雙光束激光器讓鋰電池殼體滿焊達(dá)到完美效果

中國(guó)汽車動(dòng)力鋰電池市場(chǎng)規(guī)模不斷擴(kuò)大，并且在全球范圍內(nèi)占據(jù)重要地位，隨著中國(guó)政府對(duì)環(huán)境保護(hù)和可持續(xù)發(fā)展的重視，推動(dòng)了新能源汽車市場(chǎng)的快速發(fā)展。政府制定了一系列支持政策，如補(bǔ)貼和減免稅政策，促進(jìn)了新能源汽車的銷售，進(jìn)一步推動(dòng)了汽車動(dòng)力鋰電池市場(chǎng)的擴(kuò)大。

1、先進(jìn)激光焊接，提升電池穩(wěn)定性

動(dòng)力電池內(nèi)部也是一整個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)，從電芯、電池模組、電池包，歷經(jīng)一道道制造工序，最后組裝成一整個(gè)動(dòng)力電池系統(tǒng)。這其中，材料與材料、模組與模組、電池包結(jié)構(gòu)的連接就涉及到高要求的焊接工藝——激光焊接。

在動(dòng)力電池生產(chǎn)過(guò)程中，電池殼體焊接的質(zhì)量穩(wěn)定性會(huì)影響電池組裝系統(tǒng)的一致性和安全性。動(dòng)力電池殼體內(nèi)部主要包含有機(jī)電解液、特殊隔膜，蓋板上主要包含防爆閥、極柱、安全帽、注液孔等。殼體與蓋板的封口焊接要求很高，其焊接質(zhì)量直接影響電池的密封程度，焊接不良會(huì)導(dǎo)致電池漏液、析鋰、電池外觀不達(dá)標(biāo)等問(wèn)題。當(dāng)前的常規(guī)解決方案是先將殼體和頂蓋進(jìn)行預(yù)焊，然后進(jìn)行滿焊。

滿焊，又稱全焊，意思是在焊接過(guò)程中，需要將焊接的兩個(gè)部件完全融合成為一個(gè)整體。滿焊對(duì)焊縫的要求高，需盡可能地使焊接的兩者沒(méi)有間隙，以達(dá)到無(wú)縫連接的焊接效果。

2、雙光束因需制宜，實(shí)現(xiàn)完美加工要求

針對(duì)上述的工藝要求，采用雙光束激光器為核心的焊接方案，經(jīng)驗(yàn)證，各方面工藝都可達(dá)到客戶嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)要求。

目前，鋁合金材料的電池殼占整個(gè)動(dòng)力電池的90% 以上。動(dòng)力汽車電池的外殼材料通常采用3003鋁合金，而鋁合金對(duì)激光的反射率極高, 激光焊接難度較大，焊接過(guò)程中可能會(huì)面臨飛濺、爆點(diǎn)、內(nèi)部氣孔、鋁殼變形等各類問(wèn)題。面對(duì)這一問(wèn)題，選擇合適的激光器、激光焊接控制系統(tǒng)，都能解決。

雙光束激光器，采用環(huán)形光斑設(shè)計(jì)，在進(jìn)行動(dòng)力電池外殼焊接時(shí)，可利用光斑較小的內(nèi)環(huán)的高功率密度光斑作用于工件，生成匙孔，獲得足夠的焊接熔深；利用外環(huán)對(duì)焊接過(guò)程中的熔池提供更多能量以增大焊縫寬度，并延長(zhǎng)匙孔閉合時(shí)間，幫助熔池氣體逸出，從而降低焊縫氣孔率。

在該焊接項(xiàng)目中，材料頂蓋厚度為2mm，外殼厚度為0.3mm鋁材，需達(dá)到的焊接要求具體為：熔深0.3~0.9mm ，熔寬1.4±0.5mm，余高≤0.2mm。

根據(jù)客戶的需求，對(duì)材料和應(yīng)用樣品進(jìn)行分析后，整理出焊接方式如下圖所示：

工程師在以往焊接經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)上，對(duì)焊接配置進(jìn)行多重驗(yàn)證后，得出一套最優(yōu)的焊接方案。

焊接方案采用雙光束激光器，并選配合適的芯徑配比和焊接頭，系統(tǒng)使用CRT激光焊接系統(tǒng)，從而可以得到良好的焊接質(zhì)量。

隨著激光技術(shù)的不斷突破和發(fā)展，激光焊接技術(shù)及工藝也將得到更大的提升，并在動(dòng)力電池制造領(lǐng)域發(fā)揮更大的作用，推動(dòng)動(dòng)力電池產(chǎn)業(yè)的高質(zhì)量發(fā)展。

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審核編輯 黃宇