鋰電池制造設(shè)備中激光加工焊接工藝介紹

來源：存能電氣  日期：2019-04-29 09:39  瀏覽量：次

　　鋰電池制造設(shè)備中激光加工焊接工藝介紹。激光焊接憑借焊接安全可靠、工藝精密、環(huán)保等優(yōu)勢，成為了很多焊接任務(wù)的首選方案。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)備精度和自動化水平將會直接影響產(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。

　　激光焊接是鋰電池加工制造的重要工藝

　　激光焊接工藝已成為鋰電池制造中的重要工藝。激光焊接是唯一一種非接觸式、高精度、高效的焊接方式；可以經(jīng)濟(jì)快速的進(jìn)行電池結(jié)構(gòu)件焊接及密封，激光加工通常包括激光切割、激光焊接、激光表面處理等。

　　在整個動力鋰池制造，包括電芯、模組和pack中有約19個主要構(gòu)件部位需要焊接，其中：11個焊接目前必須用激光焊接；5個焊接可能用到激光焊接；3個焊接不會使用激光焊接。方殼電池中，密封釘、蓋板組件以及封口都需要用到激光焊接；而在圓柱電池及模組中，需要用到激光焊接的部分有極耳、蓋帽、匯流排等。

　　激光焊接質(zhì)量提升與檢測。模組側(cè)板焊接方面，動力鋰電池模組常用鋁合金型材、板材作為模組外框結(jié)構(gòu)件，焊接質(zhì)量的好壞，決定了模組整體結(jié)構(gòu)的剛性。采用不同的焊接頭和工藝可以獲得不同的焊接效果，側(cè)板激光焊接也發(fā)展出多種工藝方式。普通焊接頭的氣孔率達(dá)10%，雙光束焊接頭氣孔率在3%，而擺動光斑焊接頭的氣孔率只有1%。越來越多的先進(jìn)激光焊接設(shè)備及工藝，不斷的提高焊接質(zhì)量，降低氣孔率。

　　此外，電芯封口激光焊接是鋰電池加工制造的一道重要工藝，極大的影響電池成品率。電芯焊接速度越來越快的同時，還需要保證焊縫一致性等焊縫性能。由此衍生出多種激光焊接封口工藝。其中，光纖激光器高速擺動焊接，焊縫平整光滑，一致性好。而擺動頭隨著焊接頻率的提升對爆點有修復(fù)作用。

　　鋰電池加工激光焊接工藝

　　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)量評價標(biāo)準(zhǔn)。焊接方法和焊接工藝的選用，將直接影響鋰電池的成本、質(zhì)量、安全以及鋰電池的一致性。

　　在眾多焊接方式中，鋰電池加工激光焊接以如下優(yōu)勢脫穎而出：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，焊縫光滑無雜質(zhì)、均勻致密、無需附加的打磨工作；其次，激光焊接可精確控制，聚焦光點小，高精度定位，配合機(jī)械手臂易于實現(xiàn)自動化，提高焊接效率，減少工時，降低成本；另外，激光焊接薄板材或細(xì)徑線材時，不會像電弧焊接那樣容易受到回熔的困擾。

　　激光焊接的工藝優(yōu)勢就在于可以焊接的材質(zhì)種類廣泛，能夠?qū)崿F(xiàn)不同材料之間的焊接。在動力鋰電池焊接過程中，焊接工藝技術(shù)人員會根據(jù)電池材料、形狀、厚度、拉力要求等選擇合適的激光器和焊接工藝參數(shù)，包括焊接速度、波形、峰值、焊頭傾斜角度等來設(shè)置合理的焊接工藝參數(shù)，以保證最終的焊接效果滿足動力電池廠家的要求。

　　激光焊接在鋰電池中的應(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)鋰電池內(nèi)部壓力超過規(guī)定值時,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。

　　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。在動力電池的制造過程中，其中的一個環(huán)節(jié)是將鋰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)，其在鋰電池極帶焊接上也得到了廣泛的應(yīng)用。

　　激光焊接是目前高端鋰電池焊接推崇的主要方法。激光焊接是高能束激光照射工件,使工作溫度急劇升高,工件熔化并重新連接形成永久連接的過程。