方形电池圆柱电池封口激光焊接设备
动力电池的可靠性、稳定性和循环寿命一直是业界难题，影响着新能源汽车行业的发展。动力电池的焊接直接关系着电池的质量，那么动力电池在焊接方面有哪些难点呢?武汉楚源光电有限公司密切配合各电池生产厂家，共同研发汽车动力电池的激光焊接技术，取得了很大的进展。到目前为止，已经为国内数十家动力电池生产厂家设计制作了全自动或半自动的激光焊接生产线，取得了非常丰富的实践经验。
动力电池激光焊接的主要部位
动力电池的电芯按其外型可分三种，分别是方型、圆柱型以及软包电芯(见图1)。壳体的材料主要有铝材和不锈钢，但以铝材为主，其中以1000系和3000系较多。
目前，在国内生产的电动汽车当中，这三种电池都有应用：例如比亚迪E6和K9电动车使用的是方型电池;杭州万向为电芯供应商的一些电动车厂家使用其软包电池;上汽系某些电动车车型则使用美国A123公司的圆型电池。这三种电池的自动化激光焊接系统及工艺也各不相同;整体而言，以方形电池居多。
各种电池的激光焊接部位主要有四种：壳体的封装，根据位置的不同分为顶盖、底盖和侧面的焊接、顶盖防爆片及安全盖的焊接、密封钉(也叫注液口)的焊接、电芯极耳与顶盖的焊接。另外，超级电容的焊接以连接片和负极封口焊接为主。各种动力电池及超级电容的焊接部位如图2所示。
各种电池的激光焊接焊接部位
动力电池焊接的工艺难点
一般壳体厚度都要求达到1.0毫米以下，主流厂家目前根据电池容量不同壳体材料厚度以0.6mm和0.8mm两种为主。焊接方式主要分为侧焊和顶焊，其中 侧焊的主要好处是对电芯内部的影响较小，飞溅物不会轻易进入壳盖内侧。由于焊接后可能会导致凸起，这对后续工艺的装配会有些微影响，因此侧焊工艺对激光器的稳定性、材料的洁净度和顶盖与壳体的配合间隙有较高的要求。而顶焊工艺由于焊接在一个面上，可采用更高效的振镜扫描焊接方式，但对前道工序入壳及定位要求很高，对设备的自动化要求高。
目前铝壳电池占整个动力电池的90%以上。铝材的激光焊接难度较大，会面临焊痕表面凸起问题、气孔问题、炸火问题、内部气泡问题等。表面凸起、气孔、内 部气泡是激光焊接的致命伤，很多应用由于这些原因不得不停止或者想办法规避。很多电池厂家在研发初期都会为此大伤脑筋，究其原因，主要是采用的光纤芯径过小或者激光能量设置过高所致。引起炸火(也称飞溅，Splash)的因素也很多，如材料的清洁度、材料本身的纯度、材料自身的特性等，而起决定性作用的则是激光器的稳定性。在动力电池焊接当中，焊接工艺技术人员会根据客户的电池材料、形状、厚度、拉力要求等选择合适的激光器和焊接工艺参数，包括焊接速度、波形、峰值、焊头倾斜角度等来设置合理的焊接工艺参数，以保证最终的焊接效果满足动力电池厂家的要求。
楚源光电动力电池焊接生产线
方形电池由于来料的配合精度等方面的因素影响，焊接时拐角处最容易出现问题，需要在根据实际情况不断探索，调整焊接速度可以解决这类问题。圆形电池没有这方面的问题，但后续集成成电池模组的难度较大。
通过高效精密的激光焊接可以大大提高汽车动力电池的安全性、可靠性和使用寿命，必将为今后的汽车动力技术带来革命化进步。动力电池的激光焊接部位多，有耐压和漏液测试要求，材料多数为铝材，因此焊接难度大，对焊接工艺的要求更高。今后，大多数厂家需要全自动生产线，将进一步增加焊接系统的集成难度。高质量 的动力电池需要生产厂家的设计人员和激光焊接技术人员密切协作，从材质、形状、厚度、工艺、实时检测等各方面优化设计，才能达到理想的焊接效果。
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