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细说电池激光焊接有哪些优点与难点呢?

细说电池激光焊接有哪些优点与难点呢?

  • 发布时间:2021-06-28
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细说电池激光焊接有哪些优点与难点呢?

激光应用于电池焊接是当前市场发展的趋势,也是由激光本身的技术优点决定的,是未来代替传统焊接的重要焊接技术之一,
一、激光焊接电池的优点主要体现在下边几点:
1、能量集中,焊接效率高、加工精度高,焊缝深宽比大。激光束易于聚焦、对准及受光学仪器所导引,可放置在离工件适当之距离,可在工件周围的夹具或障碍间再导引,其他焊接法则因受到上述的空间限制而无法发挥。
2、热输入量小,热影响区小,工件残余应力和变形小;焊接能量可精确控制,焊接效果稳定,焊接外观好;
3、非接触式焊接,光纤传输,可达性较好,自动化程度高。焊接薄材或细径线材时,不会像电弧焊接般易有回熔的困扰。
用于动力电池的电芯由于遵循“轻便”的原则,通常会采用较“轻”的铝材质外,还需要做得更“薄”,一般壳、盖、底基本都要求达到1.0mm以下,主流厂家目前基本材料厚度均在0.8mm左右,能为各种材料组合提供高强度焊接,尤其是在进行铜材料之间和铝材料之间焊接的时候更为有效。这也是唯一可以将电镀镍焊接至铜材料上的技术。

细说电池激光焊接有跟些优点与难点呢?

二、激光焊接工艺难点
目前,铝合金材料的电池壳占整个动力电池的90%以上。其焊接的难点在于铝合金对激光的反射率极高,焊接过程中气孔敏感性高,焊接时不可避免地会出现一些问题缺陷,其中最主要的是气孔、热裂纹和炸火。
1、铝合金的激光焊接过程中容易产生气孔,主要有两类:氢气孔和气泡破灭产生的气孔。由于激光焊接的冷却速度太快,氢气孔问题更加严重,并且在激光焊接中还多了一类由于小孔的塌陷而产生的孔洞。
2、热裂纹问题。铝合金属于典型的共晶型合金,焊接时容易出现热裂纹,包括焊缝结晶裂纹和HAZ液化裂纹,由于焊缝区成分偏析会发生共晶偏析而出现晶界熔化,在应力作用下会在晶界处形成液化裂纹,降低焊接接头的性能。
3、炸火(也称飞溅)问题。引起炸火的因素很多,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。
壳体表面凸起、气孔、内部气泡。究其原因,主要是光纤芯径过小或者激光能量设置过高所致。并不是一些激光设备提供商宣传的“光束质量越好,焊接效果越优秀”,好的光束质量适合于熔深较大的叠加焊接。寻找合适的工艺参数才是解决问题的致胜法宝。

电池激光焊接些优点
▲激光焊接电池电芯配件样品

三、其他难点
软包极耳焊接,对焊接工装要求较高,必须将极耳压牢,保证焊接间隙。可实现S形、螺旋形等复杂轨迹的高速焊接,增大焊缝结合面积的同时加强焊接强度。
圆柱电芯的焊接主要用于正极的焊接,由于负极部位壳体薄,极容易焊穿。如目前一些厂家采用的负极免焊接工艺,正极采用的为激光焊接。
方形电池组合焊接时,极柱或连接片受污染厚,焊接连接片时,污染物分解,易形成焊接炸点,造成孔洞;极柱较薄、下有塑料或陶瓷结构件的电池,容易焊穿。极柱较小时,也容易焊偏至塑料烧损,形成爆点。不要使用多层连接片,层之间有孔隙,不易焊牢。


▲需要采用激光焊接的电芯部件之一

方型电池的焊接工艺最重要的工序是壳盖的封装,根据位置的不同分为顶盖和底盖的焊接。有些电池厂家由于生产的电池体积不大,采用了“拉深”工艺制造电池壳,只需进行顶盖的焊接。
方形电池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、材料的洁净度等要求极高。而顶焊工艺由于焊接在一个面上,对焊接设备集成要求比较低,量产化简单,但是也有两个不利的地方,一是焊接可能会有少许飞溅进入电芯内,二是壳体前段加工要求高会导致成本问题。

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