激光焊接在動力電池領(lǐng)域的應(yīng)用2023-11-18
前言：動力電池是電動車等新能源汽車的核心組件之一，而其內(nèi)部的連接件——電池片的焊接技術(shù)一直備受關(guān)注。近年來，隨著激光技術(shù)的快速發(fā)展，激光焊接作為一種新興的連接方式逐漸得到應(yīng)用。那么，動力電池的激光焊接究竟有何奧秘？本文將為您揭開這一技術(shù)的神秘面紗。
1. 什么是動力電池？
全球電動汽車行業(yè)的基本協(xié)議：為電動汽車提供驅(qū)動力的電池被稱為動力電池，包括傳統(tǒng)的鉛酸電池、鎳氫電池和新興的鋰離子動力電池，分為功率動力電池（混合動力汽車）和能量動力電池（純電動汽車）。眾所周知，動力電池是新能源汽車的“心臟”。動力鋰電池主要是三元材料電池和磷酸鐵鋰電池，下游是新能源汽車的安裝和應(yīng)用。與普通電池相比，它具有更高的放電功率。動力電池產(chǎn)業(yè)作為新能源汽車的配套產(chǎn)業(yè)，近年來在新能源汽車產(chǎn)業(yè)的推動下也迎來了爆炸式增長。
2. 動力電池與激光焊接之間的關(guān)系
動力電池占新能源汽車成本的30%-40%，是新能源汽車成本的最大部分，對新能源汽車的續(xù)航里程、整車壽命、安全性等關(guān)鍵指標(biāo)都有非常重要的影響。因此，提高動力電池的性能是提高新能源汽車整體性能的關(guān)鍵。在動力電池的生產(chǎn)過程中，焊接是一個非常重要的制造過程，從電池制造到PACK組裝。特別是，動力電池結(jié)構(gòu)包括各種材料，如鋼、鋁、銅、鎳和其他金屬，可以制成電極、電線或外殼。因此，無論是一種材料之間的焊接還是多種材料之間的焊接，都對焊接過程提出了更高的要求。激光焊接是利用激光束的優(yōu)良方向性和高功率密度特性進行工作。激光束通過光學(xué)系統(tǒng)聚焦在一個非常小的區(qū)域，在很短的時間內(nèi)形成一個能量高度集中的熱源區(qū)域，從而熔化被焊物，形成堅固的焊點和焊縫。
在整個動力電池產(chǎn)業(yè)鏈中，激光焊接主要用于動力鋰電池的中游生產(chǎn)。激光焊接作為一種高精度的焊接方法，極其靈活、準(zhǔn)確、高效，能夠滿足動力電池生產(chǎn)過程中的性能要求。它是動力電池制造過程中的首選。目前，它已成為動力電池生產(chǎn)線的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備。
3. 動力電池常用焊接
動力電池分為方形、圓柱形和軟包裝電池。目前，激光焊接在動力電池生產(chǎn)中的應(yīng)用主要包括：
中道工藝：極耳焊接(包括預(yù)焊)、極帶點焊、電芯入殼預(yù)焊、外殼頂蓋密封焊、注液口密封焊等；
后道工藝：包括電池PACK模塊時的連接片焊接，模塊后蓋板上的防爆閥焊接等。
激光焊接是一種高能量濃縮的焊接方式，其原理是通過高能量激光束的瞬間作用，使材料表面迅速升溫并融化，通過自然冷卻形成焊縫，從而實現(xiàn)材料的連接。與傳統(tǒng)的焊接方法相比，激光焊接具有許多優(yōu)勢。首先，激光焊接的熱輸入較小，焊接區(qū)域局部受熱，避免了熱影響區(qū)的擴散，從而減少了熱變形和應(yīng)力集中的問題。其次，激光焊接的焊縫質(zhì)量高，因為激光束的光斑直徑小，焊接速度快，焊縫通常較窄，焊接強度高。此外，激光焊接還具有高精度、高效率、環(huán)境友好等特點，因而成為動力電池焊接的首選技術(shù)。
然而，值得注意的是，動力電池的激光焊接技術(shù)還存在著一些挑戰(zhàn)。首先，激光焊接設(shè)備的高成本和復(fù)雜性，使得其在應(yīng)用過程中仍存在一定的門檻。其次，激光焊接對于焊接環(huán)境的要求較高，需要保持清潔、無塵、無潮濕的環(huán)境，這對于生產(chǎn)和實際應(yīng)用帶來了一定的限制。此外，激光焊接的工藝參數(shù)的選擇和控制也需要較高的技術(shù)水平和經(jīng)驗。
綜上所述，動力電池的激光焊接技術(shù)在提升產(chǎn)品質(zhì)量、提高生產(chǎn)效率等方面具有巨大潛力。隨著激光技術(shù)的不斷發(fā)展和突破，相信激光焊接技術(shù)將在動力電池制造領(lǐng)域得到更廣泛的應(yīng)用。同時，我們也期待未來能夠出現(xiàn)更加智能化、高效率的激光焊接設(shè)備，進一步推動動力電池產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。
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