Soudage des batteries par laser sous vide

L’innovation en matière de stockage de l’énergie joue un rôle déterminant dans le développement de l’e-mobility et la transition énergétique. En particulier, la recherche de solutions innovantes pour les systèmes de batterie est un enjeu majeur qui nécessite une approche interdisciplinaire englobant la recherche de nouvelles technologies de batterie (matériaux, conception mécanique, gestion thermique, …) et l’amélioration des performances sur toute la chaine de production.

Les batteries étant constituées de plusieurs cellules assemblées entre elles pour former des modules (ou des packs), formant ensuite eux-mêmes une batterie, le soudage n’échappe aux voies d’optimisation envisagées pour les batteries de demain. La connexion des différents éléments conditionne en effet la fonctionnalité et l’efficacité des systèmes de batterie. En grande partie composées de matériaux conducteurs difficiles à souder, tels que les alliages d’aluminium et de cuivre, le soudage des batteries est couramment confronté à des problématiques de soudage. Parmi celles-ci on peut citer :

• Le risque de réflexion du faisceau sur des surfaces réfléchissantes tels que les alliages d’aluminium et de cuivre. Ce risque est souvent pallié par l’application de puissances élevées ou l’utilisation de sources laser onéreuses (longueur d’onde verte ou bleue)
• Sous une puissance élevée, une déformation des éléments à assembler est souvent générée. Ceci peut détériorer le contact électrique et donc la performance du produit
• Faible tenue mécanique en raison de nombreuses porosités formées
• Soudure peu stable (pénétration non constante) avec risque d’endommagement de la batterie si la pénétration est trop élevée
• Soudure peu esthétique avec un aspect oxydé et de nombreuses projections

Avec le procédé de soudage laser sous vide, les avantages de la soudure laser en termes d’automatisation et de rapidité d’exécution (productivité) sont combinées aux bienfaits de l’environnement sous vide. Caractérisé par la suppression du plasma, le soudage laser sous vide apporte une meilleure qualité aux soudures. Ces spécificités permettent ainsi de pallier les problématiques rencontrées :

• La possibilité de souder les alliages d’aluminium et de cuivre avec une source laser proche infrarouge
• 40% d’énergie en moins sont nécessaires et les déformations des pièces sont ainsi limitées
• Meilleur dégazage dans le bain de fusion et diminue le risque de formation de porosités
• Des soudures stables en raison de la suppression des effets indésirables causés par le plasma
• Des cordons lisses et brillants sous vide et sans projection

Autant d’arguments faisant du soudage laser sous vide un procédé particulièrement adapté au soudage des cellules et des modules de batterie ! Cette technologie novatrice répondant en effet aux exigences de conductivité, d’étanchéité, de stabilité et d’esthétique requises pour la fabrication de ces systèmes complexes.