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        动力电池激光焊接的难点及解决方案

        编辑:新华鹏动力电池焊接工艺研发部来源:澳门吉尼斯人平台 浏览次数: 日期:2020年3月11日 10:21

        激光焊接作为一种高效精密的连接方式,具有明显的优势:加工效率高、加工精度高、热影响区小、焊件变形小、自动化水平高等等 。将激光焊接应用在汽车动力电池焊接上可以大大提高其安全性、可靠性和使用寿命。
        动力电池的激光焊接部位多,其质料主要是铝合金,少量部位接纳紫铜、镍等质料,还有极少数接纳不锈钢作为电池外壳,在这些材 料中,镍和不锈钢的激光焊接工艺相对较为简单,也更为成熟,但是铝合金和紫铜的激光焊接依然存在较多的难点。除质料特性的影 响之外,焊接接头的状态也会对焊接效果产生较大影响。
        待焊接的质料种类及状态
        一、待焊质料种类
        铝合金和紫铜作为待焊接的质料时,其通例方式的激光焊接效果不良的主要原因在于:
        ①两者对于光纤激光来说均属于高反质料,对光纤激光的吸取率不高,导致焊接过程稳定性较差;
        ②两者的导热性能较好,焊缝成型困难,易产生气孔。
        同时这两种质料也存在一定的差别,相对来说,铝合金对光纤激光的吸取率比紫铜的高,而紫铜的导热性能更优于铝合金的,所以两 者激光焊接难点的解决办法有相同的地方,也存在着一定的差别:
        1、铝合金
        1)、接纳相对较小的聚焦光斑(0.1mm~0.3mm)进行焊接;
        2)、焊接速度不能太低,控制在60mm/s以上;
        3)、接纳光纤-半导体激光复合焊接;
        4)、接纳摆动焊接。
        2)、紫铜
        1)、接纳较小的聚焦光斑(0.02mm~0.2mm)进行焊接;
        2)、焊接速度要快,建议100mm/s以上;
        3、接纳摆动焊接。
        二、待焊质料状态
        本文中所述的待焊质料状态是指质料的表面清洁度、预处理惩罚水平,这些情况均会导致焊缝质量变差,具体的结果表现及解决方案:
        1、质料表面有杂质
        难点表现:
        焊缝存在气孔,密封性不够,强度不够;
        焊缝有爆点,产物报废。
        解决方案:
        待焊质料焊接前需去除油污、水渍等杂质。
        2、铝合金表面氧化物未清理
        难点表现:
        焊缝气孔较多,密封性不够,强度不够;
        成型不稳定,良品率降低。
        解决方案:
        待焊质料焊前进行去氧化膜处理惩罚,然后尽快进行焊接。
        3、质料待焊处加工粗糙
        难点表现:
        成型不均匀,外观较差;
        容易出现焊漏,无密封性。
        解决方案:
        质料进行机加工处理惩罚,需平整无变形。
        焊缝所属部件类型及要求
        目前主流的汽车动力电池有三种,分别是方形电池、圆柱电池以及软包电池,最常用的是方形电池,并且它也是接纳激光焊接部 位最多的电池类型,另外两类电池市场份额以及激光焊接需求均相对要少很多。焊缝主要存在的问题是强度不够、密封性不够和成型 不好,导致这些问题的产生,其共性是因为焊接工艺选择不正确,别的还有待焊部位结构及其焊缝要求所导致的焊接难点,具体情况 及解决方案: 一、软包电池部件
        1、极耳/汇流排
        极耳/汇流排
        1)焊接难点:
        质料薄,多片叠焊易虚焊,导致强度不够,导电性不好。
        解决方案:
        控制来料平整度;
        设计优良性能的夹具,控制装夹间隙。
        2)焊接难点:
        焊缝连接宽度不够导致强度不够。
        解决方案:
        选用小纤芯光纤激光器,接纳摆动焊接。
        2、圆柱电池部件
        圆柱电池部件
        21700电池盖帽
        焊接难点:
        质料薄,易烧穿,强度达不到。
        解决方案:
        控制来料一致性;
        设计优良性能的夹具,控制装夹间隙;
        选用小纤芯光纤激光器,并用振镜高速(300mm/s以上)焊接。
        3、模组
        动力电池模组
        焊接难点:
        熔深要求较大,焊缝成型较差。
        解决方案:
        激光器纤芯选择50μm~100μm,使用较高功率进行高速(80mm/s以上)焊接。
        4、方形电池部件
        方形电池部件
        注液孔(左上)、翻转片(右上)、极柱(左下)、防爆阀(右下)
        焊接难点:
        气孔多,容易出现爆点,导致密封性不够。
        解决方案:
        提高待焊部位的清洁度;
        选用50μm纤芯的光纤激光器,焊接速度可适当提高。
        5、壳体封口
        壳体封口
        1)焊接难点:
        气孔多,容易出现爆点,导致密封性不够。
        解决方案:
        提高待焊部位的清洁度;
        选用50μm纤芯的光纤激光器,焊接速度可适当提高;
        选用小纤芯光纤激光器+半导体激光器进行复合焊接。
        2)焊接难点:
        方形焊缝四个拐角处容易烧穿,导致密封性不够。
        解决方案:
        选择加速性能更好的焊接平台;
        接纳较高的焊接速度,缩短拐角处激光的照射时间。
        3)焊接难点:
        焊缝成型不均匀,加工效率不够高。
        解决方案:
        选用小纤芯光纤激光器+半导体激光器进行复合焊接。
        6、汇流排
        汇流排
        1)焊接难点:
        质料薄,多片叠焊易虚焊,导致强度不够,导电性不好。
        解决方案:
        控制来料平整度;
        设计优良性能的夹具,控制装夹间隙。
        2)焊接难点:
        焊缝连接宽度不够导致强度不够。
        解决方案:
        选用小纤芯光纤激光器,接纳摆动焊接。
        7、侧板
        动力电池模组侧板
        焊接难点:
        焊接部位多,效率要求高。
        解决方案:
        选择高功率光纤激光器,进行远程扫描焊接。
        8、软连接
        1)焊接难点:
        质料薄,多片叠焊易虚焊,导致强度不够,导电性不好。
        解决方案:
        控制来料平整度;
        设计优良性能的夹具,控制装夹间隙。
        2)焊接难点:
        焊缝连接宽度不够导致强度不够。
        解决方案:
        选用小纤芯光纤激光器,接纳摆动焊接。

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