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闪光焊接在锂电池领域的使用

日期:2018-5-28 17:10:56

闪光焊接在锂电池领域的使用

锂离子电池由于具有比能量高、循环寿命长、自放电小、电气化记忆效应和净化等优点,科普应用于各种电子设备(如移动电话、笔记本电脑、PDA、多少相机及数据摄像机等)以及交通工具(吉普车、机关自行车、机关汽车等)上,成为我国能源领域重点支持的高新技术产业。

动力电池指应用于电动车的电池,是相对于小容量电池(如手机、笔记本电脑电池等)这样一来的,具有较大的产量和输出功率,可用于电动车辆驱动电源及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制造工序非常多,而其中有多道工序,如防爆阀密封焊接、极耳焊接、软连接焊接、安全帽点焊、电池壳体密封焊接、模组及PACK焊接都以闪光焊接为最佳工艺。动力电池用于焊接的材料主要有纯铜、铝及铝合金、不锈钢等。

图片 1 闪光焊接在锂电池中的应用

闪光焊接应用市场分析--锂电

闪光焊接应用市场分析--锂电

图表来源:OFweek研究中心

1、电池防爆阀焊接

电池的防爆阀是电池封口板上的薄壁阀体, 顶电池内部压力超过规定值时, 防爆阀阀体破裂, 避免电池爆裂。安全阀结构巧妙,这道工序对激光焊接工艺要求极为严格。没有采用连续激光焊接之前,电池防爆阀的焊接都是利用脉冲激光器焊接,穿过焊点与焊点的交汇和覆盖来促成持续密封焊接,但焊接效率较低,且密封性相对较差。利用连续激光焊接可以实现迅速高质量的焊接,焊接稳定性、焊接效率以及良品率都能够得到保护。

2、电池极耳焊接

极耳通常分为三种资料,电池的正极使用铝(Al)资料,负极使用镍(Ni)资料或铜镀镍(Ni-Cu)资料。在动力电池的制作过程中,其中的一个环节是将电池极耳与极柱焊接到一起。在二次电池的制造中要求将他与另外一铝制的安全阀焊接在总共。焊接不仅要保证极耳与极柱之间的保险连接,而且要求焊缝平滑美观。

3、电池极带点焊

电池极带使用的材料包括纯铝带、镍带、铝镍复合带以及少量之铜材带等。电池极带的焊接一般使用脉冲焊接机,随着IPG企业QCW准连续激光器的出现,他在电池极带焊接上也得到了普遍的使用,同时由于他光束质量好、焊斑能够做到很小,他在应对高反射率的铝带、铜带以及窄带电池极带(极带宽度在1.5mm以下)的焊接有着特别之攻势。

4、动力电池壳体与盖板封口焊接

动力电池的壳体材料有铝合金和不锈钢,其中采用铝合金的最多,普通为3003铝合金,也有个别用到纯铝。不锈钢是激光焊接性最好的材料,尤其304不锈钢,不论脉冲还是继承激光都能够获得外观和总体性良好的焊缝。

铝及铝合金的烛光焊焊接性能根据采用焊接方式的不同而略有区别。除了纯铝和3系铝合金采用脉冲焊接和继承焊接都没有问题,其它系列铝合金最优选择连续激光焊接方式,以调减裂纹敏感性。同时,根据动力电池壳体厚度选择适合功率的激光器,普通壳体厚度1mm以下时,可考虑采取1000W以内单模激光器,厚度在1mm上述需采取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控制),也有18650等等的运用钢壳。鉴于壳体厚度的关联,该系电池的焊接一般采用较低功率的激光器即可。采用连续激光器焊接薄壳锂电池,效率可以提升5~10倍,且外观效果和密封性更好。于是有逐渐取代脉冲激光器在这个应用领域的大势。

5、动力电池模组及pack焊接

动力电池之间的串并联一般通过联网片与单体电池的焊接来形成,正负极材质不同,普通有铜和铝2种材料,鉴于铜和铝之间采用激光焊接后形成脆性化合物,无法满足使用要求,一般采用超声波焊接外,铜和铜、铝和铝一般均衡采取激光焊接。同时,鉴于铜和铝传热均很快,且对激光反射率非常高,联网片厚度相对较大,于是需要采取较高功率的激光器才能够实现焊接。

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