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鋰電池制造設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:

  鋰電池制造設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、環保等優勢,成為了很多焊接任務的首選方案。鋰電池制造設備一般為前端設備、中端設備、后端設備三種,其設備精度和自動化水平將會直接影響產品的生產效率和一致性。而激光加工技術作為一種替代傳統焊接技術已廣泛應用于鋰電制造設備之中。

鋰電池激光焊接.jpg

  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;可以經濟快速的進行電池結構件焊接及密封,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。

  激光焊接質量提升與檢測。模組側板焊接方面,動力鋰電池模組常用鋁合金型材、板材作為模組外框結構件,焊接質量的好壞,決定了模組整體結構的剛性。采用不同的焊接頭和工藝可以獲得不同的焊接效果,側板激光焊接也發展出多種工藝方式。普通焊接頭的氣孔率達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%。越來越多的先進激光焊接設備及工藝,不斷的提高焊接質量,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,鋰電池的導電性、強度、氣密性、金屬疲勞和耐腐蝕性,是典型的電池焊接質量評價標準。焊接方法和焊接工藝的選用,將直接影響鋰電池的成本、質量、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、熱影響區小,可以有效地提高制件精度,焊縫光滑無雜質、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,配合機械手臂易于實現自動化,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。

  激光焊接的工藝優勢就在于可以焊接的材質種類廣泛,能夠實現不同材料之間的焊接。在動力鋰電池焊接過程中,焊接工藝技術人員會根據電池材料、形狀、厚度、拉力要求等選擇合適的激光器和焊接工藝參數,包括焊接速度、波形、峰值、焊頭傾斜角度等來設置合理的焊接工藝參數,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,當鋰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。

  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,其在鋰電池極帶焊接上也得到了廣泛的應用。

  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。

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