氢燃料电池电堆激光焊接解决方案
氢燃料电池电堆激光焊接解决方案：电堆被称之为燃料电池发动机系统的心脏，是燃料电池发动机的动力来源，是整个燃料电池产业链中成本和技术的核心，主要由多层膜电极和双极板堆叠而成，燃料电堆的研发和生产具备较高的技术壁垒。氢燃料电池金属板电堆具有比功率密度高、结构强度高、低温自启动能力强、量产工艺工序少易于批产、量产成本低等优势，是主流车企的共同选择。氢燃料电池金属双极板主要加工工序包括冲压、焊接、涂层等。激光焊接是一种高效率低成本的金属板连接方式，关系到电堆的密封安全、寿命与可靠性及成本等方面。但在燃料电池领域的焊接要求显著高于传统行业，需要进行针对性的装备与工艺开发。
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通过定制化的软件控制系统升级，结合高精度工装治具设计和进口的激光器应用，在焊接金属双极板的密封性、平整度、生产效率、成品率、工艺稳定性等方面进一步提升。
氢燃料电池金属双极板焊接的主要工艺指标：
双极板的密封性：双极板激光焊接分两种：①连续焊接：四周的连续密封焊；②中间的支撑焊接：支撑点大约60-90个。密封性是金属双极板焊接的首要目的，良好的薄板气密性同时也是金属板较石墨板的优势之一。焊缝影响：在为双极板提供密封能力的同时，也要避免焊缝对双极板功能产生不利影响。焊接双极板如果出现外漏或窜漏，甚至是微量的渗漏，都会对电池的性能和安全性造成不利影响。目前燃料电池实际运行过程的操作压力通常在0-150kPag范围内。考虑设计冗余，金属焊接双极板在500kPag压力下5min后，未发现气体泄漏，显示出极佳的密封效果。
焊接双极板尺寸：金属双极板受结构设计、基材、成型等因素影响，通常会有一定的残余应力，这会造成单极板的翘曲。通过激光焊接对金属板形成整平效果，同时避免焊接高温造成额外的应力进而影响双极板的平整度，是对焊接工艺的主要考验。高平整度的双极板是高可靠性电堆的基础，同时也利于提升电池性能和单池一致性。金属焊接双极板总体厚度≤单极板厚度之和，两层双极板的厚度之和0.1*2=0.2mm，厚度公差<±1%，定位公差＜0.01mm。双极板尺寸为：150*450焊接在此产品的尺寸范围内进行。
焊缝影响：在为双极板提供密封能力的同时，也要避免焊缝对双极板功能产生不利影响。
焊缝宽度：焊缝宽度控制在≤0.1mm。
随着电堆比功率密度要求的不断提升，燃料电池操作电流密度不断增大，相应的流道尺寸向细密化、异型化方向发展。电流密度增大，需要双极板增加焊接面积提升导电能力，流场区增加焊缝成为必然；流道细密化，则双极板之间的接触面积不断减小，接触点的宽度只有零点几毫米；流道异型化，则双极板之间的接触由传统的直线（直流道间的接触）变成点阵。如何快速在流场区焊接相互隔离的点阵，成为行业的新挑战。焊缝宽度控制在≤0.1mm，在提升双极板导电能力的同时保证了成品率。
焊缝深度：当前的金属板基材厚度通常在0.1mm左右的焊缝深度为0.16±0.01mm，可在保护双极板不受损失的同时确保密封性，焊缝过浅，则焊接的密封性难以保证；焊缝过深则容易对双极板造成烧蚀。针对0.1mm厚基材激光焊缝处减薄＜10%。金属双极板厚度将进一步减至0.07mm甚至更薄。
厚度减薄：激光焊接会造成一定程度的双极板厚度减薄，严重时会影响密封性能与可靠性。焊缝处减薄<10%。
焊接强度：双极板之间的焊接强度对密封性能和长期运行的可靠性有重要影响。焊缝处结合强度≥600MPa。
生产效率与成本：产能与成本，是衡量一项量产技术的重要指标。激光焊接速度可到1.5m/s，大大提升了生产效率；焊接成品率≥99.8%，有效降低氢燃料电池金属双极板的生产成本。
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