电池生产中的激光焊接应用.doc

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1、激光焊接在电池生产中的应用简述一、锂离子电池锂离子电池有很多种型号，在其生产过程中，需要焊接的工序包括电池组连接片焊接、外壳密封焊接、极耳焊接、安全阀焊接等。焊接的材质主要有纯铜、镍、铝及铝合金、不锈钢等，根据材料种类和厚度不同，所用激光器主要为低频脉冲YAG固体激光器、准连续或连续光纤激光器。1、电池组连接片焊接电池之间的串并联一般通过连接片与单体电池的焊接来完成，正负极材质不同，一般有铜和铝两种材质，由于铜和铝之间采用激光焊接后形成脆性化合物，无法满足使用要求，通常采用超声波焊接外，铜和铜、铝和铝一般均采用激光焊接。2、电池壳体与盖板封口焊接

2、电池的壳体材料有铝合金和不锈钢，其中采用铝合金的最多，一般为3003铝合金，也有少数采用纯铝。不锈钢是激光焊接性最好的材质，尤其304不锈钢，无论是脉冲还是连续激光都能够获得外观和性能良好的焊缝。铝及铝合金的激光焊焊接性能根据采用焊接方式的不同而略有差异。除了纯铝和3系铝合金采用脉冲焊接和连续焊接都没有问题，其他系列铝合金最优选择连续激光焊接方式，以减小裂纹敏感性。同时，根据电池壳体厚度选择合适功率的激光器，一般壳体厚度1mm以下时，可考虑采用1000W以内单模激光器，厚度在1mm以上需使用1000W以上单模或多模激光器。小容量锂电池常采用比较薄

3、的铝壳（厚度在0.25mm左右），也有的采用钢壳。由于壳体厚度的关系，此类电池的焊接一般采用较低功率的激光器即可，目前最多采用的是YLR-500激光器。根据实际焊接需要可采用连续焊接，也可以采用调制脉冲输出的脉冲激光焊接，或直接采用QCW准连续激光器进行脉冲焊接。同时配置振镜焊接头的焊接方式也可采用。使用连续激光器焊接薄壳锂电池，效率可以提升5~10倍，且外观效果和密封性更好。因此有逐渐取代脉冲激光器在这个应用领域的趋势。3、电池极带点焊电池极带使用的材质包括纯铝带、镍带、铝镍复合带以及少量的铜带等。电池极带的焊接一般使用脉冲焊接机，随着IPG公

4、司QCW准连续激光器的出现，其在电池极带焊接上也得到了广泛的应用，同时由于其光束质量好、焊斑能够做到很小，其在应对高反射率的铝带、铜带以及窄带电池极带（极带宽度在1．5mm以下）的焊接有着独特的优势。4、电池极耳焊接正极也叫电池的极耳,大部分是铝制的,在二次电池的制作中需要将其与另外一铝制的安全阀焊接在一起。5、电池安全阀焊接电池的安全阀是电池封口板上的薄壁阀体,当电池内部压力超过规定值时,安全阀阀体破裂,避免电池爆裂。安全阀结构巧妙,很多是电池厂家的专利设计,但其基本原理多为用激光焊接牢固的、一定形状的两个铝质金属片,由激光熔斑形成的抗拉强度,

5、需在设计值范围之内,即通过激光熔斑使电池内部形成通路;但当内部压力升高到一定值时,激光熔斑被撕开,起到保护作用,因而这道工序对激光焊接工艺要求极为严格。没有采用连续激光焊接之前，电池防爆阀的焊接都是采用脉冲激光器焊接，通过焊点与焊点的重叠和覆盖来实现连续密封焊接，但焊接效率较低，且密封性相对较差。采用连续激光焊接可以实现高速高质量的焊接，焊接稳定性、焊接效率以及良品率都能够得到保障。二、燃料电池燃料电池规模生产面临的挑战之一是生产燃料电池堆,在一个堆中有数百个超薄电极板及渗透膜堆叠而成，一种方式是使用激光焊接来大批量生产这些板堆，600W单模IP

6、G光纤激光可以用500~1000mm/s的速度进行高质量焊接。激光薄板焊接最困难之处在于不但需要很窄的焊缝,而且还同时要做到很小的焊接变形(或应尽量减少剩余应力),因为当数百张薄板层叠起来后,稍有变形就会造成整个电池堆扭曲变形。我们制造燃料电池所使用的薄板的厚度只有100μm,它们的边缘要通过焊接来进行密封。