激光焊接在锂电池领域的应用 - 广州国际激光及焊接工业展览会

2023年广州国际激光及焊接工业展览会即将于2023年3月1-3日在中国进出口商品交易会展馆B区举行。邀您关注今日新资讯：

自1990年问世以来，锂电池因其具有能量进行密度高、电压高、环保、寿命长以及可快速发展充电等优点，深受3C数码、动力分析工具等行业的青睐，其对新能源企业汽车服务行业的贡献中国尤为重要突出。锂电池产业作为新能源汽车的动力源，具有巨大的市场潜力，是国家战略发展的重要组成部分。 预计未来5-10年工业规模将超过1600亿元。（资料数据来源：中国新能源网）

在国家政策的大力支持及新能源汽车推广应用进程加快的带动下，中国车用动力电池需求大幅增长。新能源汽车电池、电机、电控三大核心零部件中，核心部件动力锂电池在整车成本中所占比例高，也直接决定整车续航里程。作为一种新型的清洁能源，锂电池不仅在新能源汽车上有应用，在电动自行车、高尔夫球场车以及部分3C产品中也有着广泛应用。

动力电池作为新能源汽车的核心部件，其质量的好坏直接决定着汽车的性能。锂电池制造企业设备进行一般为前端设备、中端设备、后端设备三种，其设备精度和自动化发展水平将会直接经济影响公司产品的生产管理效率和一致性。锂电池质量直接决定新能源汽车的性能，因此对其制造工序有着极高的精度要求。激光技术作为先进的“光”制造工具，以其高效精密、灵活、可靠稳定、焊材损耗小、自动化和安全程度高等特点，被广泛应用于动力锂电池部件加工的切割、清洗、焊接和打码等工序中。

从锂电池的制造到电池组的分组，焊接是一个非常重要的制造过程，锂电池的导电性、强度、气密性、金属疲劳性和耐腐蚀性是衡量电池焊接质量的典型标准。焊接技术方法和焊接工艺的选用，将直接通过影响电池的成本、质量、安全问题以及提高电池的一致性。

在新能源汽车的锂电池和电池组的制造过程中，有20多道工序需要通过焊接的方式实现导电连接或者密封,焊接的品质对于整车的安全性能有着至关重要的作用。

相比传统的氩弧焊、电阻焊等方式，激光焊接具有热影响区小、非接触加工、加工效率高等显著优势，不同材料均能实现优异的焊接效果，是动力电池生产中不可或缺的标准工艺，现已大规模用于极耳、电芯壳体、密封钉、软连接、防爆阀、电池模组等焊接。

1.电池防爆阀焊接

电池的防爆阀是位于电池密封板上的薄壁阀体。当电池内压超过规定值时，防爆阀体断裂，防止电池爆裂。安全阀结构设计巧妙，这道工序对激光焊接技术工艺发展要求极为严格。在连续激光焊接之前，电池防爆阀的焊接采用脉冲激光焊接，通过搭接和覆盖焊点实现连续密封焊接，但焊接效率低。 另外，密封性能相对较差。采用连续激光焊接技术可以有效实现经济高速发展高质量的焊接，焊接稳定性、焊接效率以及良品率都能够得到社会保障。

2.电池极耳焊接

耳廓通常由三种材料组成: 正极为铝，负极为镍或镀铜镍。在动力汽车电池的制造发展过程中，其中的一个重要环节是将电池极耳与极柱焊接到我们一起。在二次电池的生产中，有必要将其焊接到另一个由铝制成的安全阀上。焊接技术不仅要保证极耳与极柱之间的可靠数据连接，而且可以要求进行焊缝平滑美观。

3.电池极带点焊

电池电极带所用的材料包括纯铝带、镍带、铝镍复合带和少量铜带。电池极带的焊接技术一般可以使用一个脉冲焊接机，随着IPG公司QCW准连续控制激光器的出现，其在电池极带焊接上也得到了社会广泛的应用，同时企业由于其光束进行质量好、焊斑能够真正做到自己很小，其在应对高反射率的铝带、铜带以及通过窄带作为电池极带（极带宽度在1.5mm以下）的焊接过程中有着一种独特的优势。

4.动力电池壳体与盖板封口焊接

动力电池的外壳材料包括铝合金和不锈钢，其中铝合金使用最多，一般为3003铝合金，少量纯铝。不锈钢是激光进行焊接性最好的材质，无论是脉冲还是一个连续使用激光都能够获得产品外观和性能具有良好的焊缝。使用一个连续激光器焊接薄壳锂电池，效率分析可以通过提升5~10倍，且外观设计效果和密封性更好。因此有逐渐发展取代脉冲激光器在这个技术应用管理领域的趋势。

5.动力电池模组及pack焊接

功率电池之间的串联和并联连接通常通过焊接连接件和单个电池来完成，正电极和负电极由不同的材料制成，通常是铜和铝，脆性化合物通过激光焊接在铜和铝之间形成。 除超声波焊接外，铜和铜、铝和铝通常采用激光焊接。同时，由于铜和铝传热均很快，且对激光反射率非常高，连接片厚度相对具有较大，因此我们需要通过采用成本较高功率的激光器才能够真正实现中国焊接。

可以看出，激光焊接已经出现在许多焊接方法。首先，激光进行焊接过程中能量密度高、焊接结构变形小、热影响区小，可以通过有效地管理提高产品制件精度，焊缝光滑无杂质、均匀致密、无需附加的打磨自己工作；其次，激光焊接可精确有效控制，聚焦光点小，高精度定位，配合使用机械手臂易于学生实现企业自动化，提高我国焊接生产效率，减少工时，降低物流成本；另外，激光焊接薄板材或细径线材时，不会像电弧焊接那样一个容易因为受到回熔的困扰。而且它可以焊接各种材料，可以实现不同材料之间的焊接。

据国务院办公厅2020年11月2日发布的《新能源汽车产业发展规划（2021－2035年）》预计，到2025年国内新能源汽车新车销售量将达到汽车新车销售总量的20％左右，而当前这一数据约为4％～5％之间，可见未来市场至少还有三倍的成长空间，而激光技术在新能源行业也将迎来大展拳脚的机会！

文章来源：百家号

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