激光焊接在动力电池领域的应用2023-11-18
前言：动力电池是电动车等新能源汽车的核心组件之一，而其内部的连接件——电池片的焊接技术一直备受关注。近年来，随着激光技术的快速发展，激光焊接作为一种新兴的连接方式逐渐得到应用。那么，动力电池的激光焊接究竟有何奥秘？本文将为您揭开这一技术的神秘面纱。
1. 什么是动力电池？
全球电动汽车行业的基本协议：为电动汽车提供驱动力的电池被称为动力电池，包括传统的铅酸电池、镍氢电池和新兴的锂离子动力电池，分为功率动力电池（混合动力汽车）和能量动力电池（纯电动汽车）。众所周知，动力电池是新能源汽车的“心脏”。动力锂电池主要是三元材料电池和磷酸铁锂电池，下游是新能源汽车的安装和应用。与普通电池相比，它具有更高的放电功率。动力电池产业作为新能源汽车的配套产业，近年来在新能源汽车产业的推动下也迎来了爆炸式增长。
2. 动力电池与激光焊接之间的关系
动力电池占新能源汽车成本的30%-40%，是新能源汽车成本的最大部分，对新能源汽车的续航里程、整车寿命、安全性等关键指标都有非常重要的影响。因此，提高动力电池的性能是提高新能源汽车整体性能的关键。在动力电池的生产过程中，焊接是一个非常重要的制造过程，从电池制造到PACK组装。特别是，动力电池结构包括各种材料，如钢、铝、铜、镍和其他金属，可以制成电极、电线或外壳。因此，无论是一种材料之间的焊接还是多种材料之间的焊接，都对焊接过程提出了更高的要求。激光焊接是利用激光束的优良方向性和高功率密度特性进行工作。激光束通过光学系统聚焦在一个非常小的区域，在很短的时间内形成一个能量高度集中的热源区域，从而熔化被焊物，形成坚固的焊点和焊缝。
在整个动力电池产业链中，激光焊接主要用于动力锂电池的中游生产。激光焊接作为一种高精度的焊接方法，极其灵活、准确、高效，能够满足动力电池生产过程中的性能要求。它是动力电池制造过程中的首选。目前，它已成为动力电池生产线的标准设备。
3. 动力电池常用焊接
动力电池分为方形、圆柱形和软包装电池。目前，激光焊接在动力电池生产中的应用主要包括：
中道工艺：极耳焊接(包括预焊)、极带点焊、电芯入壳预焊、外壳顶盖密封焊、注液口密封焊等；
后道工艺：包括电池PACK模块时的连接片焊接，模块后盖板上的防爆阀焊接等。
激光焊接是一种高能量浓缩的焊接方式，其原理是通过高能量激光束的瞬间作用，使材料表面迅速升温并融化，通过自然冷却形成焊缝，从而实现材料的连接。与传统的焊接方法相比，激光焊接具有许多优势。首先，激光焊接的热输入较小，焊接区域局部受热，避免了热影响区的扩散，从而减少了热变形和应力集中的问题。其次，激光焊接的焊缝质量高，因为激光束的光斑直径小，焊接速度快，焊缝通常较窄，焊接强度高。此外，激光焊接还具有高精度、高效率、环境友好等特点，因而成为动力电池焊接的首选技术。
然而，值得注意的是，动力电池的激光焊接技术还存在着一些挑战。首先，激光焊接设备的高成本和复杂性，使得其在应用过程中仍存在一定的门槛。其次，激光焊接对于焊接环境的要求较高，需要保持清洁、无尘、无潮湿的环境，这对于生产和实际应用带来了一定的限制。此外，激光焊接的工艺参数的选择和控制也需要较高的技术水平和经验。
综上所述，动力电池的激光焊接技术在提升产品质量、提高生产效率等方面具有巨大潜力。随着激光技术的不断发展和突破，相信激光焊接技术将在动力电池制造领域得到更广泛的应用。同时，我们也期待未来能够出现更加智能化、高效率的激光焊接设备，进一步推动动力电池产业的发展。
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