在激光技術(shù)出現(xiàn)之前，電池行業(yè)一直采用傳統(tǒng)機(jī)械加工，與傳統(tǒng)機(jī)械加工相比，激光加工具有諸多優(yōu)勢(shì)，逐漸被鋰離子電池生產(chǎn)廠(chǎng)家認(rèn)可，可用于金屬箔分條、金屬箔切割、隔離膜切割，還可用于極耳、電芯外殼、封釘、軟連接、防爆、閥門(mén)、電池模組的焊接等。
鋰電池自1990年問(wèn)世以來(lái)，憑借高能量密度、高電壓、環(huán)保、長(zhǎng)壽命、快速充電等優(yōu)勢(shì)，受到3C數(shù)碼、電動(dòng)工具等行業(yè)的青睞，對(duì)新能源汽車(chē)行業(yè)的貢獻(xiàn)尤為突出。近年來(lái)，新能源汽車(chē)異軍突起，相較于傳統(tǒng)燃油汽車(chē)，新能源汽車(chē)采用鋰電池作為動(dòng)力源，作為為新能源汽車(chē)提供動(dòng)力源的鋰離子電池行業(yè)，市場(chǎng)潛力巨大。
鋰離子電池（Li-ion Battery）
鋰離子電池又稱(chēng)為鋰離子電池，是一種二次電池（可充電電池），主要依靠鋰離子在正極和負(fù)極之間的移動(dòng)來(lái)工作。鋰電池作為一種新型清潔能源，不僅可以為新能源汽車(chē)提供動(dòng)力，還可以為電動(dòng)火車(chē)、電動(dòng)自行車(chē)、高爾夫球車(chē)等各種產(chǎn)品提供動(dòng)力。
本文將為您介紹動(dòng)力電池制造中的激光技術(shù)，并解釋為什么鋰電池制造要使用激光切割系統(tǒng)和激光焊接系統(tǒng)。
激光切割系統(tǒng)
鋰離子電池的生產(chǎn)由一個(gè)個(gè)工序緊密相連，一般來(lái)說(shuō)，鋰電池的生產(chǎn)包括3個(gè)部分：極片制造、電芯制造、電池組裝，而在這3大工序中，激光切割是其中的關(guān)鍵工序之一。
鋰離子電池加工過(guò)程對(duì)切割機(jī)的精度、可控性要求較高，在使用過(guò)程中，模切刀不可避免地會(huì)出現(xiàn)磨損，進(jìn)而掉粉塵、產(chǎn)生毛刺，從而可能引發(fā)電池過(guò)熱、短路、爆炸等危險(xiǎn)問(wèn)題。為了避免危險(xiǎn)，使用激光切割機(jī)更為合適。
與傳統(tǒng)機(jī)械切割機(jī)相比，激光切割系統(tǒng)具有無(wú)刀具磨損、切割形狀靈活、邊緣質(zhì)量控制、精度更高、運(yùn)行成本更低等優(yōu)勢(shì)，有利于降低制造成本，提高生產(chǎn)效率，大大縮短新產(chǎn)品模切周期。
鋰電池作為新能源汽車(chē)的核心部件，直接決定了整車(chē)的性能，隨著新能源汽車(chē)市場(chǎng)的逐漸爆發(fā)，未來(lái)激光切割機(jī)將擁有巨大的市場(chǎng)潛力。
激光焊接系統(tǒng)
動(dòng)力電池作為新能源汽車(chē)的核心部件，其品質(zhì)直接決定了整車(chē)的性能。鋰離子電池制造設(shè)備一般包括前端設(shè)備、中端設(shè)備、后端設(shè)備3類(lèi)，設(shè)備的精度和自動(dòng)化水平將直接影響產(chǎn)品的生產(chǎn)效率和一致性。激光焊機(jī)作為傳統(tǒng)焊接方式的替代，在鋰離子電池制造設(shè)備中得到了廣泛的應(yīng)用。
激光焊接機(jī)是動(dòng)力電池生產(chǎn)線(xiàn)的重要組成部分，其原理是利用高能量密度的激光束作為熱源的一種高效精密焊接方法，與傳統(tǒng)焊接相比，激光焊接具有熔深深、速度快、變形小、對(duì)焊接環(huán)境要求低、功率密度高、不受磁場(chǎng)影響、不受導(dǎo)電材料限制、無(wú)需真空等諸多優(yōu)勢(shì)，被廣泛應(yīng)用于高端精密制造領(lǐng)域，尤其是新能源汽車(chē)和動(dòng)力電池行業(yè)。
從鋰離子電池電芯制造到電池組組裝，焊接是一個(gè)非常重要的制造工藝。鋰電池的導(dǎo)電性、強(qiáng)度、氣密性、金屬疲勞性和耐腐蝕性是典型的電池焊接質(zhì)量評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。焊接方法和焊接工藝的選擇將直接影響電池的成本、質(zhì)量、安全性和一致性。接下來(lái)，STYLECNC將帶您了解激光焊接系統(tǒng)在鋰電池領(lǐng)域的各種應(yīng)用。
電池防爆閥焊接
電池的防爆閥是電池封板上的薄壁閥體，當(dāng)電池內(nèi)壓超過(guò)規(guī)定值時(shí)，防爆閥閥體破裂，防止電池炸裂。安全閥結(jié)構(gòu)巧妙，而這一工藝對(duì)激光焊接工藝要求極其嚴(yán)格。在采用連續(xù)激光焊接之前，電池防爆閥采用脈沖激光焊接，通過(guò)焊點(diǎn)與焊點(diǎn)的搭接覆蓋實(shí)現(xiàn)連續(xù)封口焊接，但焊接效率低，密封性相對(duì)較差。連續(xù)激光焊接可實(shí)現(xiàn)高速高質(zhì)量焊接，焊接穩(wěn)定性、焊接效率和良率均能得到保證。
電池極耳焊接
極耳通常分為3種材質(zhì)，電池正極采用鋁（Al）材質(zhì)，負(fù)極采用鎳（Ni）材質(zhì)或鍍銅鎳（Ni-Cu）材質(zhì)。在動(dòng)力電池制造過(guò)程中，其中一道工序就是將電池極耳與極柱焊接在一起。在二次電池生產(chǎn)中，需要與另一塊鋁制安全閥進(jìn)行焊接。焊接不僅要保證極耳與極柱的可靠連接，還要求焊縫光滑美觀(guān)。
電池極片點(diǎn)焊
電池電極帶所用材料有純鋁帶、鎳帶、鋁鎳復(fù)合帶、還有少量的銅帶。電池電極帶的焊接一般采用脈沖焊機(jī)，隨著IPG公司的QCW準(zhǔn)連續(xù)激光器的出現(xiàn)，也在電池電極帶焊接中得到廣泛的應(yīng)用，同時(shí)由于其光束質(zhì)量好，焊接光斑可以很小，在處理高反率鋁帶、銅帶及窄帶電池極帶（極帶寬度小于1.5mm).
動(dòng)力電池外殼與蓋板密封焊接
動(dòng)力電池外殼材料有鋁合金和不銹鋼，其中鋁合金用得最多，一般為3003鋁合金，少數(shù)采用純鋁。不銹鋼是激光焊接性最好的材料。無(wú)論是脈沖還是連續(xù)激光，都能得到外觀(guān)和性能良好的焊縫。采用連續(xù)激光焊接薄殼鋰電池，效率可提高5~10倍，外觀(guān)效果和密封性能更佳。因此，在該應(yīng)用領(lǐng)域有逐步取代脈沖激光的趨勢(shì)。
動(dòng)力電池模組及PACK焊接
動(dòng)力電池之間的串并聯(lián)一般都是通過(guò)連接片與單體電池的焊接來(lái)完成的。正負(fù)極的材料是不一樣的，一般有銅和鋁2種材料。由于銅和鋁通過(guò)激光進(jìn)行焊接，會(huì)形成脆性化合物，為了滿(mǎn)足應(yīng)用要求，通常采用超聲波焊接，而銅與銅、鋁與鋁一般采用激光焊接。同時(shí)由于銅和鋁導(dǎo)熱很快，對(duì)激光的反射率非常高，而且連接片的厚度比較大，所以需要采用功率較大的激光來(lái)實(shí)現(xiàn)焊接。
由此可見(jiàn)激光焊接在眾多的焊接方法中已經(jīng)脫穎而出。首先，激光焊接能量密度高，焊接變形小，熱影響區(qū)小，可以有效提高零件的精度，焊縫光滑無(wú)雜質(zhì)，均勻致密，無(wú)需額外的打磨工作；其次，激光焊接可以精確控制，光斑小，定位精度高，容易配合機(jī)械臂實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，提高焊接效率，減少工時(shí)，降低成本；另外，激光焊接薄板或細(xì)徑絲材，不會(huì)像電弧焊那樣容易產(chǎn)生回流現(xiàn)象。并且可焊材料范圍廣，可以實(shí)現(xiàn)不同材料之間的焊接。
趨勢(shì)
目前，新能源行業(yè)的快速發(fā)展帶動(dòng)了鋰電池行業(yè)和鋰電池設(shè)備制造業(yè)的同步增長(zhǎng)，為激光切割機(jī)、激光焊接機(jī)、激光雕刻機(jī)在鋰電池市場(chǎng)的大規(guī)模應(yīng)用提供了良好的土壤。可以預(yù)見(jiàn)，隨著新能源市場(chǎng)的不斷發(fā)展，品質(zhì)要求的逐步提高，激光技術(shù)的不斷進(jìn)步，未來(lái)將有更多的激光切割機(jī)、激光焊接機(jī)能夠應(yīng)用在鋰電池市場(chǎng)，更多的激光機(jī)制造商能夠從鋰電池行業(yè)中獲益。
