindung einzelner Folienlagen mit blauer Strahlung [11] als auch das Fügen von bis zu 40 Kupferfolien an einen Ableiter-Tab [12] resultierte in guten Naht eigenschaften. Vor allem die mechanischen Eigenschaften waren vielversprechend.…”
Section: Entwicklungen In Der Produktion Von Batteriezellenunclassified
“…Vor dem Hintergrund dieser vielfältigen Vorteile für die Batterieproduktion und der steigenden Bedeutung von Stromkollektorfolien aus Aluminiumwerkstoffen ist es nötig, die bisher auftretenden Fehler zu eliminieren. Die Rissbildung im Nahtnebenbereich wurde weder durch die Verwendung von Strahloszillation [6] noch durch den Einsatz eines Singlemode-Faserlasers [14] oder grüner Laserstrahlung [12] vollständig vermieden. Das Schweißen des Folienstapels in einem Multi-Überlappstoß zwischen zwei Blechen ist eine Maßnahme, die Rissbildung zu reduzieren [15].…”
Section: Entwicklungen In Der Produktion Von Batteriezellenunclassified
“…[ 14 ] Another defect that occurs particularly with aluminum is foil stripping, which can be observed in the cross‐section. [ 15,16 ]…”
Section: State Of the Artmentioning
confidence: 99%
“…[14] Another defect that occurs particularly with aluminum is foil stripping, which can be observed in the cross-section. [15,16] In recent years, several studies have been conducted on the reliable welding of electrode stacks with different beam sources and process approaches. [15][16][17] Especially considering the modern beam sources in the visible wavelength spectrum compared to established NIR beam sources, reliable comparisons for the application in battery cell manufacturing are missing.…”
mentioning
confidence: 99%
“…Among these techniques, laser beam welding is considered one of the most promising methods for joining aluminum and copper, owing to its easy automation, high precision, small heat-affected zone, contactless process, high process speed, and possibility of easy welding of dissimilar metals. Compared with other joining techniques, good electrical and mechanical performances have been reported using laser welding [ 15 , 16 , 17 , 18 ]. However, laser welding remains challenging in the joining of dissimilar materials, owing to its high reflectivity, low solubility, and differences in the properties of the joining materials.…”
Section: Introductionmentioning
confidence: 99%