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激光焊接在鋰電池領(lǐng)域的多種應(yīng)用。
1、電池防爆閥焊接
電池的防爆閥是電池封口板上的薄壁閥體,當(dāng)電池內(nèi)部壓力超過規(guī)定值時(shí),防爆閥閥體,避免電池爆裂。安全閥結(jié)構(gòu)巧妙,這道工序?qū)す夂附庸に囈髽O為嚴(yán)格。沒有采用連續(xù)激光焊接之前,電池防爆閥的焊接都是采用脈沖激光器焊接,通過焊點(diǎn)與焊點(diǎn)的重疊和覆蓋來實(shí)現(xiàn)連續(xù)密封焊接,但焊接效率較低,且密封性相對較差。采用連續(xù)激光焊接可以實(shí)現(xiàn)高速高質(zhì)量的焊接,焊接穩(wěn)定性、焊接效率以及良品率都能夠得到保障。
2、電池極耳焊接
極耳通常分為三種材料,電池的正極使用鋁(Al)材料,負(fù)極使用鎳(Ni)材料或銅鍍鎳(Ni-Cu)材料。在動(dòng)力電池的制造過程中,其中的一個(gè)環(huán)節(jié)是將電池極耳與極柱焊接到一起。在二次電池的制作中需要將其與另外一鋁制的安全閥焊接在一起。焊接不僅要保證極耳與極柱之間的可靠連接,而且要求焊縫平滑美觀。
3、電池極帶點(diǎn)焊 電池極帶使用的材質(zhì)包括純鋁帶、鎳帶、鋁鎳復(fù)合帶以及少量的銅帶等。電池極帶的焊接一般使用脈沖焊接機(jī),隨著IPG公司QCW準(zhǔn)連續(xù)激光器的出現(xiàn),其在電池極帶焊接上也得到了廣泛的應(yīng)用,同時(shí)由于其光束質(zhì)量好、焊斑能夠做到很小,其在應(yīng)對高反射率的鋁帶、銅帶以及窄帶電池極帶(極帶寬度在1.5mm以下)的焊接有著獨(dú)特的優(yōu)勢。
4、動(dòng)力電池殼體與蓋板封口焊接
動(dòng)力電池的殼體材料有鋁合金和不銹鋼,其中采用鋁合金的,一般為3003鋁合金,也有少數(shù)采用純鋁。不銹鋼是激光焊接性的材質(zhì),無論是脈沖還是連續(xù)激光都能夠獲得外觀和性能良好的焊縫。使用連續(xù)激光器焊接薄殼鋰電池,效率可以提升5~10倍,且外觀效果和密封性更好。因此有逐漸取代脈沖激光器在這個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域的趨勢。
激光的脈沖波形
對于激光焊接機(jī)采用脈沖激光進(jìn)行焊接的加工,激光脈沖波形在脈沖激光焊接中是一個(gè)重要的問題。當(dāng)高強(qiáng)度的激光入射至材料的表面時(shí),金屬表面會(huì)將60%~98%的激光能量反射掉,且反射率隨表面溫度變化。因此,不同的金屬對于激光的反射率和激光的利用率都不一樣,要進(jìn)行有效的焊接就必須輸入不同波形的激光,這樣焊縫處的金屬組織才能在的方式結(jié)晶,形成與基體金屬一致的組織,才能形成高質(zhì)量的焊縫。國內(nèi)一般的機(jī)器都采用廉價(jià)的單波形激光電源,因此,其焊接的柔性較低,難以適應(yīng)多種模具材料的焊接,并且經(jīng)常要進(jìn)行返工,大大浪費(fèi)了焊接材料的時(shí)間,并可能造成模具的報(bào)廢。不同的金屬材料表面對激光的反射和吸收程度差別很大,而同一束激光對不同的金屬會(huì)產(chǎn)生不同的焊接效果,并影響其熔深、激光焊接機(jī)焊接速度、結(jié)晶速度和硬度,因此單一的矩形波焊接并不能解決不同的模具金屬焊接的要求