電動汽車不斷占據著各大新聞頭條，代表著未來十年的 重大預測發展趨勢之一。其中的道理十分明顯，因為(wei) 世界各國需要擺脫自身對石油燃料的依賴，而電動汽 車是顯而易見的解決(jue) 方案。

過去 10 年中，電動汽車受到世界各地環保衛士的廣泛青睞， 而隨著智能、時尚的高性能電動汽車的不斷的推出，電動汽車 也一直在迅速發生變化，例如特斯拉正在引領潮流並且推出多 款電動汽車。預計顯示，到 21 世紀 30 年代中期，電動汽車的 銷量將超過汽油 / 柴油車型。從(cong) 製造的角度來看，車輛的動力 模式實現由內(nei) 燃機向電動機的轉變。乘用車可以是插電式混合 動力汽車（PHEV）或純電動汽車（BEV），兩(liang) 種車輛均需要依 靠電池和電動機提供動力。這就需要為(wei) 大批量的電動汽車的生 產(chan) 進行全新組件的設計。幸運的是，目前工業(ye) 級的光纖激光器 是製造電池和電動機內(nei) 部核心組件的理想工具，這也刺激了對 光纖激光器的需求的大幅增長。

我們(men) 可以從(cong) 單個(ge) 鋰電池開始著手細化電動汽車對激光加工 的關(guan) 鍵需求。在圓柱形電池和方形鋰電池中，主要是由鋁箔 / 銅箔表麵塗敷的陽極塗層 / 陰極塗層構成。所以，涉及使用激 光器的首個(ge) 加工是極片切割。在傳(chuan) 統加工中，利用機械切割 / 衝(chong) 壓工藝可可完成該操作，但是激光加工在切割速度、成本和 質量方麵具有顯著優(you) 勢，因此目前該工藝普遍傾(qing) 向於(yu) 采用激光 切割。

在極片切割工藝中，需要對切割質量進行嚴(yan) 格的控製，包 括切割邊緣的毛刺、分層、顆粒飛濺和熱影響區等。單模連續 光纖激光器可更大高效地進行銅箔 / 鋁箔的切割，但實驗結果 表明當涉及到塗覆層的切割時，其並非最佳選擇。SPI 納秒脈衝(chong) 光纖激光器具有更高的峰值功率和 ~10ns 級的短脈衝(chong) ，目前可使用 SPI 200W-EP-Z 脈衝(chong) 光纖激光器進行高速帶塗覆層極片的 切割。在此應用中，使用 SPI 200W-EP-Z 脈衝(chong) 光纖激光器可以 達到 1m/s 以上的切割速度，同時也可以保證切割質量。

實際上 與(yu) 此同時，短波長以及超快等激光器也出現了相同的發展趨勢， 目的時進一步的提高電池極片的切割質量，但事實上需要付出 相應的更大的成本代價(jia) ，這與(yu) 製造商尋求提高加工速度並降低 總成本的主要驅動力相衝(chong) 突。 實際上，在電池的製造過程中也蘊含著眾(zhong) 多其他激光應用， 其中包括激光器焊接、清洗和鑽孔等。無論是圓柱電池還是方 殼電池，眾(zhong) 多獨立的電池均需要按照一定要求進行連接組成電 池模組，這其中就包括銅材或鋁材的 Busbar 的焊接。然而，極 耳材料的厚度和類型各不相同，並且這些材料的焊接通常充滿 挑戰性。因為(wei) 在此焊接中，需要將高反和高導熱材料（例如銅 或鋁）焊接至同種或者不同的材料上；並且，異種金屬材料的 焊接工藝也變得越來越常見。鑒於(yu) 電動車輛（EV）需要將數百 個(ge) （甚至數千個(ge) ）電池連接組裝成大電池模組，這些焊接接頭 需要確保高可靠性和重複性。同時，這些焊接接頭還需要兼具 良好的靜態強度和疲勞強度，以及出色的接觸電阻，避免各個(ge) 接頭的功率損耗影響電池組的整體(ti) 效率。傳(chuan) 統的解決(jue) 方案是使 用螺母和螺栓的機械件進行緊固，但是這樣會(hui) 增加重量和成本。 幸運的是，激光焊接可為(wei) 未來的電池模組的連接提供更優(you) 的解 決(jue) 方案。

圓柱電池模組的焊接方式主要采用點焊。實際上，此應用 的最初的研發主要集中在千瓦級多模激光器上，但是焊接成功 的可能性受限。因為(wei) ，在千瓦級多模激光器焊接過程中產(chan) 生的 焊縫通常輸入能量過多、整體(ti) 熱輸入控製效果差、焊縫外形和 熔深不一致，更嚴(yan) 重的是，會(hui) 產(chan) 生大量焊渣飛濺。針對集成商生產(chan) 中的遇到的各種挑戰，SPI 已經開發出完美的解決(jue) 方案。因為(wei) 焊接的材料比較薄，並且要求嚴(yan) 格的對輸入的能量進行控製，所 以 SPI 的納秒焊接工藝可以提供理想的解決(jue) 方案。實際上，僅(jin) 使用 100W 的脈衝(chong) 激光器即可在實現 300um 厚度的銅材或者鋁材的出色 焊接。另外，使用 SPI 螺旋點焊技術也可以非常方便的進行多焊點 的加工。總之，和千瓦級多模激光器進行加工對比，SPI 脈衝(chong) 激光 器可以精確的控製能量的輸入，尤其可以嚴(yan) 格的控製熔深。

SPI 近期推出的高功率單模連續 2kW 光纖激光器可利用擺動焊 接技術進行較厚金屬材料的高速焊接。該技術可以根據實際應用的 需求通過快速擺動聚焦光斑得到要求尺寸的焊縫，無需考慮聚焦光 斑的尺寸，並且可以精確控製焊縫的寬度和深度。擺動焊接技術也 利於(yu) 對熱輸入的控製，和保證熔池的穩定性。單模激光器配合擺動 焊接技術通常可以得到非常好的焊縫外觀，並且可以減少焊接過程 中產(chan) 生的飛濺。目前，SPI 2kW 單模光纖激光可以輕鬆實現 2mm 厚 度的銅或鋁的穿透焊。

在電動汽車生產(chan) 中，激光的另外一項重要應用是電動機定子 上銅 Hairpin 的清洗和焊接。這些 Hairpin 外層通常塗有絕緣材料， 所以需要在焊接前予以清除。傳(chuan) 統的工藝是使用鋼絲(si) 刷等機械方 式進行清除，但是此工藝清除的結果難以控製，並且需要頻繁的 進行設備維護。實驗表明，使用 SPI 納秒脈衝(chong) 光纖激光器也可以 有效的進行 Hairpin 絕緣層的清除，從(cong) 而為(wei) 後續焊接工藝做好準備。

電動汽車定子中矩形的銅 Hairpin 通常具有各種外形和尺寸。 目前的焊接方式是采用高功率連續多模激光器在 4~6kW 功率左右進 行焊接，但是該焊接方案目前還存在其他問題，包括需要盡可能的 減少飛濺和控製熱影響區，以防灼燒離焊接區域僅(jin) 幾毫米的絕緣層。 測試結果表明，SPI 2kW 單模光纖激光器配合擺動焊接技術可以提 供替代方案，因為(wei) 此工藝可以更精確的控製能量輸入並有效的減少 飛濺。

本文僅(jin) 列舉(ju) 了部分示例，但希望能夠反映出電動汽車行業(ye) 對激 光材料加工的依賴性和激光加工的可靠性。毫無疑問，電動汽車製 造產(chan) 能的提升也會(hui) 影響未來幾十年內(nei) 對工業(ye) 激光器的需求。