用於高品質車載鋰電池的先進激光焊接技術

汽車零部件的量產(chan) 對品質和穩定性的要求極高，通常要求Cpk＞1.67。特別是車載鋰電池中，飛濺的混入，可能導致起火事故。UW獨有的複合激光焊接技術，實現幾乎無飛濺的激光焊接，進一步減少焊接缺陷，滿足客戶嚴(yan) 格的質量要求。

”

最新的資料顯示，以中國為(wei) 首的新能源汽車，銷售量已經超過850萬(wan) 台，這樣的普及率已經遠遠超過了日本車企的預期，甚至有些車企把新能源電動車的計劃再提前了5年。

點擊進入看圖評論

普及率的急速擴大，有環境問題和新能源補貼的因素。同時，作為(wei) 新能源汽車的成本大頭，鋰電池價(jia) 格的快速下降，不可燃電池材料的普及和高品質激光技術的普及均是推動新能源汽車普及率的重要因素。聯贏激光是國內(nei) 較早從(cong) 事研發、生產(chan) 動力電池激光焊接設備的廠商之一，目前幾乎向全球所有頭部鋰電池製造商提供高質量的激光焊接設備及自動化解決(jue) 方案。

激光焊接的必然性

全麵保證車載電池安全，無焊接缺陷的極高品質、高穩定性的生產(chan) 必不可少。全世界範圍的新能源汽車普及潮流中，成本競爭(zheng) 越來越激烈，不光是設備的成本，通過激光技術進一步減少電池本身的部件數量，也是競爭(zheng) 力的關(guan) 鍵。激光焊接通過消減部件和簡化製造方法，能徹底消減電池生產(chan) 成本，進一步提高鋰電池產(chan) 品的競爭(zheng) 力。

車載用部件品質Cpk

Cpk是表示工程能力的數值，對於(yu) 高品質、大批量生產(chan) 的車企來說，是非常重要的指標。與(yu) 不良率的關(guan) 係中，3σ管理的不良率0.27%為(wei) Cpk=1，6σ管理為(wei) Cpk=2，車企一般要求Cpk≥1.67，換算成不良率的話，是0.000057%以下的極其嚴(yan) 格的品質和穩定性。

高品質激光焊接

為(wei) 了滿足電池的高質量、高接合強度和低接合電阻，原理上能夠避免製造缺陷的技術是必不可少的。深熔焊保證有效的焊接熔深，熱傳(chuan) 導焊的預熱作用，能夠維持匙孔的開口狀態，保證順暢排出內(nei) 部氣體(ti) ，而不產(chan) 生焊接飛濺。與(yu) 此同時，也能讓熔池緩慢冷卻，在氣體(ti) 排出之前，液態金屬不凝固，防止內(nei) 部氣孔的產(chan) 生。

隨著激光技術的進步，運用這個(ge) 基本原理的雙纖芯方式、多光束方式、擺動焊接方式等正在快速的普及。特別是迄今為(wei) 止傳(chuan) 統激光器難以焊接的銅-鋁等異種金屬焊接，可以通過這種激光實現高品質焊接。

點擊進入看圖評論

目前，聯贏激光在輕型手持式擺動焊接頭方麵也取得了很好的進展，如上圖所示，即使需要焊接的工件有0.3mm的間隙，也能實現穩定的焊接。

點擊進入看圖評論

Wobble和擺動焊接的方式，根據實際的用途和目的，可以調整相關(guan) 參數，實現各種熔池形狀的焊接，減少氧化，進而獲得非常好的焊接質量。聯贏激光通過改良擺動方式，在鋁材和不鏽鋼產(chan) 品的焊接，即使間隙0.5mm也可以實現穩定、簡單的焊接，容器的密封性也很好。對於(yu) 小批量生產(chan) ，手持式焊接方法是非常好的方式。

複合焊接方式

複合焊激光器通常被認為(wei) 是簡單的2種激光器的組合，但是激光器變成兩(liang) 種，意味著控製因子的成倍增加，而且還需要考慮複合激光焊接頭帶來的調節變化因子。所以，為(wei) 了得到最優(you) 的激光焊接條件，有時候需要資深的複合焊接工藝工程師的知識、技術和經驗。

但是，控製因素越多，以前不能解決(jue) 的焊接問題現在被解決(jue) 的概率越大。在UW，根據多年的複合焊接應用經驗，複合焊接成套係統的製作已經非常成熟，能夠非常快速的找到最優(you) 的焊接條件，包括UW的焊接工藝工程師團隊已經積累了非常豐(feng) 富的經驗和技術成果，能夠很好的解決(jue) 複雜的複合焊接工藝問題。

點擊進入看圖評論

車載用電池的主要焊接部件

車載用電池一般有方殼電池、圓柱電池、軟包電池3種，鋁和銅是其主要構成的金屬材料，UW為(wei) 所有類型的電池提供激光設備及解決(jue) 方案。

點擊進入看圖評論

方殼電池和圓柱電池主要激光加工部件示意圖

封口焊接

作為(wei) 車載電池最難也要求最嚴(yan) 格的的部件，主要解決(jue) 如下幾個(ge) 問題。

① 無內(nei) 部飛濺

② 無內(nei) 部氣孔

③ 接合部分牢固的焊接

聯贏使用半導體(ti) 激光器複合光纖激光器的方法，解決(jue) 上述全部問題。

點擊進入看圖評論

單光纖和複合焊的封口焊接比較

特別是封口部分，通常的激光焊接很難覆蓋由於(yu) 接合偏差導致的間隙和台階。UW的複合焊接方法封口位置焊接強度很高，幾乎沒有接合不良的情況，為(wei) 降低電池製造商的產(chan) 品不良導致的成本增加做出了巨大的貢獻。

極餌焊接

UW通過特有的納秒激光器，在電腦用的圓柱電池（a）和軟包電池的極餌（b）焊接中，實現了類似電阻焊形狀的接合（c），實現了不產(chan) 生內(nei) 部飛濺的、漩渦狀的激光微焊接方法，為(wei) 不燃燒的電池批量化生產(chan) 做出了貢獻。

點擊進入看圖評論

與(yu) 電阻焊相比，不良率極低，強化品質的同時，有效降低電池製造商的成本。

密封釘焊接

電池注液完成後需要馬上激光焊接密封，但是注液殘留在焊接區域，會(hui) 造成焊接不良的問題。同樣使用相同的納秒激光器，預先對注液口周圍進行激光清洗，然後馬上進行複合激光焊接，能夠得到鱗狀的焊縫和平整光滑的外觀。另外，鋁的導熱率很高，如果熔融鋁內(nei) 部有微小氣孔的話，氣體(ti) 溢出後會(hui) 很快凝固，不會(hui) 形成這樣的類似鏡麵外觀。

UW的複合焊接方法，實現了無氣孔焊接。另外，在密封釘焊接中，UW通過焊接條件優(you) 化的方式，不斷的朝Cpk≥1.67的方向努力。

點擊進入看圖評論

密封釘激光焊接比較

極柱、BUS BAR等異種材料焊接

如果可以實現異種金屬的高強度焊接，就不需要昂貴的複合金屬，對降低電池的成本很有效。銅和鋁的化合物很脆，銅和鋁的接合區域容易產(chan) 生裂紋，所以，可以通過攪拌化合物，使其分散的方式來得到更高強度的焊接。

軟連接（超聲波焊＋複合焊）

用超聲波將8~10μｍ厚的幾十層銅箔/鋁箔接合後，在焊接到厚的電極上，從(cong) 背麵用激光複合焊接，可以實現無飛濺，高強度，低電阻的部件連接。

這種方法補償(chang) 了僅(jin) 靠超聲波焊接可能會(hui) 出現的連接區域剝離的問題，在純超聲波焊接中，接頭的磨損可能會(hui) 導致連接區域出現剝離的現象。通過複合激光焊接的輔助，可以實現無剝離的高品質焊接要求。

點擊進入看圖評論

超音波＋Hybrid集電體(ti) 溶接（裏麵）

另外，如果用純超聲波焊接厚銅板的話，焊接頭負荷很大，磨損很嚴(yan) 重。

超聲波加激光複合焊的方式，超聲波的主要作用是將厚板和箔連接在一起，消除間隙。因此，不需要加很大的壓力來實現熔融銅材的焊接，超聲波焊接頭的使用壽命將大大延長，運行成本也就大大消減了。

UW不是與(yu) 各類硬件敵對，而是找到優(you) 點，結合優(you) 點，再共同利用的思想。這也是UW名字的由來UNITED　WINNER（聯合共贏）的基本思想。

QCQ（Quick、低Cost、高Quality）

UW強大的產(chan) 品競爭(zheng) 力和豐(feng) 富的技術積累，能為(wei) 客戶提供合理、快速的服務。UW開發了激光複合焊等原理上不產(chan) 生不良的激光焊接方法，推出包含量產(chan) 實際激光條件和工藝訣竅的多種鋰電池激光設備。並且在焊接實驗室設置了幾十個(ge) 工位，滿足客戶各類樣品製作、驗證工作，甚至保密的實際產(chan) 品焊接驗證。

通過這些，電池製造商能將重要的資源投入到電池產(chan) 品的本身競爭(zheng) 力上，有的電池製造商能夠集中精力開發新的電池，進行結構改良或者材料改良開發，僅(jin) 僅(jin) 一年，就實現新電池的量產(chan) 。

1KW藍光激光器應用

藍光激光器應用

鋰電池軟連接的焊接，很多公司是使用超聲波和電阻焊，這些焊接為(wei) 了確保加壓的部分，需要比較大的空間。藍光激光器可以作為(wei) 軟連接焊接的另一個(ge) 方法，而且藍光激光焊接不需要加壓空間和電極，可能能夠實現電池容量的增大和部件數量的減少，有助於(yu) 突破電池尺寸的小型化壁壘。

藍光複合擺動焊接

電極部分用擺動焊接是一個(ge) 很好的焊接方法。通過在擺動焊接頭上增加藍光激光，可以獲得表麵粗糙度更小，無氣孔，幾乎沒有飛濺的高品質焊接。

點擊進入看圖評論