典型的电动汽车电池组的结构从单颗电池单元开始。电动汽车的电池组由大量独立的电池单元组成，这些电池单元通过机械方式连接在一起，并通过母线连接在一起。制造这些机械和电气连接带来了几个挑战，包括连接多种薄的、不同厚度的高导电性材料，以及通过热冲击或机械冲击造成的潜在损伤。不同制造商的设计各不相同，但业界已将21,700个电池作为标准。电池组与母线焊接在一起，通常为60-100个电池，形成一个模块，多个模块(6-40个)组成一个电池组。焊接母线通常由镀镍的铜制成。这种新设计对原始设备制造商来说是一个挑战。这些部件正在迅速发展并取代已经制造了数百年的传统部件。

01

焊接中遇到的挑战——电

Electrical challenges

WELDING CHALLENGES

电气连接的关键目标是制造一个具有低电阻的接头，以减少电阻和加热带来的能量损失，从而保持电池组的效率。以减少电阻热带来的能量损失从未保持电池组的效率，这也是降低电池组在使用过程中因高温带来安全风险的重要措施。

电阻焊等能量密度低的工艺会是电池组暴露在过多的热量下，可能导致熔化或扰乱安全通风口，破坏密封或引起电池内部短路。过多的热能输入还会使电池产生更多的疲劳，影响电池的长期可靠性。

02

焊接中遇到的挑战——材料

Material challenges 

WELDING CHALLENGES

电池组涉及到的材料给焊接带来很多挑战：部分接头必须使用不同的材料，与同种母材相比，异种材料的焊接会形成具有更高电阻或脆性组织的金属中间层；铜，铝及其合金等高反射表面对于激光焊接工艺来说是一个挑战；而表面渡镍涂层或氧化层等工艺对于电阻或超声波粘合带了干扰。

电子束焊可以完美的解决这些由于材料原因生产的问题。

调查还发现，与电阻焊和激光焊相比，电子束焊接是一个更快的过程，可以完成连接母线和电池样品的高质量焊缝。使用电阻焊制造一个电池组的典型时间为12,000秒，使用激光焊接则为1,260秒。相比之下，电子束焊接每个电池组的速度仅为189秒，预计发展将使这一数字接近每组75秒，节省99.38%的时间。电阻、激光和电子束焊接的焊接时间对比结果如下表所示。

在电动汽车电池组件中使用电子束焊接可以提供更可靠的电池，并且可以提供更多的电力存储。

从工艺的角度来看，电子束焊接具有速度、精度和一致性，确保了动力电池内部不受干扰。而且，作为一种非接触式工艺，电子束可以轻松到达小空间，使其更容易围绕复杂的设计进行规划。

优点一览

- 焊接质量高度一致

- 电子束焊接至少比激光快10倍

- 不需要保护气体

- 实现真空负载锁定系统的潜力

- 焊接过程在真空室内进行，这样可以减少飞溅，因此焊缝比使用激光焊接时更加一致

- 电子束对反射率不太敏感，电子束是一束精细聚焦的电子流，而不是像激光那样的单色相干光(光子)

- 真空环境解决了焊缝内部气孔问题，接头致密度更高，从而使焊缝更牢固

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