激光焊接技术对锂电池加工的应用

锂电池激光焊接电池广泛应用于各种电子设备、自放电小、无记忆效果、无污染等优点，广泛应用于各种电子设备(如手机、笔记本电脑、PDA、成为我国能源领域重点支持的数码相机、数码相机等。)和交通工具。

动力电池是指用于电动汽车的电池，相对于小容量电池（如手机、笔记本电脑电池等），具有较大的容量和输出功率，可用于电动汽车驱动电源和大型移动电源应用领域的二次电池。锂离子电池或电池组的加工和生产过程很多，包括防爆阀密封焊接、极耳焊接、软连接焊接、安全帽点焊、电池外壳密封焊接、模块和PACK激光焊接是焊接的较佳工艺。动力电池主要由纯铜、铝、铝合金、不锈钢等制成。特别是近年来新能源汽车的兴起3C数字储能产业是锂电池产业发展的三大驱动力。2016年，新能源汽车30.8 GWh需求超过3C到2017年，电力电池产量将成为锂电池较大的消费市场44.5GWh。储能电池具有巨大的发展潜力，但由于技术、政策等原因，仍处于市场引进阶段，相对滞后于动力电池。未来，随着技术的逐步成熟，储能市场也将成为推动锂电池消费的另一极。

随着全球能源危机和环境污染问题的日益突出，工业节能环保发展受到高度重视，新能源汽车爆炸式增长。2012年产量1.262017年，万辆增长至2017年。79.4年复合增长率高达1万辆99.4%79.4万辆和77.7同比增长1万辆53.6%和53.3%，产销同比增速分别增加2.1和0.3百分点。2017年新能源汽车市场占比。2.7%，比去年高0.9个百分点。中国已经超过美国，成为世界上较大的新能源汽车市场，连续三年生产和销量居世界第一。

锂电池激光焊接：

1、焊接电池防爆阀

电池防爆阀是电池密封板上的薄壁阀体。当电池内部压力超过规定值时，防爆阀体破裂，避免电池爆裂。安全阀结构巧妙，该工艺对激光焊接工艺要求极其严格。在连续激光焊接前，电池防爆阀的焊接采用脉冲激光焊接，通过焊点与焊点的重叠和覆盖实现连续密封焊接，但焊接效率低，密封性能相对较差。连续激光焊接可实现高速、高质量的焊接，保证焊接稳定性、焊接效率和良好的质量率。

2、电池极耳焊接

极耳通常分为三种材料，铝用于电池的正极（Al）镍是负极材料（Ni）材料或铜镀镍（Ni-Cu）材料。在动力电池的制造过程中，其中一个环节是将电池极耳与极柱焊接在一起。在二次电池的生产中，需要与另一个铝安全阀焊接。焊接不仅要保证极耳与极柱之间的可靠连接，还要求焊缝光滑美观。

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公司QCW随着准连续激光器的出现，它也广泛应用于电池极带的焊接中。同时，由于其光束质量好，焊点小，在处理高反射率的铝带、铜带和窄带电池极带（极带宽度）1.5mm焊接具有独特的优点。

4、动力电池壳与盖板密封焊接

动力电池的外壳材料为铝合金和不锈钢，其中铝合金较多，一般为3003铝合金，少数为纯铝。不锈钢是较好的激光焊接材料，特别是304不锈钢，脉冲和连续激光都能获得良好的外观和性能。

根据焊接方法的不同，铝和铝合金的激光焊接性能略有差异。除纯铝和3系列铝合金脉冲焊接和连续焊接外，其他系列铝合金较好选择连续激光焊接方法，以降低裂纹的敏感性。同时，根据动力电池外壳的厚度选择合适的动力激光器，一般外壳的厚度1mm以下可考虑1000W内单模激光器厚度为1mm以上需使用1000W上述单模或多模激光器。

小容量锂电池常采用比较薄的铝壳（厚度在0.25mm大约)，还有18650等钢壳。由于壳体厚度的原因，这类电池的焊接一般采用低功率激光。薄壳锂电池采用连续激光焊接，可提高效率5~10倍，外观效果和密封性更好。因此，脉冲激光器在这一应用领域有逐渐取代的趋势。

5、动力电池模块及pack焊接

动力电池之间的串并联一般通过连接器和单个电池的焊接完成，正负极材料不同，一般有铜和铝两种材料，由于铜和铝激光焊接形成脆性化合物，不能满足使用要求，通常采用超声焊接，铜、铜、铝、铝一般采用激光焊接。同时，由于铜和铝传热速度快，激光反射率高，连接器厚度相对较大，因此需要使用高功率激光器进行焊接。