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激光焊接机在电池行业的一些应用

动力电池指应用于电动车的电池,是相对于小容量电池而言的,具有较大的容量和输出功率,可用于电动车辆驱动电源及大型移动电源应用领域的二次电池。锂离子电池或电池组的制作工序非常多,而其中有多道工序,如防爆阀密封焊接、极耳焊接、软连接焊接、安全帽点焊、电池壳体密封焊接、模组及PACK焊接都以激光焊接为最佳工艺。动力电池用于焊接的材质主要有纯铜、铝及铝合金、不锈钢等。
1、电池防爆阀焊接

激光焊接机电池的防爆阀是电池封口板上的薄壁阀体, 当电池内部压力超过规定值时, 防爆阀阀体破裂, 避免电池爆裂。安全阀结构巧妙,这道工序对激光焊接工艺要求极为严格。没有采用连续激光焊接之前,电池防爆阀的焊接都是采用脉冲激光器焊接,通过焊点与焊点的重叠和覆盖来实现连续密封焊接,但焊接效率较低,且密封性相对较差。采用连续激光焊接可以实现高速高质量的焊接,焊接稳定性、焊接效率以及良品率都能够得到保障。
2、电池极耳焊接

激光焊接机极耳通常分为三种材料,电池的正极使用铝(Al)材料,负极使用镍(Ni)材料或铜镀镍(Ni-Cu)材料。在动力电池的制造过程中,其中的一个环节是将电池极耳与极柱焊接到一起。在二次电池的制作中需要将其与另外一铝制的安全阀焊接在一起。焊接不仅要保证极耳与极柱之间的可靠连接,而且要求焊缝平滑美观。
3、电池极带点焊
电池极带使用的材质包括纯铝带、镍带、铝镍复合带以及少量的铜带等。电池极带的焊接一般使用脉冲焊接机,随着IPG企业QCW准连续激光器的出现,其在电池极带焊接上也得到了广泛的应用,同时由于其光束质量好、焊斑能够做到很小,其在应对高反射率的铝带、铜带以及窄带电池极带(极带宽度在1.5mm以下)的焊接有着独特的优势。  4、动力电池壳体与盖板封口焊接
动力电池的壳体材料有铝合金和不锈钢,其中采用铝合金的最多,一般为3003铝合金,也有少数采用纯铝。不锈钢是激光焊接性最好的材质,尤其304不锈钢,无论是脉冲还是连续激光都能够获得外观和性能良好的焊缝。
铝及铝合金的激光焊焊接性能根据采用焊接方式的不同而略有差异。除了纯铝和3系铝合金采用脉冲焊接和连续焊接都没有问题,其他系列铝合金最优选择连续激光焊接方式,以减小裂纹敏感性。同时,根据动力电池壳体厚度选择合适功率的激光器,一般壳体厚度1mm以下时,可考虑采用1000W以内单模激光器,厚度在1mm以上需使用1000W以上单模或多模激光器。
小容量锂电池常采用比较薄的铝壳(厚度在0.25mm左右),也有18650之类的采用钢壳。由于壳体厚度的关系,此类电池的焊接一般采用较低功率的激光器即可。使用连续激光器焊接薄壳锂电池,效率可以提升5~10倍,且外观效果和密封性更好。因此有逐渐取代脉冲激光器在这个应用领域的趋势。
5、动力电池模组及pack焊接

激光焊接机动力电池之间的串并联一般通过连接片与单体电池的焊接来完成,正负极材质不同,一般有铜和铝2种材质,由于铜和铝之间采用激光焊接后形成脆性化合物,无法满足使用要求,通常采用超声波焊接外,铜和铜、铝和铝一般均采用激光焊接。同时,由于铜和铝传热均很快,且对激光反射率非常高,连接片厚度相对较大,因此需要采用较高功率的激光器才能够实现焊接。


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