18650-es cellák ponthegesztése: amit akkumulátorjavítás előtt tudnod kell

Az 18650-es cellák ponthegesztése az akkumulátorcsomagok javításának és gyártásának egyik legfontosabb művelete. A cél olyan elektromos kötés létrehozása, amely kis ellenállású, mechanikailag stabil, és nem melegíti fel hosszú időn keresztül a cellát.

A rosszul elkészített kötés érintkezési hibát, teljesítményvesztést, helyi túlmelegedést vagy akár rövidzárlatot is okozhat. Emiatt a ponthegesztés nem tekinthető egyszerű barkácsműveletnek.

Miért nem ajánlott közvetlenül a cellára forrasztani?

Forrasztáskor a cella pólusát addig kell melegíteni, amíg a forraszanyag megfelelő kötést nem képez. Ez a hő a cella belseje felé terjedhet.

A túlzott hőterhelés:

• károsíthatja a belső szigetelőelemeket;
• ronthatja a tömítést;
• növelheti a belső ellenállást;
• felgyorsíthatja az öregedést;
• szélsőséges esetben veszélyes belső hibát okozhat.

A Samsung SDI biztonsági előírásai szerint a cellán vagy közvetlenül mellette nem szabad forrasztást végezni. A ponthegesztés ezzel szemben nagyon rövid impulzust használ, így megfelelő beállítás esetén lényegesen kisebb hő jut a cella belsejébe.

Hogyan működik a ponthegesztés?

A ponthegesztő elektródái rövid időre nagy áramot vezetnek át a nikkelszalag és a cella pólusa közötti érintkezési ponton.

Az elektromos ellenállás miatt koncentrált hő keletkezik, amely kis területen összeköti a két fémet.

A megfelelő kötés:

• nem válik le enyhe mozgatásra;
• nem szakítja fel a cella pólusát;
• nem égeti át a nikkelszalagot;
• kis elektromos ellenállású;
• egyenletes, ismételhető hegesztési pontokat mutat.

Tiszta nikkel vagy nikkelezett acél?

Külsőre a két anyag hasonló lehet, elektromos és korróziós tulajdonságaik azonban különböznek.

A tiszta nikkelszalag jellemzően:

• kedvezőbb elektromos vezetőképességű;
• korrózióállóbb;
• kevésbé melegszik azonos terhelés mellett;
• drágább.

A nikkelezett acélszalag:

• nagyobb elektromos ellenállású lehet;
• mágneses;
• nagyobb veszteséget és melegedést okozhat;
• olcsóbb.

A szalagot mindig az akkumulátor várható áramához, a párhuzamos vezetőutak számához és a kötési távolságokhoz kell méretezni.

Miért nincs univerzális hegesztési beállítás?

A szükséges energia függ:

• a ponthegesztő típusától;
• az elektródák állapotától;
• a szalag anyagától;
• a szalag vastagságától;
• a cella pólusának kialakításától;
• az elektródák nyomásától;
• a kábelek és csatlakozások veszteségétől.

Ezért egy másik géphez vagy anyaghoz megadott beállítás vakon történő átvétele veszélyes lehet.

A hegesztési paramétereket azonos anyagú próbadarabokon kell beállítani, még mielőtt az értékes vagy feltöltött cellákon munka kezdődne.

Milyen a túl gyenge hegesztés?

A túl gyenge kötés jelei:

• a szalag könnyen leválik;
• alig láthatók hegesztési pontok;
• a kötés mozgatásra recseg;
• terhelés alatt melegszik;
• mérhető feszültségesés jelentkezik;
• a kötések minősége erősen eltér egymástól.

A gyenge kötés idővel tovább romolhat a rezgés, hőtágulás és mechanikai terhelés hatására.

Milyen a túl erős hegesztés?

Túl nagy energia esetén:

• átéghet a szalag;
• megsérülhet a cella pólusa;
• mély kráter alakulhat ki;
• szikrázás vagy elszíneződés jelentkezhet;
• a cella rövid idő alatt felmelegedhet;
• a pólus szerkezete elvékonyodhat.

Az ilyen kötést nem szabad egyszerűen megfelelőnek tekinteni azért, mert erősen tart. A túl nagy energia rejtett károsodást is okozhat.

Mire kell figyelni a cellák elrendezésénél?

A cellák között megfelelő mechanikai és elektromos szigetelés szükséges.

Fontos elemek lehetnek:

• pozitív pólus körüli szigetelőgyűrű;
• cellatartó távtartók;
• hőálló szigetelőlapok;
• rezgéscsillapító betétek;
• élvédelem a nikkelszalagok és vezetékek alatt;
• megfelelően rögzített hőmérséklet-érzékelő.

A cellák nem mozoghatnak szabadon a házban. A rezgés idővel felsértheti a zsugorfóliát vagy elfáraszthatja a hegesztett kötéseket.

Ellenőrzés ponthegesztés után

A kész csomagot burkolás előtt ellenőrizni kell.

Az ellenőrzés része lehet:

1. a cellacsoportok feszültségének összehasonlítása;
2. a polaritás ellenőrzése;
3. a hegesztett kötések vizuális vizsgálata;
4. a mechanikai rögzítés ellenőrzése;
5. a szigetelések átvizsgálása;
6. a BMS bekötésének ellenőrzése;
7. biztosítékkal korlátozott első teszt;
8. hőmérséklet-figyelés terhelés közben.

A kész csomagot nem szabad azonnal maximális terhelésnek kitenni.

Gyakori ponthegesztési hibák

Kereszteződő vagy éles szalagok

Az éles szélek felsérthetik a szigetelést, különösen rezgésnek kitett akkumulátorokban.

Nem megfelelő polaritás

Egy fordítva behelyezett cella súlyos rövidzárlatot okozhat. A polaritást minden munkafázis előtt és után ellenőrizni kell.

Sérült zsugorfólia figyelmen kívül hagyása

A hengeres cella fémháza jellemzően a negatív pólushoz kapcsolódik. A sérült fólia ezért rövidzárlati kockázatot jelent.

Túl vékony összekötő anyag

A szalag túlmelegedhet, feszültségesést okozhat vagy biztosítékként szakadhat el olyan helyen, ahol erre nem tervezték.

Hegesztés teljesen feltöltött cellákon

A magas töltöttség nagyobb rendelkezésre álló energiát jelent egy esetleges hiba során. A munkafolyamatot megfelelő, kontrollált cellafeszültségnél kell végezni.

Gyakori kérdések

Hagyományos forrasztópákával is összeköthetők az 18650-es cellák?

A közvetlen cellaforrasztás nem ajánlott. Professzionális csomagoknál ponthegesztett füleket vagy gyárilag fülezett cellákat használnak.

Hány hegesztési pont szükséges?

Nincs minden cellára és szalagra érvényes univerzális szám. A kötés kialakítását a terheléshez, az anyaghoz és a gyártási eljáráshoz kell méretezni.

Megfelelő a kötés, ha kézzel nem tudom letépni?

A mechanikai szilárdság csak az egyik követelmény. Az elektromos ellenállást, a pólus sérülését és a kötés egyenletességét is ellenőrizni kell.

Összefoglalás

Az 18650-es cellák ponthegesztése precíz, ellenőrzött művelet. A megfelelő szalag, hegesztési energia, szigetelés és mechanikai kialakítás egyaránt meghatározza az akkumulátorcsomag biztonságát.

Tesztelt cellák: Samsung ICR18650-26J

Biztonsági útmutató: Akkumulátor-biztonság