FR3048906A1 - Procede de soudage entre un element conducteur et un pole de batterie et batteries assemblees avec un tel procede - Google Patents

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Abstract

Procédé de soudage entre un élément conducteur (100a) et un pôle (202 ; 204) d'une batterie (200), le procédé comprenant au moins un tir (T1a) d'un faisceau laser (302) sur respectivement au moins un point d'impact (402) situé sur une tranche (102a) de l'élément conducteur (100a), la tranche étant en contact avec le pôle le long d'une ligne de contact (104), le conducteur étant en cuivre ou en un alliage de cuivre et le faisceau laser présentant une longueur d'onde comprise entre 500 et 560 nm.

Description

« Procédé de soudage entre un élément conducteur et un pôle de batterie et batteries assemblées avec un tel procédé »
Introduction
La présente invention se rapporte à un procédé de soudage entre un élément conducteur et un pôle de batterie, de préférence électrochimique (aussi appelée accumulateur électrochimique), notamment une batterie de petites dimensions, telle qu'une batterie au format 26650 de conformation cylindrique de 26 mm de diamètre par 65 mm de longueur.
La présente invention concerne aussi un ensemble formé d'une batterie et d'un élément conducteur, ledit ensemble étant obtenu par soudage, selon l'invention, entre un élément conducteur et un pôle de batterie.
Art antérieur
Les batteries de petites dimensions selon l'état de l'art sont typiquement des conteneurs en acier inoxydable et sont bien adaptées à la réalisation d'ensemble de batteries de toutes tailles par association en série ou en parallèle desdites batteries.
Les formats référencés 18650, de conformation cylindrique de 18 mm de diamètre par 65 mm de longueur, et 26650 ont pour avantage d'être fabriqués par de nombreux constructeurs et d'être facilement intégrables en raison de leurs petites tailles. Il est ainsi possible de réaliser des ensembles de batteries de toute forme et de toute puissance, aussi appelés « pack » de batteries.
De tels ensembles de batteries peuvent être utilisés de manière statique, par exemple pour alimenter un réseau électrique d'une habitation, éventuellement en secours d'une alimentation principale ou comme source primaire d'alimentation, ou de manière dynamique, par exemple pour alimenter, en permanence ou par intermittence, le circuit électrique d'un véhicule tel qu'une automobile hybride. L'utilisation de ces formats de batterie nécessite de devoir associer un grand nombre de batteries pour obtenir une capacité suffisante pour les usages précités, ce qui exige la réalisation de nombreuses interconnexions électriques desdites batteries. L'interconnexion d'un premier pôle d'une batterie et d'un deuxième pôle d'une autre batterie est habituellement réalisée au moyen d'un soudage par résistance. Le soudage par résistance est un procédé sans métal d'apport qui utilise les effets conjugués d'une pression mécanique et d'un courant électrique traversant les pièces. Les pièces à souder sont superposées et sont serrées localement entre deux électrodes pour créer une zone de contact privilégiée qui constitue une résistance électrique. L'ensemble formé des pièces et électrodes est traversé par un très fort courant de soudage, sous une faible tension, qui provoque une forte élévation de la température par effet Joule. L'échauffement entraîne la fusion localisée des deux pièces dans la zone de contact privilégiée, suivie de la formation d'un noyau de métal recristallisé. Dans l'application du procédé de soudage par résistance à l'interconnexion de batteries, un élément conducteur soudé aux pôles de batteries est constitué d'un feuillard métallique.
Pour chaque réalisation d'une connexion entre un élément conducteur et une batterie, une tête de soudage est abaissée, la soudure est réalisée, puis la tête de soudage est relevée. L'opération dure typiquement une seconde. Le soudage par résistance de 10 000 éléments conducteurs nécessite de l'ordre de 40 000 connexions, soit environ 11 heures de soudage. La baisse continue du prix des batteries rend le coût relatif de l'étape de soudage par rapport au coût de l'assemblage de plus en plus important.
Par ailleurs, le soudage par résistance nécessite l'utilisation de feuillards métalliques suffisamment fins pour permettre ledit soudage. De tels feuillards métalliques sont fragiles, ce qui limite l'intensité des courants qui peuvent y circuler.
Enfin, le soudage par résistance génère des résistances de contact importantes, typiquement de l'ordre de 120 μΩ par connexion.
Un but de l'invention est de proposer un procédé de soudage entre un élément conducteur et un pôle d'une batterie : - qui soit plus rapide que celui de l'art antérieur, et/ou - qui soit mécaniquement plus simple que celui de l'art antérieur, et/ou, - qui permette de faire circuler des courants de plus grandes intensités dans les connecteurs que dans ceux mis en œuvre dans l'art antérieur, et/ou - qui permette d'utiliser des connecteurs plus robustes que ceux mis en œuvre dans l'art antérieur, et/ou - pour lequel l'élément conducteur présente une épaisseur supérieure à celle d'un pôle d'une batterie, sans endommager le pôle de la batterie, et/ou - qui présente des résistances de connexions inférieures à celles générées dans l'art antérieur.
Exposé de l'invention
Selon un premier aspect de l'invention, on atteint au moins l'un des objectifs précités avec un procédé de soudage entre un élément conducteur et un pôle d'une batterie, ledit procédé comprenant au moins un tir d'un faisceau laser sur respectivement au moins un point d'impact situé sur une tranche de l'élément conducteur, ladite tranche étant en contact avec ledit pôle le long d'une ligne de contact, ledit élément conducteur étant en cuivre ou en un alliage de cuivre et ledit faisceau laser présentant une longueur d'onde comprise entre 500 et 560 nm.
De préférence, le faisceau laser présente une longueur d'onde comprise entre 531 et 533 nm. De manière encore plus préférée, le faisceau laser présente une longueur d'onde de 532 nm. Un tel laser peut être dénommé laser vert.
Dans une réalisation du procédé selon l'invention, la ligne de contact appartient à une région du pôle s'étendant selon un plan, dit plan du pôle, et le faisceau laser de chaque tir forme un angle inférieur à 90° avec ledit plan du pôle, de préférence inférieur à 60°.
Avantageusement, l'élément conducteur peut s'étendre en direction de la tranche selon une direction, dite direction de tranche, et le faisceau laser se propager, au niveau du point d'impact, selon une direction de propagation, ladite direction de propagation étant au moins en partie opposée à ladite direction de tranche.
Plus avantageusement, chaque tir est de préférence réalisé par émission d'une impulsion du faisceau laser par un laser.
Le procédé selon l'invention peut en outre comprendre, pour chaque point d'impact, une émission d'un flux d'argon en direction de ce point d'impact.
De préférence, chaque tir frappe le pôle en même temps qu'il frappe la tranche.
Avantageusement, chaque tir peut frapper le pôle puis être réfléchi par ledit pôle pour ensuite frapper ia tranche.
Selon une possibilité, aucun tir ne frappe le pôle.
Dans une réalisation, à chaque tir, le laser est focalisé sur le point d'impact.
De préférence, i'au moins un tir comprend plusieurs tirs sur plusieurs points d'impact situés sur ia tranche de l'élément conducteur, lesdits plusieurs tirs étant répartis le long de la ligne de contact.
Le pôle peut être en nickel ou en un alliage de nickel.
Avantageusement, l'élément conducteur peut présenter une épaisseur au niveau de chaque point d'impact qui est supérieure à une épaisseur du pôle de la batterie au niveau de ce point d'impact, l'épaisseur de l'élément conducteur étant de préférence supérieure à 0,5 mm et l'épaisseur du pôle étant de préférence inférieure à 0,2 mm.
De préférence, le faisceau laser possède une dimension de front d'onde (dénommée « waste » en anglais), au niveau du point d'impact, réglée sensiblement égale à l'épaisseur de l'élément conducteur.
Selon une possibilité, la tranche possède une épaisseur décroissante en direction de la ligne de contact.
Selon une réalisation, l'élément conducteur est réalisé sous forme de plaque, ladite plaque présentant deux faces reliées par une bordure, ladite bordure comprenant la tranche.
Selon un deuxième aspect de l'invention, il est proposé un procédé d'assemblage de deux batteries au moyen d'un élément conducteur comprenant du cuivre ou un alliage de cuivre, ledit procédé comprenant : - une étape de soudage, selon le premier aspect de l'invention, ou l'un ou plusieurs de ses perfectionnements, entre une tranche dudit élément conducteur et un pôle d'une batterie desdites deux batteries, et - une étape de soudage, selon le premier aspect de l'invention, ou l'un ou plusieurs de ses perfectionnements, entre une autre tranche, ou ladite tranche, dudit élément conducteur et un pôle de l'autre batterie desdites deux batteries.
Selon un troisième aspect de l'invention, il est proposé un procédé d'assemblage de plusieurs batteries, dans lequel chaque pôle d'une batterie est relié électriquement à un pôle de chacune des autres batteries, par une pluralité de mises en œuvre du procédé d'assemblage selon le deuxième aspect de l'invention.
Les au moins deux mises en œuvre du procédé d'assemblage selon le deuxième aspect de l'invention peuvent être réalisées parallèlement dans le temps.
Selon un quatrième aspect de l'invention, il est proposé un ensemble de plusieurs batteries assemblées par un procédé d'assemblage de plusieurs batteries selon le troisième aspect de l'invention, ou l'un ou plusieurs de ses perfectionnements.
Description des figures D'autres particularités et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée de mises en oeuvre et de modes de réalisation nullement limitatifs, au regard de figures annexées sur lesquelles : - la figure 1 est un schéma en perspective d'une réalisation d'un procédé de soudage P selon l'invention ; - la figure 2 comporte quatre schémas en perspective, chacun illustrant une configuration de tir d'un faisceau laser de la mise en oeuvre de la figure 1 ; - la figure 3 est un schéma en coupe d'un profil d'un élément conducteur lors de la mise en oeuvre du procédé de soudage P ; - la figure 4 illustre une pluralité de tirs mis en oeuvre dans un mode de réalisation du procédé selon l'invention ; - la figure 5 est un schéma en perspective du résultat d'une mise en oeuvre du procédé d'assemblage de plusieurs batteries selon l'invention ; - la figure 6 est un schéma en perspective du résultat d'une autre mise en oeuvre du procédé d'assemblage de plusieurs batteries selon l'invention.
Description détaillée
Ces modes de réalisation n'étant nullement limitatifs, on pourra notamment réaliser des variantes de l'invention ne comprenant qu'une sélection de caractéristiques décrites par la suite, telles que décrites ou généralisées, isolées des autres caractéristiques décrites, si cette sélection de caractéristiques est suffisante pour conférer un avantage technique ou pour différencier l'invention par rapport à l'état de la technique.
Il est illustré sur la figure 1 un élément conducteur 100a et un pôle 202 d'une batterie 200.
Par élément conducteur, la présente invention vise, de préférence, un élément conducteur de courant, c'est-à-dire un élément conducteur présentant une résistivité inférieure à lOOxlO'9 Ω-ητι à 300 K (kelvin).
Par batterie, la présente invention vise, de préférence, une batterie en conteneur cylindrique. L'invention ne vise, de préférence, pas une batterie de type prismatique ou de type plaque polymère.
Par batterie, la présente invention vise, de préférence, en particulier des batteries comprenant des conteneurs comportant, en tout ou partie, de l'acier inoxydable.
Différents types d'accumulateurs électrochimiques de batteries sont envisagés. Les accumulateurs électrochimiques de type lithium-ion, lithium-titanate, lithium-phosphate de fer, lithium-soufre, sodium-ion sont notamment envisagés.
Sur la figure 1, la batterie 200 est de conformation cylindrique, de 18 mm de diamètre par 65 mm de longueur. L'élément conducteur 100a est de préférence en cuivre ou en alliage de cuivre.
Par alliage de cuivre, la présente description vise, de préférence, un alliage dans lequel la teneur en cuivre est majoritaire, c'est-à-dire dont au moins la moitié des atomes sont des atomes de cuivre.
Les connecteurs en cuivre ou en alliage de cuivre sont, de préférence, choisis plus robustes (car plus épais) que les connecteurs mis en oeuvre dans l'art antérieur. De tels connecteurs permettent la circulation de courants de plus grande intensité que ceux pouvant circuler dans les connecteurs mis en oeuvre dans l'art antérieur.
Le pôle 202 est, sur la figure 1, le pôle négatif de la batterie 200, aussi appelé anode, et est fabriqué, de préférence, en nickel. Le pôle pourrait être fabriqué en alliage de nickel.
Par alliage de nickel, la présente description vise, de préférence, un alliage dans lequel la teneur en nickel est majoritaire, c'est-à-dire dont au moins la moitié des atomes sont des atomes de nickel.
Le nickel ou un alliage de nickel réfléchissent un faisceau laser présentant une longueur d'onde telle que celle utilisée par le procédé P.
Un tir sur la tranche de l'élément conducteur permet une grande épaisseur H de l'élément conducteur 100a en dehors de cette tranche.
La longueur d'onde verte permet de faire fondre l'alliage de cuivre sans endommager le pôle en nickel, et donc de tirer avec le faisceau laser à la jonction entre l'élément 100a et le pôle 202.
Sur le schéma représenté, l'élément conducteur 100a est réalisé sous forme de plaque de cuivre, ladite plaque présentant deux faces 108 et 110, parallèles entre elles et reliées par une bordure 112.
Une extrémité de l'élément conducteur 100a est posée à plat sur le pôle 202, et recouvre partiellement le pôle 202. Dans cette mise en oeuvre, chacune des faces 108 et 110 est parallèle à un plan 400 du pôle 202.
Comme représenté sur la figure 1, une tranche 102a de la bordure 112 de l'élément conducteur 100a est en contact avec le pôle 202 le long d'une ligne de contact 104. L'autre extrémité de la plaque de cuivre repose en partie sur une autre anode d'une autre batterie.
Un laser 300 est représenté sur la figure 1. Le laser 300 est configuré pour émettre et tirer un faisceau laser 302 sous forme d'impulsions. Le faisceau laser 302 présente une longueur d'onde de 532 nm. L'utilisation d'un laser en mode impulsion permet d'éviter une trop grande profondeur de fusion d'un point d'impact lors d'un tir.
Le procédé comprend au moins un tirTla du faisceau laser 302 sur un point d'impact 402 situé sur la tranche 102a de l'élément conducteur 100a. Le tir Tla forme une soudure entre l'élément conducteur 100a et le pôle 202. La soudure est localisée sur et autour du point d'impact 402, c'est-à-dire sur et autour de la ligne de contact 104.
La longueur d'onde du faisceau laser est choisie de manière à former une soudure entre le matériau du pôle de la batterie et le cuivre, ou l'alliage de cuivre du conducteur.
La puissance du laser peut être comprise entre 50 W et 100 W.
Le soudage au laser réalise une continuité électrique de l'élément conducteur et de la batterie.
Dans la présente description, l'expression « au moins un point d'impact sur la tranche » signifie qu'il peut y avoir, pour un même tir, d'autres points d'impacts, par exemple sur la ligne 104 et/ou sur le pôle 202.
Le procédé de soudage P ne comprend pas, pour réaliser chaque soudure, de déplacement mécanique d'une tête de soudage. En particulier, il ne nécessite pas de phase d'approche et de retrait de la tête du laser 300. Le procédé de soudage P est donc plus rapide que celui de l'art antérieur. Typiquement, la durée de soudage du procédé P est de 0,1 seconde.
Ne nécessitant pas de mise en pression des deux matériaux à souder, le procédé de soudage P est mécaniquement plus simple que celui de l'art antérieur.
Les résistances de connexion générées par le procédé de soudage P sont inférieures à celles générées dans l'art antérieur. Des résistances deux fois inférieures à celles générées dans l'art antérieur ont pu être mesurées, de l'ordre de 60 μΩ par connexion.
Une tête du laser 300 comprend un système de déviation optique 304, bien connu du domaine des dispositifs laser (par exemple une paire de miroirs mobiles et/ou de lentilles), pour dévier le faisceau laser 302 sans bouger la tête du laser 300. Ainsi, le laser qui est lourd n'est pas mobile, mais on déplace simplement et rapidement une lentille et/ou un miroir pour déplacer le faisceau émis par le laser.
Comme l'illustre la figure 4, le procédé P peut aussi comprendre plusieurs tirs. Le tir Tla et un tir T2a sont effectués sur plusieurs points d'impact situés sur la tranche 102a de l'élément conducteur 100a. Les tirs Tla et T2a sont répartis parallèlement ou le long de la ligne de contact 104. Seuls deux tirs sont représentés sur la figure 4, mais d'autres tirs peuvent être effectués. Ces tirs forment plusieurs soudures, de préférence jointives, dont l'ensemble est dénommé cordon de soudure.
Ces tirs peuvent être effectués en rafale par le laser 300, par exemple à une fréquence d'émission de plusieurs dizaines d'impulsions par seconde, par exemple à une fréquence supérieure à 90 Hz.
Il est également illustré sur la figure 1, pour chaque point d'impact, une émission d'un flux d'argon 502 en direction de ce point d'impact. Ce flux d'argon 502 a pour objectif d'empêcher l'oxydation du cuivre lors du soudage.
La figure 2 illustre quatre configurations de tir, Tla, Tlb, Tic et Tld du faisceau laser 302, respectivement sur les cadrans haut-gauche, haut-droite, bas-gauche et bas-droite de la figure.
Dans les configurations de tir Tla et Tic, les tirs frappent le pôle 202 en même temps qu'ils frappent la tranche 102a. Seule la taille du faisceau laser 302 au niveau du point d'impact 402 change. La taille du faisceau laser 302 est inférieure à l'épaisseur de la tranche dans la première configuration et supérieure à l'épaisseur de la tranche dans la deuxième configuration.
Dans la présente description, une épaisseur désigne, de préférence, une épaisseur selon un axe perpendiculaire au plan 400 du pôle 202 comprenant la ligne de contact 104.
Dans la configuration de tir Tlb, le tir frappe le pôle 202, puis est réfléchi par le pôle 202 pour frapper la tranche 402.
Dans la configuration de tir Tld, aucun tir ne frappe le pôle 202.
Dans les exemples représentés sur les figures 1, 2 et 4, la ligne de contact 104 appartient à une région Z (figure 1) du pôle s'étendant selon le plan 400. Le faisceau laser de chaque tir Tla, T2a, Tlb, Tic, Tld, forme un angle a environ égal à 45° avec le plan 400.
Cet angle a pour avantage de permettre l'utilisation d'une réflexion du faisceau laser par le pôle de la batterie. En effet, le nickel ou un alliage de nickel réfléchissent un faisceau laser présentant une longueur d'onde telle que celle utilisée par le procédé P. Le coefficient de réflexion par le nickel d'un tel faisceau laser est de l'ordre de 60 %. Cet angle a également pour avantage d'éviter une réflexion du faisceau laser en direction de la tête du laser.
Dans les exemples représentés sur les figures 4 et 6, l'élément conducteur 100a s'étend en direction de la tranche 102a selon une direction dTl, dite direction de tranche. Dans ces exemples, le faisceau laser se propage, au niveau du point d'impact, selon une direction de propagation dPl (figure 4). La direction de propagation dPl comprend une composante opposée à ladite direction de tranche dTl.
Dans chacun des exemples illustrés, l'élément conducteur présente une épaisseur H1 qui est supérieure à une épaisseur H2 du pôle de la batterie au niveau de la ligne de contact 104 : - l'épaisseur H1 de l'élément conducteur est de préférence supérieure à 0,3 mm, plus préférentiellement supérieure à 0,5 mm, de manière plus préférentielle supérieure à 0,8 mm, - l'épaisseur H2 du pôle de la batterie est de préférence inférieure à 0,5 mm, plus préférentiellement inférieure à 0,3 mm, - dans les exemples représentés, la plaque présente une épaisseur de l'ordre de 0,5 mm au niveau du point d'impact 402. Le pôle de la batterie présente une épaisseur de l'ordre de 0,25 mm au niveau dudit point d'impact.
Ainsi, le procédé P permet le soudage entre un pôle et un connecteur, ledit pôle présentant une épaisseur inférieure à celle de l'élément conducteur, sans endommager ledit pôle de la batterie.
La dimension du front d'onde (dénommée « waste » en anglais) du faisceau laser au niveau du point d'impact, est réglée sensiblement égale, à l'épaisseur H1 de l'élément conducteur. Ainsi, la taille de la soudure est maximale, par exemple de 0,5 mm dans les exemples représentés. La résistance de connexion ainsi générée est minimale.
La figure 3 illustre un schéma en coupe d'un deuxième élément conducteur 100b. Dans l'exemple représenté, le conducteur 100b présente une tranche 102b située à une extrémité de l'élément conducteur 100b qui possède une épaisseur décroissante en direction de la ligne de contact 104.
Ce qui est décrit en référence aux figures 1, 2 et 4, s'applique également au deuxième élément conducteur 102b.
Sur la figure 3, il est en outre représenté un tir Tle effectué perpendiculairement au pôle 202. Dans l'exemple représenté, le tir Tle ne touche pas le pôle 202. L'exemple de la figure 5 illustre un assemblage de plusieurs batteries, numérotées B1 à B12 mettant en œuvre un procédé P.
Chaque pôle d'une des batteries B1 à B12 est relié à un pôle de chacune des autres batteries par soudages d'éléments conducteurs. L'exemple de la figure 5 illustre la possibilité d'utiliser un conducteur, ici le conducteur C2, pour relier deux batteries, ici les batteries B3 et B4. L'exemple de la figure 5 illustre aussi la possibilité, selon l'invention, d'utiliser un même conducteur, ici le conducteur Cl, pour relier trois batteries, ici les batteries Bl, B5 et B9. Plus de trois batteries pourraient être reliées par le procédé P en utilisant un même conducteur.
La figure 6 illustre une possibilité de souder une multitude de batteries, c'est-à-dire un « pack » de batteries, en n'utilisant qu'un seul conducteur.
Six batteries Al à A6 sont partiellement visibles sur la figure 6. Les six batteries sont maintenues parallèlement entre elles et en quinconce au moyen de deux plaques de maintien Ml et M2 en plastique. A cet effet, les deux plaques de maintien comprennent chacune six trous traversants disposés parallèlement entre eux et en quinconce agencés pour loger et bloquer une extrémité de batterie, c'est-à-dire un pôle de batterie.
Un élément conducteur 100c, fabriqué en cuivre, est disposé en contact avec des pôles, respectivement PI à P6 des six batteries Al à A6, les pôles étant disposés de l'autre côté du corps des batteries par rapport à la plaque de maintien Ml.
Six soudures SI à S6 sont réalisées en conformité avec le procédé P, respectivement entre les batteries B1 à B6 et l'élément conducteur 100c, reliant ainsi électriquement les batteries entre elles par un élément conducteur réalisé sous forme de plaque de cuivre.
On note que la plaque de cuivre présente une meilleure résistance au passage de courants forts qu'un feuillard en métal, que chaque soudure effectuée par le laser présente une résistance de contact inférieure à une soudure effectuée par un soudage par résistance et que le temps de fabrication est plus rapide que celui nécessaire au soudage par résistance.
Bien sûr, l'invention n'est pas limitée aux exemples qui viennent d'être décrits et de nombreux aménagements peuvent être apportés à ces exemples sans sortir du cadre de l'invention. De plus, les différentes caractéristiques, formes, variantes et modes de réalisation de l'invention peuvent être associés les uns avec les autres selon diverses combinaisons dans la mesure où ils ne sont pas incompatibles ou exclusifs les uns des autres.
Il est représenté sur les figures 4 et 6 une deuxième direction de tranche dT2 qui est orthogonale à la direction dTl. Il est en outre représenté sur la figure 4 une tranche 102c qui est orthogonale à la tranche 102a. Le conducteur 100a (figure 4) s'étend aussi en direction de la tranche 102c selon la deuxième direction dT2, représentée en pointillé. Il est possible de faire se propager un faisceau laser, au niveau d'un point d'impact sur la tranche 102c, selon une direction de propagation dP2, ladite direction de propagation dP2 ayant une composante opposée à la deuxième direction de tranche dT2. On peut ainsi effectuer la soudure de l'élément conducteur entre le pôle et la tranche 102c de l'élément conducteur.

Claims (11)

  1. Revendications
    1. Procédé de soudage entre un élément conducteur (100a, 100b, 100c) et un pôle (202 ; 204, PI - P6) d'une batterie (200 ; Bl, B2 ; B1 - B12, Bl - B6), ledit procédé comprenant au moins un tir (Tla ; T2a ; Tlb ; Tic ; Tld ; Tle) d'un faisceau laser (302) sur respectivement au moins un point d'impact (402) situé sur une tranche (102a ; 102b ; 102c) de l'élément conducteur, ladite tranche étant en contact avec ledit pôle le long d'une ligne de contact (104), ledit élément conducteur étant en cuivre ou en un alliage de cuivre et ledit faisceau laser présentant une longueur d'onde comprise entre 500 et 560 nm.
  2. 2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel la ligne de contact appartient à une région (Z) du pôle s'étendant selon un plan (400), dit plan du pôle, et dans lequel le faisceau laser de chaque tir forme un angle (a) inférieur à 90° avec ledit plan du pôle, de préférence inférieur à 60°.
  3. 3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, dans lequel l'élément conducteur s'étend en direction de la tranche selon une direction (dTl, dT2), dite direction de tranche, et dans lequel le faisceau laser se propage, au niveau du point d'impact, selon une direction de propagation (dPl, dP2), ladite direction de propagation ayant au moins une composante opposée à ladite direction de tranche.
  4. 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, comprenant en outre, pour chaque point d'impact, une émission d'un flux d'argon (502) en direction de ce point d'impact.
  5. 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel chaque tir (Tla ; T2a ; Tic) frappe le pôle en même temps qu'il frappe la tranche (102a, 102b).
  6. 6. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel chaque tir (Tlb) frappe le pôle puis est réfléchi par ledit pôle pour ensuite frapper la tranche (102a).
  7. 7. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l'au moins un tir comprend plusieurs tirs (Tla, T2a) sur plusieurs points d'impact situés sur la tranche (102a) de l'élément conducteur (100a), lesdits tirs étant répartis le long de la ligne de contact.
  8. 8. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l'élément conducteur présente une épaisseur (106) au niveau de chaque point d'impact qui est supérieure à une épaisseur (206) du pôle de la batterie au niveau de ce point d'impact.
  9. 9. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la tranche (102b) possède une épaisseur décroissante en direction de la ligne de contact.
  10. 10. Procédé d'assemblage de deux batteries (Bl, B2) au moyen d'un élément conducteur (100a) comprenant du cuivre ou un alliage de cuivre, ledit procédé comprenant : - une étape de soudage selon l'une quelconque des revendications précédentes entre une tranche dudit élément conducteur et un pôle (202) d'une batterie (Bl) desdites deux batteries, et - une étape de soudage selon l'une quelconque des revendications précédentes entre une autre tranche, ou ladite tranche, dudit élément conducteur et un pôle (2022) de l'autre batterie (B2) desdites deux batteries.
  11. 11. Procédé d'assemblage de plusieurs batteries (B1 - B12), dans lequel chaque pôle d'une batterie est relié électriquement à un pôle de chacune des autres batteries, par une pluralité de mises en oeuvre du procédé d'assemblage selon la revendication précédente.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102018212335A1 (de) * 2018-07-24 2020-01-30 Robert Bosch Gmbh Elektrisches Verbindungselement, Leistungselektronik, Batteriemodul und Verfahren zur elektrischen Verbindung
FR3109021B1 (fr) 2020-04-02 2023-04-14 Elwedys Assemblage de cellules electrochimiques
CN113649698B (zh) * 2021-08-30 2023-07-11 上海兰钧新能源科技有限公司 一种新型的极柱焊接工艺及装置

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008270033A (ja) * 2007-04-23 2008-11-06 Toshiba Corp 電池モジュール及び電池モジュールの接続方法
KR20120051163A (ko) * 2010-11-12 2012-05-22 아이피지 포토닉스 코리아(주) 이차전지 전극의 용접 장치 및 방법
JP2012238393A (ja) * 2009-09-18 2012-12-06 Panasonic Corp 組電池、組電池集合体及び電池モジュール
DE102013227003A1 (de) * 2013-12-20 2015-06-25 Robert Bosch Gmbh Elektronisches Steuermodul und Verfahren zur Herstellung eines elektronischen Steuermoduls
WO2015103622A1 (fr) * 2014-01-06 2015-07-09 Ipg Photonics Corporation Laser vert à fibre monomode à ultra-haute puissance fonctionnant en régimes d'onde continue et d'onde quasi continue

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008270033A (ja) * 2007-04-23 2008-11-06 Toshiba Corp 電池モジュール及び電池モジュールの接続方法
JP2012238393A (ja) * 2009-09-18 2012-12-06 Panasonic Corp 組電池、組電池集合体及び電池モジュール
KR20120051163A (ko) * 2010-11-12 2012-05-22 아이피지 포토닉스 코리아(주) 이차전지 전극의 용접 장치 및 방법
DE102013227003A1 (de) * 2013-12-20 2015-06-25 Robert Bosch Gmbh Elektronisches Steuermodul und Verfahren zur Herstellung eines elektronischen Steuermoduls
WO2015103622A1 (fr) * 2014-01-06 2015-07-09 Ipg Photonics Corporation Laser vert à fibre monomode à ultra-haute puissance fonctionnant en régimes d'onde continue et d'onde quasi continue

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
DATABASE WPI Week 201124, Derwent World Patents Index; AN 2011-C88939, XP002765263 *

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