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近年來，以純電動(dòng)汽車為代表的新能源汽車產(chǎn)業(yè)飛速發(fā)展，動(dòng)力電池作為電動(dòng)汽車最為關(guān)鍵的核心部件，其質(zhì)量問題決定著整輛汽車的整體表現(xiàn)，對(duì)于制造技術(shù)的要求越來越高。憑借高效、穩(wěn)定、安全、焊材損耗小、安全等優(yōu)勢(shì)，激光焊接工藝越來越多地被應(yīng)用到在動(dòng)力電池的制造過程中。

所謂激光焊接，是指利用激光束優(yōu)異的方向性和高功率密度等特性進(jìn)行工作，通過光學(xué)系統(tǒng)將激光束聚焦在很小的區(qū)域內(nèi)，在極短的時(shí)間內(nèi)使被焊處形成一個(gè)能量高度集中的熱源區(qū)，從而使被焊物熔化并形成牢固的焊點(diǎn)和焊縫。

和傳統(tǒng)電弧焊、電阻焊等相比，激光焊接有效地提高了動(dòng)力電池的安全性、使用壽命。目前，動(dòng)力電池的電芯遵循“輕便”原則，其材料一般為鋁合金且要薄，一般殼、蓋、底基本都要求達(dá)到1.0mm以下。主流廠家目前基本材料厚度均在0.8mm左右，這為激光焊接帶來了巨大的市場(chǎng)空間。

據(jù)了解，在動(dòng)力電池生產(chǎn)的極片制作（前段）、電芯組裝（中段）以及后處理（后段）環(huán)節(jié)都會(huì)用到用激光焊接。例如，電芯配件中的防爆閥焊接；中道工藝中的極耳焊接、極帶的點(diǎn)焊接、電芯入殼的預(yù)焊、外殼頂蓋密封焊接、注液口密封焊接等；后道工藝中的電池PACK模組時(shí)的連接片焊接等。

具體來看，防爆閥焊接：電池的防爆閥是電池封口板上的薄壁閥體，當(dāng)電池內(nèi)部壓力超過規(guī)定值時(shí)，防爆閥閥體破裂，避免電池爆裂。防爆閥密封焊接要求防爆閥與蓋板保證完全密封焊接，不能因?yàn)槁┖浮⑻摵�、偏焊�?dǎo)致密封不了。沒有采用連續(xù)激光焊接之前，電池防爆閥的焊接采用脈沖激光器焊接，不僅焊接效率較低，且密封性相對(duì)較差。而連續(xù)激光焊接使焊接穩(wěn)定性、焊接效率以及良品率都得到了保障。

極耳焊接：極耳是鋰離子聚合物電池產(chǎn)品的一種原材料。極耳焊接需要將銅片和鋁材焊接在一起，可能由于不同材料焊接工藝以及薄片焊接時(shí)變形等，出現(xiàn)虛焊、焊接不良等情況。

殼體焊接：動(dòng)力電池的殼體材料有鋁合金和不銹鋼，其中采用鋁合金的最多，也有少數(shù)采用純鋁。電池殼體密封焊接的焊接質(zhì)量對(duì)電池整體的密封性及耐壓強(qiáng)度要求較高。為了追求更快的焊接速度和更均勻的外觀，現(xiàn)在大部分公司已經(jīng)開始采用復(fù)合焊和環(huán)形光斑取代以往低速的單光纖焊接。

注液口密封焊接：注液口通常為一個(gè)圓形蓋帽，其焊接的基本要求是密封、不能有針孔、裂紋和爆點(diǎn)。焊接時(shí)由于有殘留電解液的存在，可能導(dǎo)致有爆點(diǎn)、針孔等缺陷，避免的方法是減小熱輸入量。

動(dòng)力電池模組及PACK焊接：電池模組可以理解為鋰離子電芯經(jīng)串并聯(lián)方式組合，并加裝單體電池監(jiān)控與管理裝置。銅和鋁之間通常采用超聲波焊接；銅和銅、鋁和鋁一般采用激光焊接。其難點(diǎn)在于需要保證焊接的熔接深度和熔接強(qiáng)度。

值得注意的是，上述工序中的焊接缺陷很難被發(fā)現(xiàn)，由此帶來的產(chǎn)品質(zhì)量隱患一直困擾著制造商和客戶。而有了激光加工在線檢測(cè)技術(shù)，就可以通過獲取產(chǎn)品焊接的實(shí)時(shí)質(zhì)量狀態(tài)并通過系統(tǒng)分析，發(fā)現(xiàn)激光焊接時(shí)出現(xiàn)的缺陷，阻止不良產(chǎn)品進(jìn)入到下一工序。這樣一來，不僅有利用于提高產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率，更降低了成本。

舉例來說，方形電池蓋的焊接路線長(zhǎng)，焊接路線變化多，在焊接過程中容易會(huì)出現(xiàn)各種焊接缺陷，簡(jiǎn)單的檢測(cè)手段很難滿足。而激光加工在線檢測(cè)技術(shù)不僅能全程對(duì)焊接進(jìn)行過程監(jiān)測(cè)外，還能在過程監(jiān)測(cè)中檢測(cè)出不同的缺陷類型。焊接路徑上的不同缺陷都可被系統(tǒng)逐個(gè)發(fā)現(xiàn)。

不過，激光焊接也存在一些技術(shù)上的瓶頸。給鋁合金材料的電池殼焊接的難點(diǎn)在于：鋁合金對(duì)激光的反射率極高, 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)氣孔、熱裂紋和炸火等問題缺陷。

其他難點(diǎn)還有：軟包極耳焊接對(duì)焊接工裝要求較高，必須將極耳壓牢，保證焊接間隙；方形電池組合焊接連接片時(shí)，污染物分解，易形成焊接炸點(diǎn)，造成孔洞問題等等。
 

  

12月27日-28日，中國(guó)電池工程師年會(huì)暨電池產(chǎn)業(yè)鏈技術(shù)精英交流會(huì)將在廣東佛山召開。會(huì)議聚焦電池產(chǎn)業(yè)未來發(fā)展趨勢(shì)與創(chuàng)新技術(shù)，劃分五大技術(shù)專場(chǎng)，涵蓋三十余場(chǎng)專題論壇。屆時(shí)，廣州德擎光學(xué)科技有限公司CTO白天翔博士將會(huì)帶來題目為《激光加工在線檢測(cè)技術(shù)及其在電池制造中的應(yīng)用》的精彩演講。