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动力电池激光焊技术“流向”

发布日期:2020-02-05 02:27 作者:bbin宝盈 点击:

  在动力电池制造过程中,激光焊接部位多,包括极耳、翻转片、封口、汇流排、PACK模组、注流孔封装等,可实现电池串并联。同时涉及到电芯、模组、PACK,还可以焊接钢、铝、铜、镍等多样化材料。

  方形电池上,激光焊主要是熔深焊接和脉冲焊接。软包电池上,则是脉冲焊。其原理是高能量密度的激光素利用热源进行焊接,可靠性好、接触电阻小、自动化程度高,能极大提升生产效率。

  激光焊优势是有效提高连接可靠性,利于模组轻量化,降低电池内阻,减少热量自身损耗。同时能不停机连续工作、焊接品质好、灵活性高。难点和痛点,是焊件装配精度高,且要求光束在工件上的位置不能有显著偏移。同时激光器及其相关系统的成本较高。

  目前市面上锂电激光焊设备厂家有大族激光、海目星、炫硕智造、泰德激光、思客琦、新宇智能等,其中大族激光、海目星等头部企业市场占比约30—40%。

  同时据高工锂电了解,宁德时代、比亚迪、国轩高科、亿纬锂能、松下、三星等锂电知名企业都有涉及使用激光焊。

  密封钉焊接,是用脉冲焊接,原因是间断性热输入,锡氢量少,效果好。密封钉焊接发展分两个阶段,第一阶段是7-8mm/s,第二个阶段是速度已达到30mm/s,未来还会更快。

  顶盖焊接,第一个阶段是普通头焊接,只能做到60-80mm/s,因为属于深熔焊,在焊接的过程中容易出现视孔,在视孔的尾端容易出现闭合,电子蒸汽怎么溢出来,容易造成表面的毛躁。

  第二个阶段是复合焊接和高频摆动焊接共用,能解决视孔的快速合闭问题,焊接速度得到极大提高。

  第三个阶段是像一些公司开始新尝试,比如海目星将环形光斑的焊接和复合焊接高速焊接,可做到300mm/s。

  连续焊接的特点是速度快,但容易形成热堆积,在瞬出的熔池冷却的过程中,没有微断裂。这其中连续激光焊接可达15mm/s,实物焊接可做到300mm/s。

  总的来说,锂电设备常用激光头和振镜激光加工头焊接、可实现S形、螺旋形等复杂轨迹的高速焊接,在增大焊缝结合面积的同时增强焊接强度。还可以在焊接过程中,连接MES系统,实时记录和调整焊接的各项参数,确保更稳定和更高质量的焊接。

  首先激光焊接的激光器功率越来越大。这样在锂电设备“降本增效”的趋势中,精密性要求将越来越高,焊接的位置准确度也可能越来越大。

  泰德激光总经理吴华安表示激光焊接在品质方面有更多可控性,焊接精度更高,未来将全面替代螺栓、胶粘等方式。

  例如锐科激光新出的3000W单模组连续光纤激光器,具有更高的光电转换效率(≥35%),更好、更稳定的光束质量,更强大的抗高反能力,保证在厚板切割方面达到更稳定、精密的切割效果。

  其次应用场景下的数据收集能力增强,控制激光焊接效果的能力增强。例如通过人工智能和大数据算法,进行三维模型仿真和智能预判焊接效果。

  比如大族激光采用高功率振镜配合机器人及6000W激光器组合,焊接质量好(焊缝剪切力>1000N,焊缝熔合深度满足0.5-2mm)。这套系统兼容多种规格型号的锂电池模组生产,并能实现快速切换。利用CCD寻址收集数据,定位准确;焊接监控,产品全程可追溯。

  代表是海目星激光,把由阿帕奇进口的2000W的光纤激光器集成为焊接设备,对电池铝盒进行满焊测试,达到了熔宽0.8mm-1.4mm,熔深0.6mm-1.1mm,翻边≤60μm,凸起值≤500μm的标准。

  海目星激光的激光焊设备可以做到连续稳定性生产。安全性方面,能确保操作,指令,数据等方面记录,有断电防护。灵活性上,激光焊能按照实际产品材质,工艺等要求进行定制化设计。

  值得注意的是,12月16-18日,由利元亨总冠名的2019高工锂电&电动车年会将在深圳机场凯悦酒店隆重举行,此次年会主题为“全球电动化的至暗时刻与远大前程”。500+锂电产业链上下游企业,800+企业高层将齐聚深圳。

  届时,针对激光器及激光焊在锂电池生产中的应用情况和发展趋势,细分行业领军人物将分享其真知灼见。

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