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【有“锂”走遍天下】激光,赋予动力电池智能制造更多可能
时间:2018-11-22来源:

近年来,新能源汽车如雨后春笋般出现,与传统燃油汽车加工相比,新能源汽车中要使用的动力电池加工成为一块新的大蛋糕。

作为一种新型的清洁能源,动力电池即为提供动力来源的电源,不仅可以为新能源汽车,还可以为电动列车、电动自行车、高尔夫球车等各类产品提供动力的蓄电池。

激光焊接在电池上大有可为,是因为焊接的部位多、工艺难度相当大。激光焊接是动力电池生产一项非常重要的工艺环节,新能源汽车电池加工对成本、安全、环境控制的要求很高。

相对于传统焊接方式,激光焊接是一种非接触式工艺,灵活、精确和高效,能够满足动力电池生产过程中的性能要求,同时具备高效精密的特点,将成为新能源动力技术发展的重要保障。

激光焊接在动力电池中的应用在很多地方,主要用在电池防爆阀焊接、电池极耳焊接、电池极带点焊、动力电池壳体与盖板封口焊接、动力电池模组及PACK焊接等。

01

防爆阀焊接

防爆阀是电池封口板上的薄壁阀体,防爆阀结构巧妙,很多是电池厂家的专利设计,但其基本原理多为用激光焊接牢固的、一定形状的两个铝质金属片;但当内部压力升高到一定值时,铝片从设计的凹槽位置处破裂,为防止电池进一步膨胀造成爆炸,这道工序对激光焊接工艺要求极为严格,要求焊缝能够密封,并且焊缝的破坏压力要大于铝片凹槽位置的破坏压力。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。

目前市面上常见的激光焊接方案为:

焊接方式  连续焊

建议机型  1000W连续

配合精度  <0.05mm

光纤芯径  50um

焊接功率  800~900W

焊接速度  70~90mm/s


02

极柱焊接

动力电池一般设置有正极极柱和负极极柱,用于电流的输出以及与外部电路的连接。其中,为了满足高容量的使用需求,动力电池一般需要通过转接片串联或者并联成电池组使用,电池成组时其正负极极柱与转接片之间的连接一般使用焊接的方法。

目前市面上常见的激光焊接方案为:

焊接方式  连续焊

建议机型  1000W连续

配合精度  <0.05mm

光纤芯径  50um

焊接功率  700~900W

焊接速度  50~60mm/s



03

软连接焊接

新能源动力电池汽车软连接指的是电动汽车电池组之间的连接线,可以弯曲的叫做软连接,材质主要是铜和铝,经过焊接处理后不会产生漏酸,导电性更好。

铜极

铝极

目前市面上常见的激光焊接方案为:

焊接方式  连续焊

建议机型  6000W连续

配合精度  <0.05mm

光纤芯径  150um

焊接功率  铝2000~3000W  铜3900~4500W

焊接速度  110~130mm/s


04

壳体封口焊接

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。壳体的焊接形式分为顶焊和侧焊两种方式。使用连续激光器焊接薄壳动力电池,效率可以提升5~10倍,且外观效果和密封性更好。

目前市面上常见的激光焊接方案为:

焊接方式  连续焊

建议机型  2000W连续

配合精度  间隙<0.05mm  高度0.06

光纤芯径  100um

焊接功率  1100~1300W

焊接速度  50~70mm/s


05

注液孔焊接

锂电池在制造过程中,当向电池壳体中注入电解液后,由于要维持电解液的稳定性而需要将电池壳体的注液口进行密封,目前普遍采用是激光焊接密封,该种技术效率高,密封效果好。

目前市面上常见的激光焊接方案为:

焊接方式  连续焊

建议机型  1000W连续

配合精度  间隙<0.05mm  高度0.06

光纤芯径  100um

焊接功率  750~950W

焊接速度  40~70mm/s


06

PACK焊接

电池电芯组装成组的过程称为PACK,可以是单只电池,也可以是串并联的电池模组等。通过激光焊接,优点是可靠性较好。正负极材质不同,一般有铜和铝2种材质,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。

目前市面上常见的激光焊接方案为:

焊接方式  连续焊

建议机型  3000W/6000W连续

配合精度  拼接间隙<0.1mm   高度间隙<0.05

光纤芯径  100um/150um/200um

焊接功率  拼接焊:2000W~3000W T≤2mm   叠焊:3000W-5000W T≥1.5mm

焊接速度  60~80mm/s


除了焊接应用,动力电池领域还可以应用到激光切割技术

01

极耳激光切割

极耳切割是动力电池的关键工艺,目前常见的切割方式有模切技术和激光切割技术。与传统模切相比,极耳激光切割作为新工艺,具有无耗材、速度快、灵活性高、适应性强等特点,可以降低制造成本、提高生产效率、大幅缩短新产品模切周期,同时可适用不同种类、不同规格型号的产品.

极耳切割前                                          极耳切割后

材料   铝、铜箔

切割方式   在线振镜切割

切割速度   ≥60m/min

边缘毛刺高度   ≤7μm

热影响区  ≤50μm

推荐激光器  100W/200W MOPA

动力电池作为新能源汽车的核心零部件,直接决定整车性能。随着新能源汽车市场的逐步爆发,光纤激光器未来将有很大的市场潜力。

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展会信息

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深圳锂电技术展

时间:2018年12月10日(周一)- 12日(周三)

地点:深圳会展中心

锐科激光展位:3A136

同期演讲

时间:12月11日(周二)11:20-11:40

演讲嘉宾:锐科激光 副总经理 李杰

主题:光纤激光器在动力电池行业的应用

地点:深圳会展中心6楼桂花厅



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