배터리 Al-Cu 접합부 열피로 및 부식 거동

배터리 연결부에 널리 사용되는 레이저 스폿 용접 Al-Cu 접합부의 가혹한 환경에서의 장기 신뢰성은 충분히 연구되지 않았다. 본 연구는 배터리용 펄스 레이저 스폿 용접 Al-Cu 접합부에 대한 열 사이클링과 부식의 복합적인 영향을 조사했다. Ni 보조 Al-Cu 접합부를 120A, 150A, 180A 전류 조건에서 200회 및 1000회 열 사이클링을 진행했다. 이는 각각 116±3.0°C, 156±3.0°C, 233±4.0°C의 안정화된 최고 온도에 해당한다. 결과적으로, 접합부의 열화는 열적 심각도와 사이클 노출에 크게 의존했다. 120A 조건에서는 낮은 부식률(200회 후 6.96mpy, 1000회 후 7.30mpy)과 용접 직후와 유사한 인장 강도(753±18N, 749±21N)를 보여 비교적 안정적인 거동을 나타냈다. 반면, 180A 조건에서는 1000회 사이클 후 광범위한 기공 형성 및 균열 전파로 인해 부식률이 18.92mpy로 증가하고 인장 강도가 350±30N으로 감소하는 심각한 열화가 발생했다. XRD 분석 결과, 열 노출 증가에 따라 Al₂Cu 금속간화합물(IMC)이 점진적으로 형성됨을 확인했다. 이러한 열 유도 결함은 국부 부식을 촉진하고 전기 저항을 용접 직후 187±3μΩ에서 180A에서 1000회 사이클 후 338±23μΩ으로 증가시켰다. 본 연구 결과는 열 피로, 부식 열화 및 IMC 형성 간의 강한 연관성을 입증하며, 가혹한 환경에서 Al-Cu 배터리 연결부의 내구성에 대한 중요한 통찰력을 제공한다.