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动力电池锂电池极耳激光焊接工艺应用

　　相较于传统极耳焊接、极片切割模式而言，激光焊接、激光切割模式可以实现自动化操作，并解决毛刺、露白、掉粉等一系列问题，为锂电池性能的提升提供依据。因此，从激光加工技术的应用入手，探究极耳焊接与极片切割工艺具有非常突出的现实意义。

　　激光焊接主要是将高能量密度激光束作为热源，在功率密度小于104——105W/cm2时，经热传导加热工件表面，进行缓慢焊接，焊接熔深较浅；或者在功率密度超过105—107W/cm2时，通过控制激光脉冲峰值功率、宽度、重复频率、能量促使工件熔化并形成特定熔池，进行快速焊接，焊接熔深较大。

　　激光切割主要指利用激光切割材料，需要借助光学器件，引导输出高功率激光束。同时根据激光器内运动控制系统跟踪待切割工件轨迹，对准材料聚焦激光束，促使材料发生熔化、蒸发、燃烧、吹散等反应，获得表面光洁度较高的边缘。

　　激光焊接在极耳焊接中的应用：焊接装置选择，根据极耳焊接要求，焊接加工者可选择半自动焊接装置或全自动焊接装置。前者主要为手持式激光焊接机，以迅镭激光焊接一体式手持激光焊接机、IPG单模光纤激光器为例，其主要为圆盘结构，每间隔90°进行了V型槽开设，V型槽内可放置电池圆柱体零件，压紧零件后聚焦激光束至焊接部位，每焊接一个零件进行90°的转动，第二个焊接点则转动0.50mm；后者则是通过直筒漏斗方式上料，每经过一个“圆坑”、V型槽分别自动放入电池盖、待焊接电池主体，进行自动焊接。常用的激光焊接装备为SOUPACT紧凑型激光拼焊设备。

　　焊接参数设置：考虑到当前软包锂离子电池为多种负极铝与铜汇流片焊接模式，铜极耳厚度在0.2–0.5mm左右，铝极耳焊接厚度在0.2——0.6mm左右。因此，在激光焊接极耳时，需要设定激光波长为1064nm，激光功率为110W——200W，光斑28μm，激光扫描速度与脉冲频率分别为500mm/s、200kHz，重复频率为0.4——20MHz，脉冲宽度为50–120ns。并控制极耳焊接缝隙宽度在1.2——2.4mm内，焊接缝隙深度在1.2——1.8mm内。同时保证极耳宽度精度与极耳间距精度、极耳高度精度均小于等于±0.15mm。

　　焊接过程控制，在极耳激光焊接过程中，半自动焊接方法应用较少，以全自动焊接较为常见。

　　在全自动焊接过程中，焊接流程如下：如图1所示，首先需要启动装置，开展待焊接零部件位置的检测，只有电池盖、待焊接电池主体均处于正确位置，方可启动焊接、转平、下料、移位等工序。

　　其次，在确定焊接零部件位置正确后，需要完成极耳的自动转平操作。因电池主体为自动放入，无法保证极耳处于水平位置，此时，就需要利用光电检测方式，待极耳转入水平位置后自动停止，保证后续压紧、焊接操作正常开展。同时因极耳对焊接平直度具有较高的要求，需要利用电磁去除装置将存在弯曲、扭动等与标准不相符的电池零件自动去除，防控“焊废”现象。

　　再次，在压紧过程中，主要依靠自动压紧装置，多为微机控制的四连杆式电磁自动机构，可在焊接前压紧极耳、安全阀，为激光穿透式焊接提供良好的条件。因每一锂电池焊接点位为2个（距离在0.50mm左右），因此，为保证电极接触的可靠性、安全性，需要重复启动2次压紧机构并进行激光器的2次焊接。

　　最后，焊接完毕后，将电池转入下道工序，实现自动下料。一般自动下料机构为永磁滚筒刮板滑道式，可以在角度、位置恰当的情况下，由磁铁吸附电池滚筒促使电池体由刮板进入弯曲下降的滑梯式滑道，经滑道进入下一道工序。

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