激光焊接在動(dòng)力電池領(lǐng)域的應(yīng)用2023-11-18
前言：動(dòng)力電池是電動(dòng)車(chē)等新能源汽車(chē)的核心組件之一，而其內(nèi)部的連接件——電池片的焊接技術(shù)一直備受關(guān)注。近年來(lái)，隨著激光技術(shù)的快速發(fā)展，激光焊接作為一種新興的連接方式逐漸得到應(yīng)用。那么，動(dòng)力電池的激光焊接究竟有何奧秘？本文將為您揭開(kāi)這一技術(shù)的神秘面紗。
1. 什么是動(dòng)力電池？
全球電動(dòng)汽車(chē)行業(yè)的基本協(xié)議：為電動(dòng)汽車(chē)提供驅(qū)動(dòng)力的電池被稱(chēng)為動(dòng)力電池，包括傳統(tǒng)的鉛酸電池、鎳氫電池和新興的鋰離子動(dòng)力電池，分為功率動(dòng)力電池（混合動(dòng)力汽車(chē)）和能量動(dòng)力電池（純電動(dòng)汽車(chē)）。眾所周知，動(dòng)力電池是新能源汽車(chē)的“心臟”。動(dòng)力鋰電池主要是三元材料電池和磷酸鐵鋰電池，下游是新能源汽車(chē)的安裝和應(yīng)用。與普通電池相比，它具有更高的放電功率。動(dòng)力電池產(chǎn)業(yè)作為新能源汽車(chē)的配套產(chǎn)業(yè)，近年來(lái)在新能源汽車(chē)產(chǎn)業(yè)的推動(dòng)下也迎來(lái)了爆炸式增長(zhǎng)。
2. 動(dòng)力電池與激光焊接之間的關(guān)系
動(dòng)力電池占新能源汽車(chē)成本的30%-40%，是新能源汽車(chē)成本的最大部分，對(duì)新能源汽車(chē)的續(xù)航里程、整車(chē)壽命、安全性等關(guān)鍵指標(biāo)都有非常重要的影響。因此，提高動(dòng)力電池的性能是提高新能源汽車(chē)整體性能的關(guān)鍵。在動(dòng)力電池的生產(chǎn)過(guò)程中，焊接是一個(gè)非常重要的制造過(guò)程，從電池制造到PACK組裝。特別是，動(dòng)力電池結(jié)構(gòu)包括各種材料，如鋼、鋁、銅、鎳和其他金屬，可以制成電極、電線或外殼。因此，無(wú)論是一種材料之間的焊接還是多種材料之間的焊接，都對(duì)焊接過(guò)程提出了更高的要求。激光焊接是利用激光束的優(yōu)良方向性和高功率密度特性進(jìn)行工作。激光束通過(guò)光學(xué)系統(tǒng)聚焦在一個(gè)非常小的區(qū)域，在很短的時(shí)間內(nèi)形成一個(gè)能量高度集中的熱源區(qū)域，從而熔化被焊物，形成堅(jiān)固的焊點(diǎn)和焊縫。
在整個(gè)動(dòng)力電池產(chǎn)業(yè)鏈中，激光焊接主要用于動(dòng)力鋰電池的中游生產(chǎn)。激光焊接作為一種高精度的焊接方法，極其靈活、準(zhǔn)確、高效，能夠滿足動(dòng)力電池生產(chǎn)過(guò)程中的性能要求。它是動(dòng)力電池制造過(guò)程中的首選。目前，它已成為動(dòng)力電池生產(chǎn)線的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備。
3. 動(dòng)力電池常用焊接
動(dòng)力電池分為方形、圓柱形和軟包裝電池。目前，激光焊接在動(dòng)力電池生產(chǎn)中的應(yīng)用主要包括：
中道工藝：極耳焊接(包括預(yù)焊)、極帶點(diǎn)焊、電芯入殼預(yù)焊、外殼頂蓋密封焊、注液口密封焊等；
后道工藝：包括電池PACK模塊時(shí)的連接片焊接，模塊后蓋板上的防爆閥焊接等。
激光焊接是一種高能量濃縮的焊接方式，其原理是通過(guò)高能量激光束的瞬間作用，使材料表面迅速升溫并融化，通過(guò)自然冷卻形成焊縫，從而實(shí)現(xiàn)材料的連接。與傳統(tǒng)的焊接方法相比，激光焊接具有許多優(yōu)勢(shì)。首先，激光焊接的熱輸入較小，焊接區(qū)域局部受熱，避免了熱影響區(qū)的擴(kuò)散，從而減少了熱變形和應(yīng)力集中的問(wèn)題。其次，激光焊接的焊縫質(zhì)量高，因?yàn)榧す馐墓獍咧睆叫。附铀俣瓤?，焊縫通常較窄，焊接強(qiáng)度高。此外，激光焊接還具有高精度、高效率、環(huán)境友好等特點(diǎn)，因而成為動(dòng)力電池焊接的首選技術(shù)。
然而，值得注意的是，動(dòng)力電池的激光焊接技術(shù)還存在著一些挑戰(zhàn)。首先，激光焊接設(shè)備的高成本和復(fù)雜性，使得其在應(yīng)用過(guò)程中仍存在一定的門(mén)檻。其次，激光焊接對(duì)于焊接環(huán)境的要求較高，需要保持清潔、無(wú)塵、無(wú)潮濕的環(huán)境，這對(duì)于生產(chǎn)和實(shí)際應(yīng)用帶來(lái)了一定的限制。此外，激光焊接的工藝參數(shù)的選擇和控制也需要較高的技術(shù)水平和經(jīng)驗(yàn)。
綜上所述，動(dòng)力電池的激光焊接技術(shù)在提升產(chǎn)品質(zhì)量、提高生產(chǎn)效率等方面具有巨大潛力。隨著激光技術(shù)的不斷發(fā)展和突破，相信激光焊接技術(shù)將在動(dòng)力電池制造領(lǐng)域得到更廣泛的應(yīng)用。同時(shí)，我們也期待未來(lái)能夠出現(xiàn)更加智能化、高效率的激光焊接設(shè)備，進(jìn)一步推動(dòng)動(dòng)力電池產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。
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