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動(dòng)力電池用于焊接的材質(zhì)主要有純銅、鋁及鋁合金、不銹鋼等。激光焊接憑借焊接安全可靠、工藝精密、環(huán)保等優(yōu)勢,成為了很多焊接任務(wù)的方案。
1.電池防爆閥焊接
電池的防爆閥是電池封口板上的薄壁閥體,當電池內部壓力超過(guò)規定值時(shí),防爆閥閥體破裂,避免電池爆裂。安全閥結構巧妙,這道工序對激光焊接工藝要求極為嚴格。沒(méi)有采用連續激光焊接之前,電池防爆閥的焊接都是采用脈沖激光器焊接,通過(guò)焊點(diǎn)與焊點(diǎn)的重疊和覆蓋來(lái)實(shí)現連續密封焊接,但焊接效率較低,且密封性相對較差。采用連續激光焊接可以實(shí)現高速高質(zhì)量的焊接,焊接穩定性、焊接效率以及良品率都能夠得到保障。
2.電池極耳焊接
極耳通常分為三種材料,電池的正極使用鋁(Al)材料,負極使用鎳(Ni)材料或銅鍍鎳(Ni-Cu)材料。在動(dòng)力電池的制造過(guò)程中,其中的一個(gè)環(huán)節是將電池極耳與極柱焊接到一起。在二次電池的制作中需要將其與另外一鋁制的安全閥焊接在一起。焊接不僅要保證極耳與極柱之間的可靠連接,而且要求焊縫平滑美觀(guān)。
3.電池極帶點(diǎn)焊
電池極帶使用的材質(zhì)包括純鋁帶、鎳帶、鋁鎳復合帶以及少量的銅帶等。電池極帶的焊接一般使用脈沖焊接機,隨著(zhù)IPG公司QCW準連續激光器的出現,其在電池極帶焊接上也得到了廣泛的應用,同時(shí)由于其光束質(zhì)量好、焊斑能夠做到很小,其在應對高反射率的鋁帶、銅帶以及窄帶電池極帶(極帶寬度在1.5mm以下)的焊接有著(zhù)獨特的優(yōu)勢。
4.動(dòng)力電池殼體與蓋板封口焊接
動(dòng)力電池的殼體材料有鋁合金和不銹鋼,其中采用鋁合金的多,一般為3003鋁合金,也有少數采用純鋁。不銹鋼是激光焊接性的材質(zhì),尤其304不銹鋼,無(wú)論是脈沖還是連續激光都能夠獲得外觀(guān)和性能良好的焊縫。
鋁及鋁合金的激光焊焊接性能根據采用焊接方式的不同而略有差異。除了純鋁和3系鋁合金采用脈沖焊接和連續焊接都沒(méi)有問(wèn)題,其他系列鋁合金選擇連續激光焊接方式,以減小裂紋敏感性。同時(shí),根據動(dòng)力電池殼體厚度選擇合適功率的激光器,一般殼體厚度1mm以下時(shí),可考慮采用1000W以?xún)葐文<す馄,厚度?mm以上需使用1000W以上單;蚨嗄<す馄。
小容量鋰電池常采用比較薄的鋁殼(厚度在0.25mm左右),也有18650之類(lèi)的采用鋼殼。由于殼體厚度的關(guān)系,此類(lèi)電池的焊接一般采用較低功率的激光器即可。使用連續激光器焊接薄殼鋰電池,效率可以提升5~10倍,且外觀(guān)效果和密封性更好。因此有逐漸取代脈沖激光器在這個(gè)應用領(lǐng)域的趨勢。
5.動(dòng)力電池模組及pack焊接
動(dòng)力電池之間的串并聯(lián)一般通過(guò)連接片與單體電池的焊接來(lái)完成,正負極材質(zhì)不同,一般有銅和鋁2種材質(zhì),由于銅和鋁之間采用激光焊接后形成脆性化合物,無(wú)法滿(mǎn)足使用要求,通常采用超聲波焊接外,銅和銅、鋁和鋁一般均采用激光焊接。同時(shí),由于銅和鋁傳熱均很快,且對激光反射率非常高,連接片厚度相對較大,因此需要采用較高功率的激光器才能夠實(shí)現焊接。