共創激光為您揭秘動力電池激光焊接加工工藝的相關知識

動力電池制造過程中焊接方法和工藝的合理選擇將直接影響電池的成本、質量、安全性和一致性。接下來，激光切割加工廠家共創激光將整理power cell的焊接內容。

1激光焊接原理

激光焊接是利用激光束優良的方向性和高功率密度進行工作。通過光學系統將激光束聚焦在一個很小的區域內，在很短的時間內在焊接處形成一個高能集中的熱源區，使被焊接的物體熔化，形成牢固的焊點和焊縫。

2激光焊接型

熱傳導焊接和深熔焊

激光功率密度為105-106w / cm2形成激光熱傳導焊接，激光功率密度為105-106w / cm2形成激光深熔焊

熔接和縫焊

通過焊接，連接件不需要沖孔，加工相對簡單。通焊需要大功率激光焊機。熔透焊的熔透深度低于縫焊，可靠性相對較近。

與熔透焊相比，縫焊只需要一臺小功率的激光焊機。焊縫焊的焊透比熔透焊高，可靠性相對較好。但連接件需要打孔，加工難度大。

脈沖焊和連續焊

1)脈沖焊接

激光焊接時應選擇合適的焊接波形。常見的脈沖波有方波、峰值波、雙峰波等，鋁合金表面對光的反射率過高。當高強度激光束發射到材料表面時，材料表面的反射會損失60% ~ 98%的激光能量，反射率會隨著表面溫度的變化而變化。一般情況下，尖波和雙峰波是焊接鋁合金的選擇。焊接波形的慢速部分具有較長的脈沖寬度，可有效減少氣孔和裂紋的產生。

脈沖激光焊接樣品

由于鋁合金對激光的高反射率，為了防止激光束的垂直入射造成垂直反射，激光聚焦鏡被損壞。在焊接過程中，焊接頭通常會發生一定角度的偏轉。隨著激光傾角的增大，焊點直徑和有效接頭表面直徑增大。當激光傾角為40°時，得到焊接點和有效結合面。焊縫深度和有效熔深隨激光傾角的增大而減小。當焊縫深度大于60°時，有效焊縫深度降至零。因此，當傾斜焊接頭處于一定角度時，可適當增加焊縫深度和寬度。

另外，焊接時焊縫為邊界，將65%的激光點偏移蓋板和35%的殼體進行焊接，可有效減少因閉合問題造成的爆炸。

2)連續模式焊接

連續激光焊接不像脈沖機那樣突然冷或突然熱，焊接過程中裂紋傾向不明顯。為了提高焊縫質量，采用了連續激光焊接。焊縫表面平整，無飛濺，無缺陷。焊縫未發現裂紋。在鋁合金焊接中，連續激光的優點是顯而易見的。與傳統焊接方法相比，生產效率高，不需要補絲;與脈沖激光焊接相比，可以解決焊接后產生的裂紋、氣孔、飛濺等缺陷，保證鋁合金焊接后具有良好的力學性能;焊接后不會凹面，焊接后的拋光研磨量減少，節約生產生產成本低，但由于連續激光的光斑比較小，對工件的裝配精度要求高。

連續激光焊接試樣

在動力電池的焊接,焊接工藝技術人員將選擇合適的激光和焊接工藝參數根據客戶的電池材料、形狀、厚度、強度要求,包括焊接速度、波形,峰值,焊頭傾角等設置合理的焊接參數,以確保焊接效果滿足動力電池制造商的需求。

激光焊接的優點

能量集中，焊接效率高，加工精度高，焊縫深寬比大。該激光束易于對焦、對準和由光學儀器引導，可放置在距工件適當距離的位置，可在工件周圍夾鉗或障礙物之間引導。由于上述空間限制，不能使用其他焊接規則。

焊接能量控制準確，焊接效果穩定，焊接外觀好;

非接觸式焊接，光纖傳輸，易接近性好，自動化程度高。焊接細線或細線時，不會像電弧焊那樣容易產生重熔的問題。動力電池的核心，由于“重量輕”的原則，通常采用較輕的鋁材料，需要做的更薄。一般要求殼體、蓋板、底板小于1.0mm。主流廠家的基礎材料厚度在0.8mm左右。

它可以為各種材料組合提供高強度的焊接，特別是銅和鋁之間的焊接。這也是可以將鍍鎳和銅焊接在一起的技術。

4 .激光焊接工藝難點

目前，鋁合金電池外殼占整個動力電池的90%以上。焊接的難點在于鋁合金在焊接過程中反射率很高，氣孔敏感性高。焊接過程中不可避免地會出現一些問題和缺陷，其中主要的是氣孔、熱裂紋和爆炸。

鋁合金激光焊接氣孔主要有兩種類型:氫氣孔和氣泡破裂。由于激光焊接冷卻速度過快，氫氣孔問題比較嚴重，而在激光焊接中，由于小孔的塌陷而產生更多的孔洞。

熱裂問題。鋁合金是典型的共晶合金，焊接過程中容易出現熱裂紋，包括焊縫結晶裂紋和HAZ液化裂紋。焊縫區會發生共晶偏析，導致晶界熔化，在應力作用下晶界處會形成液化裂紋，降低焊接接頭性能。

爆炸(也稱為飛濺)問題。引起爆炸的因素有很多，比如材料的清潔度，材料本身的純度，材料本身的特性，激光的穩定性起著決定性的作用。殼體表面為凸形，內部有氣孔和氣泡。主要原因是光纖芯直徑過小或激光能量設置過高。并不是有些激光設備供應商提倡“光束質量越好，焊接效果越好”。電子束質量好，適用于焊透深度大的疊加焊。找到合適的工藝參數是解決這一問題的關鍵。

其他的困難

對于軟包凸耳的焊接，要求焊接工裝較高，焊條凸耳須壓緊，以保證焊接間隙?？蓪崿Fs形、螺旋形等復雜軌跡的高速焊接，增加焊縫的接合面積，增強焊接強度。

圓柱形鐵芯的焊接主要用于正極的焊接，由于負極的殼體較薄，容易焊透。比如有的廠家采用負電極焊接工藝，正電極采用激光焊接。

方形蓄電池組焊接時，極片或連接件污染嚴重。焊接連接件時，污染物分解，容易形成焊接爆炸點和孔洞;電池極細，其下為塑料或陶瓷結構，易于焊接貫通。當電桿較小時，容易焊接塑料燃燒，形成爆炸點。不要使用多層接頭，層與層之間有氣孔，不容易焊接牢固。

方形電池焊接工藝中重要的工序是外殼蓋的包裝，根據不同位置可分為上蓋焊接和下蓋焊接。由于一些電池廠家生產的電池體積小，電池外殼采用“深拉”工藝制造，只需要焊接上蓋即可。

方形動力電池側焊樣品

方形電池的焊接方法主要分為側焊和頂焊兩種。側焊的主要優點是對電池內部的影響較小，飛濺物不會輕易進入殼體蓋的內部。因為焊后可能會產生凸起，對后續工藝的裝配會有輕微的影響，所以側焊工藝對激光的穩定性和材料的清潔度有很高的要求。但由于頂焊工藝是在一個表面焊接的，對焊接設備的集成度要求較低，便于批量生產。但是有兩個缺點:一是焊接過程中可能會有少量飛濺進入電池;二是對殼體前段加工要求高，會導致成本問題。

5焊接質量影響因素

激光焊接是電池焊接的主要方法。激光焊接是一種高能光束激光照射工件，使工作溫度急劇升高，工件熔化重新連接形成連接的過程。激光焊接的剪切強度和撕裂強度較好。電池焊接的好壞，其導電性、強度、氣密性、金屬疲勞性和耐腐蝕性都是典型的焊接質量評價標準。