近日,线束巨头莱尼推出了一种用于高压电池的电芯连接系统(CCS),采用先进的键合线取代传统的表面贴装(SMD)熔断器同时充当电导体和熔丝保护装置,这种双重功能消除了对独立熔丝组件的需求,简化了电池模块的电气架构,在提升了电气可靠性的同时,显著降低了组件重量及整体系统成本。

那么,引线键合技术是怎么应用于CCS集成母排上的呢?我们来看一下:

引线键合技术在电池连接上的应用

引线键合(Wire Bonding)是一种常见的电子封装工艺,其工作原理是通过热压和超声波震动的作用,用铝丝或金丝将芯片上的I/O焊盘和外围电路连接,这种连接方式不仅可以提供良好的电气连接,还在一定程度上实现机械强度的支撑。

图 引线键合的结构(载体为印刷电路板(PCB)时)

引线键合技术自20 世纪 70 年代以来广泛应用于微电子和电力电子行业,现在也在不断发展的电动汽车行业有了新应用,例如单体电池与汇流排的连接,早期的应用案例就是2006年特斯拉率先使用铝丝键合技术实现18650电芯成组,除了实现电芯串并联外,该键合铝丝还可在电池过流情况下充当保险丝,起到熔断保护的作用,确保电池的安全性和稳定性。

图 Model 3/Y的铝丝键合工艺,来源于新能源汽车动力电池

除了特斯拉外,国内也有不少电池厂引进了这项技术,例如宁波利维能、十堰猛狮等。资料显示,小鹏G3所用的电池也是采用铝丝键合技术。

图 引线键合技术应用于电池组连接,来源十堰猛狮科技

电池连接用的铝丝键合技术主要形式为楔焊,通常在室温下进行,将两个楔形焊点压下形成连接。铝丝键合技术应用于电池连接,具有以下优点:
1、铝丝可以作为动力连接又可兼具熔丝的作用,在发生短路时会自动熔断,保证电池组的安全;
2、铝线能够满足电池组对连接的应力要求和拉力测试要求,可靠性高;
3、采用铝丝键合可以实现重复焊接,大大提高了可维护性和恢复率;
4、采用铝丝焊接或铝带焊接时,焊接区温度不会升高;
5、铝线键合是一种清洁焊接工艺,没有焊剂残留物或熔融金属熔渣,避免了可靠性问题;
6、铝丝焊接时是否出现焊接缺陷很容易检测,更容易修复缺陷位置而不造成焊接损坏;

7、引线键合工艺成熟,成本较低,且工艺过程非常灵活。

铝丝键合技术在电池组生产用的应用,除了电芯与汇流排的连接外,还可用于CCS集成母排采样连接。

键合技术在CCS集成母排上的应用,主要是指通过铝丝或铝带将FPC/PCB和铝巴通过键合工艺连接,实现对各单体电池的电压采样。其中,铝丝或铝带的两端分别与FPC上的焊盘和电连接片进行键合,键合铝丝/铝带呈拱形结构,过渡缓和,可避免出现应力集中而易于发生断裂。FPC+键合工艺,用铝丝/铝带替代主流的镍片,可以从材料上降低成本。

图 采用铝丝键合的CCS母排,截取自宁德时代专利CN 112397840 A

图 采用铝丝键合的CCS母排,来源于Alibaba.com
图 铝丝焊接将单板与电芯相连,来源于新能源BMS
 
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序号
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1
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2
降本增效!FCC-CCS集成母排方案介绍
3

CCS集成母排热压工艺创新

4
超声波焊接与激光焊接在CCS精密连接中的应用对比
5
CCS母排制程检验与测试治具开发
6
CCS连接器刺破压接技术及其关键设备
7
CCS集成母排降本增效新工艺开发应用
8
储能CCS技术发展趋势
9
CCS用铝基线路软板开发与应用
10
新能源电池CCS用高性能胶黏剂解决方案
11
CCS集成母排用低温快压绝缘膜方案
12
CCS智能装配自动化解决方案
13
CCS视觉检测与可靠性测试技术
14
固态电池配套CCS与传统CCS的技术差异与挑战
15
CCS集成母排FDC技术方案及相关设备介绍
16
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作者 808, ab