自1990年問世以來，鋰電池因其能量密度高、電壓高、環(huán)保、壽命長以及可快速充電等優(yōu)點(diǎn)，深受3C數(shù)碼、動(dòng)力工具等行業(yè)的青睞，其對(duì)新能源汽車行業(yè)的貢獻(xiàn)尤為突出。作為提供新能源汽車動(dòng)力來源的鋰電池產(chǎn)業(yè)，市場(chǎng)潛力巨大，是國家戰(zhàn)略發(fā)展的重要一環(huán)，預(yù)計(jì)未來5-10年，產(chǎn)業(yè)規(guī)模有望突破1600億元。

動(dòng)力電池作為新能源汽車的核心部件，其品質(zhì)直接決定了整車性能。鋰電池制造設(shè)備一般為前端設(shè)備、中端設(shè)備、后端設(shè)備三種，其設(shè)備精度和自動(dòng)化水平將會(huì)直接影響產(chǎn)品的生產(chǎn)效率和一致性。而激光加工技術(shù)作為一種替代傳統(tǒng)焊接技術(shù)已廣泛應(yīng)用于鋰電制造設(shè)備之中。

本文通過激光在動(dòng)力電池行業(yè)中的應(yīng)用情況，闡述了激光焊接的工藝特點(diǎn)，分析了鋁合金激光焊接難點(diǎn)以及焊接模式對(duì)焊接質(zhì)量的影響，列舉了方形動(dòng)力電池及電池PACK工藝特點(diǎn)及設(shè)備發(fā)展趨勢(shì)。

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(dǎo)電性、強(qiáng)度、氣密性、金屬疲勞和耐腐蝕性，是典型的電池焊接質(zhì)量評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。

焊接方法和焊接工藝的選用，將直接影響電池的成本、質(zhì)量、安全以及電池的一致性。在眾多焊接方式中，激光焊接以如下優(yōu)勢(shì)脫穎而出：首先，激光焊接能量密度高、焊接變形小、熱影響區(qū)小，可以有效地提高制件精度，焊縫光滑無雜質(zhì)、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(diǎn)小，高精度定位，配合機(jī)械手臂易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，提高焊接效率，減少工時(shí)，降低成本;另外，激光焊接薄板材或細(xì)徑線材時(shí)，不會(huì)像電弧焊接那樣容易受到回熔的困擾。

電池的結(jié)構(gòu)通常包含多種材料，如鋼、鋁、銅、鎳等，這些金屬可能被制成電極、導(dǎo)線，或是外殼;因此，無論是一種材料之間或是多種材料之間的焊接，均對(duì)焊接工藝提出了較高要求。激光焊接的工藝優(yōu)勢(shì)就在于可以焊接的材質(zhì)種類廣泛，能夠?qū)崿F(xiàn)不同材料之間的焊接。

工藝難點(diǎn)

動(dòng)力電池電芯的制造由于遵循“輕便”原則，通常會(huì)采用較“輕”的鋁材質(zhì)，而且還要做得更“薄”，一般殼、蓋、底的厚度基本都要求達(dá)到1.0mm以下，目前一些主流廠家的基本材料厚度均在0.8mm左右。據(jù)統(tǒng)計(jì)，鋁合金材料的電池殼體占整個(gè)動(dòng)力電池的90%以上。

鋁材焊接的難點(diǎn)在于鋁合金對(duì)激光束的高初始反射率及其本身的高導(dǎo)熱性，使得鋁合金在未熔化前對(duì)激光的吸收率低，由于鋁的電離能低，焊接過程中光致等離子體不易于擴(kuò)散，使得焊接穩(wěn)定性差。另外，焊接過程中合金元素的燒損，使鋁合金焊接接頭的力學(xué)性能下降。由于焊接過程中氣孔敏感性高,焊接時(shí)不可避免地會(huì)出現(xiàn)一些問題缺陷，其中最主要的是氣孔和熱裂紋。鋁合金的激光焊接過程中產(chǎn)生的氣孔主要有兩類：氫氣孔和匙孔破滅產(chǎn)生的氣孔。由于激光焊接的冷卻速度太快，氫氣孔問題更加嚴(yán)重，并且在激光焊接中還多了一類由于小孔的塌陷而產(chǎn)生的孔洞。

熱裂紋問題。鋁合金屬于典型的共晶型合金，焊接時(shí)容易出現(xiàn)熱裂紋，包括焊縫結(jié)晶裂紋和HAZ液化裂紋，由于焊縫區(qū)成分偏析會(huì)發(fā)生共晶偏析而出現(xiàn)晶界熔化，在應(yīng)力作用下會(huì)在晶界處形成液化裂紋，降低焊接接頭的性能。

炸火(也稱飛濺)問題。引起炸火的因素很多，如材料的清潔度、材料本身的純度、材料自身的特性等，而起決定性作用的則是激光器的穩(wěn)定性。殼體表面凸起、氣孔、內(nèi)部氣泡，究其原因，主要是光纖芯徑過小或者激光能量設(shè)置過高所致。

針對(duì)以上出現(xiàn)的問題，尋找到合適的工藝參數(shù)才是解決問題的關(guān)鍵。