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市场需求提升 大族再升级激光焊接工艺

来源:动力电池网 时间:2017-08-29

焊接技术广泛应用于锂电池电芯制造和电池的PACK 成组,其工艺水准直接将影响锂电池的导电性、强度、气密性、金属疲劳和耐腐蚀性等性能。

目前激光加工技术作为一种替代传统焊接技术已广泛应用于锂电制造设备之中。

在激光焊接技术领域,基于振镜扫描的激光焊接技术具有精度高,速度快,方便灵活等特点,在动力电池一致性和生产效率的提升上,具有突出优势;同时振镜系统安装在机械手上,易于实现自动化,可实现灵活的远程焊接。

扫描振镜激光系统主要由激光器、扩束镜、电机底座、振镜电机、X轴和Y轴反射镜和F-THETA聚焦镜等部件构成。在焊接电池模组、电芯软连接片、电池防 爆阀等工序上,有着广泛的应用。

目前市面上的扫描振镜激光焊接系统分为两种,一种是小功率激光扫描振镜焊接,通常指使用功率在1kW以下、以YAG脉冲激光器或光纤激光器作为焊接光源的焊接系统;另一种是高功率激光扫描振镜焊接,通常采用功率1kw以上的激光器作为焊接光源,搭配功率4~6kW 的光纤激光器的焊接系统,可高速穿透焊接厚度为2~3mm 的铝及铝合金。

其中小功率激光扫描振镜焊接系统在18650 电池及其模组制造的应用最为广泛,包括18650盖帽防爆阀焊接、盖帽铝圈焊接、盖帽电芯极耳焊接、模组汇流片焊接等几乎所有焊接工序等。

在18650盖帽--电芯极耳的焊接工艺上,大族激光推出的ST300高速时间分光激光焊接机,可以搭载数台振镜焊接系统,实现数倍的效率提升,通过激光器内高速振镜摆动将脉冲激光分配到数台振镜系统上,实现1 秒种4 个以上的电池极耳焊接。

相比于小功率激光扫描振镜焊接系统,高功率激光扫描振镜焊接系统在镜片材料、镜片的镀膜、散热结构、制造工艺和装配工艺等领域都有了更高的技术提升。主要表现在:首先由于镜片需要承受更高的功率,因此镜片需要具有很强的热稳定性,这就导致了镜片肖材选择更加单一,在高功率平场镜头及准直镜头的光学设计上难度也大大提高。

其次为了承受更大能量的激光,对镀膜工艺的要求也极为严格,需要更为专业的镀膜设备及更加合理的膜系。

最后由于激光功率很大,必然带来系统温度的升高,因此系统的冷却就成为重中之重,因为既要确保光学部件、电器部件的工作温度保持在合适的范围内,还要保证工作过程中的绝对可靠性及冷却线路布置的合理性和最优效果。

在全球范围内,具备生产和研发高功率激光扫描振镜焊接系统的企业仅5家左右,而国内拥有相关技术的企业仅大族激光一家。2015年,大族激光推出的首台自主研发的工业用 高功率激光振镜加工系统Dragon可适用于6kW以下光纤激光器的加工应用,主要应用领域为动力电池模组的激光焊接。


大族激光装备事业部总监刘昊指出,相较于传统的机械手臂激光焊接,扫描振镜激光焊接的最大优点是不受机械手臂电机速度限制,能够灵活实现平面内大范围任意曲线的高速焊接,体现了激光高速焊接的效率优势和工艺优势。

特别是高功率激光扫描振镜焊接系统,正在越来越多地成为动力电池大规模生产设备的选择,从模组焊接逐渐向其他电芯产品焊接应用发展,在未来的动力电池大规模制造中,激光焊接会有更加广泛和普遍的应用。

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