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激光焊接在鋰電池領域的應用
發布時間：2018-06-28 09:03:01，閱讀次數：920
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- 激光焊接在鋰電池領域的應用鋰離子電池由于具有比能量高、循環壽命長、自放電小、無記憶效應和無污染等優點，廣泛應用于各種電子設備（如移動電話、筆記本電腦、PDA、數碼相機及數碼攝像機等）以及交通工具（巡邏車、電動自行車、電動汽車等）上，成為我國能源領域重點支持的高新技術產業。動力電池指應用于電動車的電池，是相對于小容量電池（如手機、筆記本電腦電池等）而言的，具有較大的容量和輸出功率，可用于電動車輛驅動電源及大型移動電源應用領域的二次電池。鋰離子電池或電池組的制作工序非常多，而其中有多道工序，如防爆閥密封焊接、極耳焊接、軟連接焊接、安全帽點焊、電池殼體密封焊接、模組及PACK焊接都以激光焊接為最佳工藝。動力電池用于焊接的材質主要有純銅、鋁及鋁合金、不銹鋼等 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， 當電池內部壓力超過規定值時， 防爆閥閥體破裂， 避免電池爆裂。安全閥結構巧妙，這道工序對激光焊接工藝要求極為嚴格。沒有采用連續激光焊接之前，電池防爆閥的焊接都是采用脈沖激光器焊接，通過焊點與焊點的重疊和覆蓋來實現連續密封焊接，但焊接效率較低，且密封性相對較差。采用連續激光焊接可以實現高速高質量的焊接，焊接穩定性、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，其中的一個環節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、電池極帶點焊電池極帶使用的材質包括純鋁帶、鎳帶、鋁鎳復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，隨著IPG公司QCW準連續激光器的出現，其在電池極帶焊接上也得到了廣泛的應用，同時由于其光束質量好、焊斑能夠做到很小，其在應對高反射率的鋁帶、銅帶以及窄帶電池極帶（極帶寬度在1．5mm以下）的焊接有著獨特的優勢。4、動力電池殼體與蓋板封口焊接動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，也有少數采用純鋁。不銹鋼是激光焊接性最好的材質，尤其304不銹鋼，無論是脈沖還是連續激光都能夠獲得外觀和性能良好的焊縫。鋁及鋁合金的激光焊焊接性能根據采用焊接方式的不同而略有差異。除了純鋁和3系鋁合金采用脈沖焊接和連續焊接都沒有問題，其他系列鋁合金最優選擇連續激光焊接方式，以減小裂紋敏感性。同時，根據動力電池殼體厚度選擇合適功率的激光器，一般殼體厚度1mm以下時，可考慮采用1000W以內單模激光器，厚度在1mm以上需使用1000W以上單模或多模激光器。小容量鋰電池常采用比較薄的鋁殼（厚度在0．25mm左右），也有18650之類的采用鋼殼。由于殼體厚度的關系，此類電池的焊接一般采用較低功率的激光器即可。使用連續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應用領域的趨勢。5、動力電池模組及pack焊接動力電池之間的串并聯一般通過連接片與單體電池的焊接來完成，正負極材質不同，一般有銅和鋁2種材質，由于銅和鋁之間采用激光焊接后形成脆性化合物，無法滿足使用要求，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，由于銅和鋁傳熱均很快，且對激光反射率非常高，連接片厚度相對較大，因此需要采用較高功率的激光器才能夠實現焊接。
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