感恩行焊接篇 | 提速43%!攻克锂电池焊接难题
时间:2020-12-29来源:原创文章

锂离子电池由于具有比能量高、循环寿命长、自放电小、无记忆效应和无污染等优点,广泛应用于各种电子设备以及交通工具。

从锂电池电芯的制造到电池PACK成组,多道焊接工序是电池制作工序中的重要环节,将直接影响电池的成本、质量、安全以及电池的一致性。

然而,目前锂电池生产中焊接工序常采用常规光纤激光器,存在焊接过程不稳定、飞溅、气孔、焊缝外观粗糙、一致性差和高系铝焊缝裂纹的问题,锐科激光RFL-ABP系列光束可调光纤激光器,在焊接质量及焊接效率上体现出了充分的优势,可完美解决以上问题。

光束可调光纤激光器是由小光斑高能量密度的中心光束和较大环形光束组合而成的二合一光束。与其他激光器(气体、固体、半导体、常规光纤激光器)相比,光束可调光纤激光器具备以下焊接优势:

● 中心/环形光斑功率可独立调节,实现高质量、高速、均匀的焊接;

● 焊接飞溅较少,近乎无飞溅;

减少焊缝气孔裂纹倾向;

● 匙孔更大更稳定、焊缝成型稳定一致性好;

● 适用于锂电池、汽车制造及通用工业的高速焊接

 

 

 

 

 

光束可调光纤激光器

在锂电池行业中焊接应用实例

针对光束可调光纤激光器在锂电池行业中的激光焊接工艺,我们采用锐科RFL-ABP系列光束可调光纤激光器进行相关工艺实验,一起看看其焊接效果如何!

电池壳体焊接

电池壳体材料厚度通常在0.2~2mm,这类部件对焊接飞溅和焊缝成型美观要求比较严格,主要要求密封性,对焊缝强度要求不高。

采用常规光纤激光焊接时,会存在气孔、爆孔现象导致密封性问题,而且飞溅多、焊接过程不稳定也是焊接难题。

采用锐科光束可调光纤激光器进行电池壳体封口焊接,可显著提高焊接速度,二合一光束匙孔更加稳定,焊接过程更加稳定,焊缝成型更加美观

方型电芯壳体封口焊接

 

圆柱电池壳体密封焊接

 

● 方型电池壳体焊接速度高达350mm/s(200 mm/s是电池焊接速度的行业标准,应用锐科RFL-ABP系列光束可调光纤激光器进行焊接,速度提升43%);

● 圆柱电池壳体焊接时间约0.9s/个;

● 焊接过程几乎无飞溅;

● 焊缝成型均匀一致,无虚焊、爆孔、裂纹、气孔等各类缺陷;

● 电芯内部无漏光、漏渣现象;

● 密封性满足要求,大大提高产品合格率。

 

转接片焊接

转接片焊接是电池电芯生产流程中极为重要的一道工序,起到连接盖板及电芯的作用,焊缝质量直接影响整个电芯的性能。

为了保证过电流能力,焊缝结合面连接宽度要求较大。其次焊接不能残留飞溅物,避免引起电池内部短路,影响电池安全性能。

采用锐科光束可调光纤激光器搭配振镜焊接头,合理调节中心功率和环形功率、螺旋线间距等工艺参数,可实现圆环形焊缝或螺旋式实心圆焊缝,有效增加结合面连接宽度,提高焊接接头质量

 

 

 

圆环形焊缝(上图:铝合金,下图:紫铜)

● 转接片焊接速度高于110mm/s;

● 焊接接头强度高于2kN;

● 焊缝成型均匀一致,几乎无飞溅。

 

 

 

 

螺旋式实心圆焊缝(左图:铝合金,右图:紫铜)

● 焊缝连接宽度高于6mm,结合面处连接面积非常大;

● 焊缝成型美观,无裂纹等缺陷。

 

汇流排焊接

汇流排是连接单个电芯的桥梁,为了保证足够的过电流能力需要连接处有足够的宽度以及较低的气孔率,汇流排焊缝熔深一般在2~4mm之间,对焊缝强度要求比较高,焊缝表面质量和飞溅的要求也比较严格。

采用锐科光束可调光纤激光器搭配振镜焊接头进行摆动焊接,通过优化中心光斑和环形光斑的功率配比,合理调节振镜摆动参数,既能有效增加结合面连接宽度,又可大大减小焊缝内部气孔,优化焊缝成型

 

汇流排焊接

● 焊缝连接宽度>2mm;

● 焊接接头力学性能优良,拉伸测试断裂部位为上板母材;

● 焊缝成型较好,飞溅非常少。

 

电池模组侧板焊接

模组侧板一般采用5系铝合金和6系铝合金进行组合焊接保证外框强度,焊接裂纹是5系和6系铝合金焊接一大难题,如何保证连接宽度达到2mm以上并获得“U型”且无咬边等缺陷的焊缝,从而提高焊接接头质量更是难上加难。

采用锐科光束可调光纤激光器搭配振镜焊接头进行摆动焊接,通过复杂的工艺参数调节,可减少焊缝气孔及产生裂纹倾向,提高焊接接头质量

 

 

模组侧板:叠焊接头

 

 

模组侧板:止口对接接头

● 焊接速度超过80mm/s;

● 叠焊接头搭接面连接宽度>2mm;

● 焊缝形状接近“U”型;

● 焊接接头力学性能优良,拉伸测试断裂部位为上板母材;

● 焊缝无裂纹、咬边等缺陷,成型均匀一致。

通过严格测试和客户现场应用的表现来看,锐科激光RFL-ABP系列光束可调激光器在锂电池焊接应用表现极佳,速度提升43%左右,焊缝质量更高、也更加美观,势必成为电池制造领域及高端焊接领域的实力派机型。