Transports – Les atouts de la soudure laser pour fabriquer des batteries
La mobilité fait aujourd’hui partie de notre quotidien, avec tous les objets pouvant être emportés – ordinateurs portables, smartphones… – et les différents moyens de transports. Alors qu’il est temps de réduire nos émissions de CO2 pour répondre aux enjeux environnementaux actuels, ces derniers doivent être de plus en plus propres, si bien que les batteries ont le vent en poupe. Pour les acteurs de cette filière en plein essor, le soudage laser a un rôle à jouer. On vous explique pourquoi !
La nouvelle politique des mobilités et son impact sur les transports
Le 26 décembre 2019 a été publiée une loi d’orientation sur les mobilités. Celle-ci vise notamment à rendre les transports du quotidien plus faciles, moins coûteux et plus propres. À la clé, un investissement important de 13,4 millions d’euros sur la période 2017-2022.
Ses objectifs principaux ? Promouvoir la recharge électrique, développer les zones à faibles émissions et mettre fin à la vente de voitures à énergies fossiles d’ici 2040.
Face à ces contraintes, de nouvelles sources d’énergie se développent pour décarboner les transports et les rendre moins polluants. Les véhicules électriques et hybrides sont ainsi en plein boom, tandis que les industriels sont en quête de nouvelles solutions pour se déplacer. Tous les moyens de transport sont concernés : la voiture, le train, l’avion, le bateau, ou encore les drones et trottinettes.
Capables de stocker l’énergie nécessaire à la propulsion des véhicules, les batteries sont désormais au centre de toutes les attentions.
Les différentes batteries et le soudage de cellules
Différents types de batteries coexistent : anciennes technologies (ou chimies) au plomb, NiCd (Nickel Cadmium), NiMh (Hydrure de métal nickel), lithium… Depuis près d’une décennie, ces technologies sont exploitées dans la fabrication des batteries indispensables à notre mobilité, et de nombreuses variantes font l’objet de travaux de recherches.
En effet, chaque technologie a ses spécificités, qui en déterminent les usages. En guise d’exemple, les batteries au lithium, qui peuvent facilement chauffer et prendre feu, ne sont pas utilisées dans le transport aérien.
Les deux grands types de cellules de batteries
Structurellement, chaque batterie est constituée de cellules. Il en existe deux grands types, dont les caractéristiques dépendent de l’utilisation :
- les cellules cylindriques de faible capacité (3 A/h) ;
- les cellules prismatiques d’une capacité comprise entre 100 et 300 A/h.
Une cellule n’étant pas suffisante pour faire avancer un véhicule, il faut souder plusieurs cellules en packs ou modules, pouvant eux-mêmes être assemblés en nombre pour former une batterie.
L’assemblage peut être réalisé par différents moyens : boulonnage, vissage, collage avec des bandes conductrices, rivetage ou soudage.
Assemblage des cellules de batterie : les avantages de la soudure laser
Une technique de soudage éprouvée sur les matériaux conducteurs
La fabrication de batteries nécessite l’utilisation de matériaux conducteurs. L’aluminium et le cuivre sont ainsi présents sur les plots des cellules. Ces métaux parfois complexes à souder entrent également dans la composition des busbars, ces barres d’interconnexion qui permettent de faire l’interface entre les cellules et le moteur électrique à alimenter.
Une grande stabilité dans le temps
Par rapport aux autres techniques, le soudage laser offre une meilleure stabilité dans le temps en matière de conduction du courant, y compris dans un contexte de fortes vibrations.
Le contact électrique obtenu par soudage laser est ainsi plus performant, avec une meilleure durabilité des composants.
Grâce à une soudure mieux maîtrisée, la conductibilité du métal fondu définie dans le cahier des charges garantit également une meilleure régularité de la performance des batteries dans la durée.
Une capacité à répondre à des besoins spécifiques
Pour assurer la sécurité et la longévité des batteries, il est indispensable de contrôler leur charge et leur décharge. Un système électronique de surveillance et pilotage de la charge nommé battery management system (BMS) assure cette fonction.
Le BMS mesure la charge des cellules et répartit le niveau d’énergie au sein de la batterie. À cet effet, il est important de recourir à une soudure capable de préserver l’intégrité des pièces sensibles, et produire un cordon étanche, ce que permet la soudure laser.
Laser Rhône Alpes dispose de références diversifiées en matière de soudure laser appliquée à la fabrication de batteries dans les transports :
- soudures de batteries ayant vocation à équiper les bus de transport en commun d’une agglomération de la région parisienne ;
- divers projets dans les secteurs du transport maritime, de l’automobile (sport et loisir), de l’aéronautique…
Grâce à cette expérience, nous pouvons vous guider dans le choix du design et des matériaux nécessaires à la conception d’un busbar. Du développement à la pré-série puis lors de la série, notre bureau d’études vous conseille afin de répondre précisément à vos besoins et objectifs (épaisseur des pièces, conductivité…) !
Les batteries sont des systèmes complexes qui doivent répondre à des critères de performance et de longévité spécifiques. Stable et durable, la soudure laser répond parfaitement aux exigences nécessaires à leur fabrication en lien avec des besoins spécifiques – conductivité, étanchéité et protection des pièces sensibles… Pour obtenir les meilleures performances et sécuriser vos processus, n’hésitez pas à recourir à un sous-traitant expérimenté qui pourra vous conseiller dans vos choix d’assemblage !
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