Bilindiği üzere batarya oluşturulurken hücreler birbirlerine iletkenler yardımıyla seri ve/veya paralel olarak bağlanır. Bu bağlantının özel yöntemleri bulunmaktadır. Bunun yanı sıra bağlantı iletkeninin de uygunluğu önemlidir. Örneğin; yüksek akım taşınması gereken alanlar için bakır gibi malzemeler kullanılabilir.
Tabiki her bir hücre tipinin veya kullanılacak iletkenin kaynaklanma yöntemi farklılık göstermektedir. Dolayısıyla, doğru hücrelerin doğru yöntemle seri ve/veya paralel bağlanması oldukça önemlidir. Bu içeriğimizde batarya üretimi sırasında kullanılan kaynak yöntemlerini okuyabilirsiniz.
#1 Hücreleri Puntalama Yöntemi
Puntalama yöntemi batarya endüstrisinde en sık kullanılan geleneksel yöntemdir. Genellikle silindirik hücrelerin, nikel veya nikel kaplama olan teller ile birbirine bağlanmasını sağlar. Puntalama yönteminin farklı çeşitleri olabilir. Ancak temelde iki elektrot arasında yüksek akım akarak iletken ile hücrenin birbirine kaynaklanmasını sağlar.
Puntalama yöntemi için uygun bir punta makinesi edinmek ve doğru güç oranlarıyla puntalama işlemi gerçekleştirmek gerekir. İyi bir puntalama için akım değeri, puntalama süresi ve hücreye uygulanan kuvvet oldukça önemlidir. Bunun yanı sıra her bir punta makinesinde farklı parametreler de bulunabilir. Dolayısıyla punta makinesinin kılavuzunu edinmek faydalı olacaktır.
#2 Prizmatik Hücreleri Vidalama Yöntemi
Her ne kadar bazı silindirik hücreler de vidalı olarak üretilse de özellikle prizmatik hücrelerde sık karşılaşılan bir bağlantı yöntemidir. Prizmatik hücreler üretilirken kutup başlarına vida veya vida yuvası kaynaklar. Böylece hücreler birbirine bağlanırken bakır veya alüminyum baralar ile birbirine bağlanarak seri ve/veya paralel bağlantılar gerçekleştirilir.
Vidalama yöntemi oldukça ekonomik bir metot olarak görülebilir ancak uzun vadede mekanik anlamda sorunlar oluşmasına yol açabilir. Örneğin; yüksek titreşime maruz kalan bataryalarda vidalarda gevşeme gibi durumlarla karşılaşılması muhtemeldir. Bağlantıların gevşemesi sonucunda ise batarya üzerinde dengesizlikler, ısınma, temassızlık ve bağlantı kopuklukları gibi durumlar yaşanabilir. Bunların yanı sıra güvenlik sorunlarını da beraberinde getirmektedir.
Vidalama yöntemi ile bağlantı gerçekleştirildiğinde kullanılan hücrenin datasheet verileri içerisinde vidanın kaç N/m tork ile sıkılması gerektiği öğrenilmeli ve vidalama işlemleri doğru tork değeri ile gerçekleştirilmelidir. Vidalama sonrasında iletkenliği etkilemeyecek şekilde vida sabitleyici solüsyonlar kullanmak da bataryanın daha uzun ömürlü olmasını sağlayabilir.
#3 Lazer Kaynak Yöntemi
Genelde prizmatik hücrelerde kullanılan bir yöntem olarak karşımıza çıkar. Lazer kaynak yöntemi iki metal parçanın birbirine kaynaklanmasını sağlar. Bu kaynak yöntemi oldukça güçlü bir şekilde gerçekleşir ve kaynaklanan metalin tekrar ayrılması için çok büyük kuvvet uygulamak gerekir. Dolayısıyla en güvenilir kaynak yöntemlerinden bir tanesidir.
Lazer kaynak makinelerinin maliyetleri yüksek olabilir ancak kaynaklama hızı, kaynakların kalitesi ve seri üretimin hızlanmasını sağlaması sebebiyle tercih edilmelidir. Lazer kaynaklar temelde 3’e ayrılabilir. Bunlar; YAG lazer, fiber lazer ve CO2 lazerdir. Kullanım alanlarına göre farklılık gösteren bu makineler arasından doğru seçimi yapmak oldukça önemlidir.
Lazer kaynak makineleri doğrudan hücrelere kaynaklama yaparken alüminyum ve bakır gibi iletken baraları kaynaklayabilir. Bu sayede yüksek akım gerektiren uygulamalar için lazer kaynak makineleri iyi bir tercih olacaktır.
#4 Wire Bonding (Tel Bağlama) Yöntemi
Wire bonding yöntemi özellikle yarı iletken komponentlerin birbirine bağlanması sürecinde kullanılmaktadır ancak bu yöntem batarya sektörününde bir parçası olarak hücrelerin birbirine bağlantısında kullanılmaktadır. Bu bağlantı doğrudan hücreden hücreye olabileceği gibi hücreden baraya puntalama yöntemiyle de kullanılabilir.
Bu yöntemde wire bonding cihazında yer alan iletken malzeme hücrenin üzerine kaynaklanır ve diğer kaynak noktasına kadar iletken uzatılır ve tekrar bu noktaya kaynaklanır. Böylece bağlantı süreci tamamlanmış olur. Kullanılan iletken alüminyum, bakır, gümüş veya altın olabilir.
Batarya endüstrisinde pek tercih edilen bir bağlantı yöntemi olmasa da özel projelerde kullanıldığı durumlarla karşılaşılabilir.
Batarya endüstrisinde yapılan en büyük hatalardan bir tanesi ise hücreleri doğrudan lehimleme yöntemiyle birbirine bağlamak olacaktır. Özellikle hobi elektronikçileri tarafından gerçekleştirilen bu yöntem hem hücrenin sağlığı hem de bataryanın güvenliği açısından oldukça ciddi sorunlar doğurabilir. Dolayısıyla batarya bağlantı yöntemleri arasından doğru olanı tercih etmek ve bu yöntemleri doğru uygulamak son derece önemlidir.