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激光焊接在鋰電池領域的多種應用。
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規(guī)定值時,防爆閥閥體,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。沒有采用連續(xù)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,通過焊點與焊點的重疊和覆蓋來實現(xiàn)連續(xù)密封焊接,但焊接效率較低,且密封性相對較差。采用連續(xù)激光焊接可以實現(xiàn)高速高質量的焊接,焊接穩(wěn)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。在動力電池的制造過程中,其中的一個環(huán)節(jié)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。
3、電池極帶點焊 電池極帶使用的材質包括純鋁帶、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IPG公司QCW準連續(xù)激光器的出現(xiàn),其在電池極帶焊接上也得到了廣泛的應用,同時由于其光束質量好、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)的焊接有著獨特的優(yōu)勢。
4、動力電池殼體與蓋板封口焊接
動力電池的殼體材料有鋁合金和不銹鋼,其中采用鋁合金的,一般為3003鋁合金,也有少數(shù)采用純鋁。不銹鋼是激光焊接性的材質,無論是脈沖還是連續(xù)激光都能夠獲得外觀和性能良好的焊縫。使用連續(xù)激光器焊接薄殼鋰電池,效率可以提升5~10倍,且外觀效果和密封性更好。因此有逐漸取代脈沖激光器在這個應用領域的趨勢。
激光的脈沖波形
對于激光焊接機采用脈沖激光進行焊接的加工,激光脈沖波形在脈沖激光焊接中是一個重要的問題。當高強度的激光入射至材料的表面時,金屬表面會將60%~98%的激光能量反射掉,且反射率隨表面溫度變化。因此,不同的金屬對于激光的反射率和激光的利用率都不一樣,要進行有效的焊接就必須輸入不同波形的激光,這樣焊縫處的金屬組織才能在的方式結晶,形成與基體金屬一致的組織,才能形成高質量的焊縫。國內一般的機器都采用廉價的單波形激光電源,因此,其焊接的柔性較低,難以適應多種模具材料的焊接,并且經常要進行返工,大大浪費了焊接材料的時間,并可能造成模具的報廢。不同的金屬材料表面對激光的反射和吸收程度差別很大,而同一束激光對不同的金屬會產生不同的焊接效果,并影響其熔深、激光焊接機焊接速度、結晶速度和硬度,因此單一的矩形波焊接并不能解決不同的模具金屬焊接的要求