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激光在电池电芯模组及Pack制造中的应用

更新时间  2021-04-13 00:19 阅读
本文摘要:自1990年问世以来,锂电池因其能量密度低、电压低、环保、寿命长以及可较慢电池等优点,颇受3C数码、动力工具等行业的注目,其对新能源汽车行业的贡献最为引人注目。作为获取新能源汽车动力来源的锂电池产业,市场潜力极大,是国家战略发展的重要一环,预计未来5-10年,产业规模未来将会突破1600亿元。动力电池作为新能源汽车的核心部件,其品质必要要求了整车性能。锂电池生产设备一般为前端设备、中端设备、后末端设备三种,其设备精度和自动化水平将不会直接影响产品的生产效率和一致性。

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自1990年问世以来,锂电池因其能量密度低、电压低、环保、寿命长以及可较慢电池等优点,颇受3C数码、动力工具等行业的注目,其对新能源汽车行业的贡献最为引人注目。作为获取新能源汽车动力来源的锂电池产业,市场潜力极大,是国家战略发展的重要一环,预计未来5-10年,产业规模未来将会突破1600亿元。动力电池作为新能源汽车的核心部件,其品质必要要求了整车性能。锂电池生产设备一般为前端设备、中端设备、后末端设备三种,其设备精度和自动化水平将不会直接影响产品的生产效率和一致性。

而激光加工技术作为一种替代传统焊技术已普遍应用于锂电生产设备之中。本文通过激光在动力电池行业中的应用于情况,阐释了激光焊的工艺特点,分析了铝合金激光焊难题以及焊模式对焊质量的影响,列出了方形动力电池及电池PACK工艺特点及设备发展趋势。激光焊工艺从锂电池电芯的生产到电池PACK成组,焊都是一道很最重要的生产工序,锂电池的导电性、强度、气密性、金属疲惫和耐腐蚀性,是典型的电池焊质量评价标准。

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焊方法和焊工艺的搭配,将直接影响电池的成本、质量、安全性以及电池的一致性。在众多焊方式中,激光焊以如下优势脱颖而出:首先,激光焊能量密度低、焊变形小、热影响区小,可以有效地提升制件精度,焊缝平滑无杂质、均匀分布颗粒、需要可选的抛光工作;其次,激光焊可准确掌控,探讨光点小,高精度定位,因应机械手臂更容易构建自动化,提升焊效率,增加工时,降低成本;另外,激光焊厚板材或细径线材时,会像电弧焊接那样更容易受到回熔的后遗症。电池的结构一般来说包括多种材料,如钢、铝、铜、镍等,这些金属有可能被做成电极、导线,或是外壳;因此,无论是一种材料之间或是多种材料之间的焊,皆对焊工艺明确提出了较高拒绝。

激光焊的工艺优势就在于可以焊的材质种类普遍,需要构建有所不同材料之间的焊。工艺难题动力电池电芯的生产由于遵循“轻巧”原则,一般来说不会使用较“重”的铝材质,而且还要做到得更加“厚”,一般壳、垫、底的厚度基本都拒绝超过1.0mm以下,目前一些主流厂家的基本材料厚度皆在0.8mm左右。多达,铝合金材料的电池壳体占到整个动力电池的90%以上。

铝材焊的难题在于铝合金对激光束的高初始反射率及其本身的高导热性,使得铝合金在未熔融前对激光的吸收率较低,由于铝的电离能较低,焊过程中光致等离子体不更容易蔓延,使得焊稳定性劣。另外,焊过程中合金元素的烧损,使铝合金焊连接器的力学性能上升。由于焊过程中气孔敏感性低,焊时不可避免地会经常出现一些问题缺失,其中最主要的是气孔和热裂纹。

铝合金的激光焊过程中产生的气孔主要有两类:氢气孔和匙孔幻灭产生的气孔。由于激光焊的加热速度太快,氢气孔问题更为相当严重,并且在激光焊中还多了一类由于小孔的坍塌而产生的孔洞。热裂纹问题。

铝合金归属于典型的共晶型合金,焊时更容易经常出现热裂纹,还包括焊缝结晶裂纹和HAZ液化裂纹,由于焊缝区成分偏析不会再次发生共晶偏析而经常出现晶界熔融,在形变起到持续性在晶界处构成液化裂纹,减少焊连接器的性能。炸火(也称之为溅)问题。引发炸火的因素很多,如材料的清洁度、材料本身的纯度、材料自身的特性等,而起决定性起到的则是激光器的稳定性。

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壳体表面突起、气孔、内部气泡,毕竟,主要是光纤芯径过小或者激光能量设置过低所致。针对以上经常出现的问题,找寻到适合的工艺参数才是解决问题的关键。


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