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自1990年問(wèn)世以來(lái)，鋰電池因其能量密度高、電壓高、環(huán)保、壽命長(zhǎng)以及可快速充電等優(yōu)點(diǎn)，深受3C數(shù)碼、動(dòng)力工具等行業(yè)的青睞，其對(duì)新能源汽車行業(yè)的貢獻(xiàn)尤為突出。作為提供新能源汽車動(dòng)力來(lái)源的鋰電池產(chǎn)業(yè)，市場(chǎng)潛力巨大，是國(guó)家戰(zhàn)略發(fā)展的重要一環(huán)，預(yù)計(jì)未來(lái)5-10年，產(chǎn)業(yè)規(guī)模有望突破1600億元。
動(dòng)力電池作為新能源汽車的核心部件，其品質(zhì)直接決定了整車性能。鋰電池制造設(shè)備一般為前端設(shè)備、中端設(shè)備、后端設(shè)備三種，其設(shè)備精度和自動(dòng)化水平將會(huì)直接影響產(chǎn)品的生產(chǎn)效率和一致性。而激光加工技術(shù)作為一種替代傳統(tǒng)焊接技術(shù)已廣泛應(yīng)用于鋰電制造設(shè)備之中。
本文通過(guò)激光在動(dòng)力電池行業(yè)中的應(yīng)用情況，闡述了激光焊接在鋰電池領(lǐng)域的工藝特點(diǎn)，列舉了多道工序的工藝特點(diǎn)及設(shè)備發(fā)展趨勢(shì)。
從鋰電池電芯的制造到電池PACK成組，焊接都是一道很重要的制造工序，鋰電池的導(dǎo)電性、強(qiáng)度、氣密性、金屬疲勞和耐腐蝕性，是典型的電池焊接質(zhì)量評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。焊接方法和焊接工藝的選用，將直接影響電池的成本、質(zhì)量、安全以及電池的一致性。下面，將帶大家了解一下激光焊接在鋰電池領(lǐng)域的多種應(yīng)用。
1、電池防爆閥焊接
電池的防爆閥是電池封口板上的薄壁閥體,當(dāng)電池內(nèi)部壓力超過(guò)規(guī)定值時(shí),防爆閥閥體破裂,避免電池爆裂。安全閥結(jié)構(gòu)巧妙，這道工序?qū)す夂附庸に囈髽O為嚴(yán)格。沒(méi)有采用連續(xù)激光焊接之前，電池防爆閥的焊接都是采用脈沖激光器焊接，通過(guò)焊點(diǎn)與焊點(diǎn)的重疊和覆蓋來(lái)實(shí)現(xiàn)連續(xù)密封焊接，但焊接效率較低，且密封性相對(duì)較差。采用連續(xù)激光焊接可以實(shí)現(xiàn)高速高質(zhì)量的焊接，焊接穩(wěn)定性、焊接效率以及良品率都能夠得到保障。
2、電池極耳焊接
極耳通常分為三種材料，電池的正極使用鋁（Al）材料，負(fù)極使用鎳（Ni）材料或銅鍍鎳（Ni-Cu）材料。在動(dòng)力電池的制造過(guò)程中，其中的一個(gè)環(huán)節(jié)是將電池極耳與極柱焊接到一起。在二次電池的制作中需要將其與另外一鋁制的安全閥焊接在一起。焊接不僅要保證極耳與極柱之間的可靠連接，而且要求焊縫平滑美觀。
3、電池極帶點(diǎn)焊
電池極帶使用的材質(zhì)包括純鋁帶、鎳帶、鋁鎳復(fù)合帶以及少量的銅帶等。電池極帶的焊接一般使用脈沖焊接機(jī)，隨著IPG公司QCW準(zhǔn)連續(xù)激光器的出現(xiàn)，其在電池極帶焊接上也得到了廣泛的應(yīng)用，同時(shí)由于其光束質(zhì)量好、焊斑能夠做到很小，其在應(yīng)對(duì)高反射率的鋁帶、銅帶以及窄帶電池極帶（極帶寬度在1.5mm以下）的焊接有著獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。
4、動(dòng)力電池殼體與蓋板封口焊接
動(dòng)力電池的殼體材料有鋁合金和不銹鋼，其中采用鋁合金的最多，一般為3003鋁合金，也有少數(shù)采用純鋁。不銹鋼是激光焊接性最好的材質(zhì)，無(wú)論是脈沖還是連續(xù)激光都能夠獲得外觀和性能良好的焊縫。使用連續(xù)激光器焊接薄殼鋰電池，效率可以提升5~10倍，且外觀效果和密封性更好。因此有逐漸取代脈沖激光器在這個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域的趨勢(shì)。
5、動(dòng)力電池模組及pack焊接
動(dòng)力電池之間的串并聯(lián)一般通過(guò)連接片與單體電池的焊接來(lái)完成，正負(fù)極材質(zhì)不同，一般有銅和鋁2種材質(zhì)，由于銅和鋁之間采用激光焊接后形成脆性化合物，無(wú)法滿足使用要求，通常采用超聲波焊接外，銅和銅、鋁和鋁一般均采用激光焊接。同時(shí)，由于銅和鋁傳熱均很快，且對(duì)激光反射率非常高，連接片厚度相對(duì)較大，因此需要采用較高功率的激光器才能夠?qū)崿F(xiàn)焊接。
由此可見(jiàn)，激光焊接已經(jīng)在眾多焊接方式中脫穎而出。首先，激光焊接能量密度高、焊接變形小、熱影響區(qū)小，可以有效地提高制件精度，焊縫光滑無(wú)雜質(zhì)、均勻致密、無(wú)需附加的打磨工作；其次，激光焊接可精確控制，聚焦光點(diǎn)小，高精度定位，配合機(jī)械手臂易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，提高焊接效率，減少工時(shí)，降低成本；另外，激光焊接薄板材或細(xì)徑線材時(shí)，不會(huì)像電弧焊接那樣容易受到回熔的困擾。并且它可以焊接的材質(zhì)種類廣泛，能夠?qū)崿F(xiàn)不同材料之間的焊接。
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