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固态电池的激光焊接工艺

固态电池的激光焊接应用核心围绕高能量密度、低界面阻抗、长循环稳定性的需求，聚焦于“密封防护”“低损伤连接”“导电/导热路径优化”三大核心场景，覆盖从电芯到模组/Pack的全产业链环节。以下是具体可激光焊接的部件及技术细节：

层级	焊接部件 / 场景	核心作用	典型工艺
电芯级	外壳密封、极耳 - 集流体连接、电解质界面强化	密封防护、低阻导电、界面贴合	光纤激光焊、蓝光激光焊、激光烧结
模组级	极柱串并联、外壳固定、散热板连接	串并联导电、结构固定、热管理	激光钎焊、填丝焊、传导焊
Pack 级	外壳密封、母排连接、传感器固定	整体防护、高压导电、功能集成	深熔焊、微点焊

一、电芯级激光焊接（核心密封与极耳连接）固态电池电芯的结构与液态锂电差异显著（无电解液，依赖固态电解质的界面贴合），激光焊接需解决“无泄漏密封”“避免损伤固态电解质”两大关键问题，主要应用于：

电芯外壳密封（最核心应用）

固态电池对水分、氧气的敏感度远高于液态锂电（水汽会导致固态电解质水解失效，氧气会引发正极氧化），因此外壳密封是激光焊接的核心场景：

焊接部位：金属外壳的封口（如方形铝壳的顶盖与壳体、圆柱形钢壳的封口、软包固态电池的铝塑膜封边强化）。

外壳材质与焊接工艺：

方形电芯：铝壳（6系/5系铝合金）→光纤激光穿透焊（焊缝宽度0.3-0.8mm，焊接速度1-5m/min），要求焊缝无气孔、裂纹，氦气保护避免氧化；圆柱形电芯：不锈钢壳（304/316）→脉冲激光点焊+连续激光环焊，确保封口气密性（漏率≤10⁻⁶Pa・m³/s）；软包固态电池：铝塑膜（PP层+铝箔+PA层）→激光复合焊接（先激光焊接铝箔层实现气密，再热封PP层强化力学性能），避免传统热封的“虚封”问题。

核心要求：焊接热影响区（HAZ）≤0.5mm，避免高温导致固态电解质（如硫化物、氧化物）分解或界面剥离。

极耳与集流体连接

固态电池的极耳（铝/铜/镍材质）需与正负极集流体（铝箔/铜箔）实现低电阻、高强度连接，激光焊接可替代传统超声焊，减少集流体损伤：

正极：铝极耳+铝箔集流体→光纤激光点焊（单点能量5-15j，焊点直径0.8-1.5mm），避免铝的氧化膜影响导电性；负极：铜极耳/镍镀层铜极耳+铜箔集流体→蓝光激光焊接（铜对蓝光吸收率高，避免红外激光导致的飞溅和气孔），焊接电阻≤5mΩ，满足大电流充放电需求；特殊场景：复合集流体（如铝-高分子-铜复合箔）→脉冲激光微点焊，控制热输入避免高分子层熔融失效。

固态电解质与电极/集流体的界面强化（前沿应用）部分固态电池（如氧化物固态电池）采用“激光辅助烧结”实现固态电解质与电极的紧密贴合：

焊接/烧结部位：Li₂ZrO₃、LiLaZrO等氧化物固态电解质薄膜与NCM正极、石墨负极的界面；工艺：红外激光局部烧结（温度400-600℃，时间10-30s），通过激光的热效应使电解质与电极形成离子导电通道，降低界面阻抗（目标≤10Ω・cm²）。

二、模组级激光焊接（串并联与结构固定）

固态电池模组的连接需兼顾“机械强度”“导电一致性”和“热管理效率”，激光焊接主要应用于：

电芯极柱/极耳的串并联连接

焊接部位：相邻电芯的正极极柱（铝）与负极极柱（铜/镍）、极耳之间的连接（如方形电芯的Busbar连接）；工艺与材质匹配：

铝-铜异种金属连接：蓝光激光钎焊（添加银基钎料），避免铝铜金属间化合物（IMC）脆化，焊接强度≥150MPa；铜-铜/铝-铝同种金属连接：光纤激光连续焊，Busbar（母排）厚度1-3mm，焊缝宽度1-2mm，确保载流能力（≥200A）；核心优势：相比螺栓连接，激光焊接的接触电阻更低（≤3mΩ），散热更均匀，避免模组内部局部过热。

模组外壳与固定结构焊接

焊接部位：模组铝合金外壳的拼接、电芯固定支架（铝/不锈钢）与外壳的连接；工艺：光纤激光填丝焊（针对厚板外壳，厚度3-5mm）或点焊（针对薄板支架，厚度1-2mm），要求焊接后模组防护等级达到IP67，抗振动冲击（满足ISO12405标准）。

热管理系统与电芯/模组的连接

固态电池的热导率低于液态锂电，需通过激光焊接强化散热路径：

焊接部位：散热板（铝/铜）与电芯外壳、模组底板的连接；工艺：激光传导焊（热输入控制在50-100j/cm），确保散热板与电芯外壳紧密贴合（间隙≤0.1mm），导热系数提升30%以上。

三、Pack级激光焊接（整体防护与功能集成）Pack级焊接聚焦于“整体密封”“结构强度”和“功能部件集成”，主要应用于：

Pack外壳密封与拼接

焊接部位：Pack铝合金/不锈钢外壳的侧板、端板、盖板拼接，以及线束接口、液冷接口的密封；工艺：光纤激光深熔焊（针对厚板外壳，厚度5-10mm），焊缝成形均匀，无飞溅，满足Pack的防水防尘（IP68）和抗冲击要求（承受100g加速度冲击）。

高压部件与母排连接

焊接部位：正极母排（铝）、负极母排（铜）与总正/总负接线柱、熔断器、接触器的连接；工艺：激光点焊+连续焊复合工艺，母排厚度2-4mm，焊接电阻≤2mΩ，满足高压安全（耐压≥1000v）和大电流需求（≥500A）。

传感器与结构件固定

焊接部位：温度传感器、电压采集线束的固定座（不锈钢/塑料改性件）与Pack内部支架的连接；工艺：脉冲激光微点焊（单点能量1-5j），避免高温损伤传感器元件，固定强度≥50N。

四、激光焊接在固态电池中的核心优势与技术要求核心优势低损伤：热影响区小（≤0.5mm），避免固态电解质分解、高分子部件失效；高气密性：焊缝致密无孔隙，满足固态电池对水分/氧气的严苛隔离要求；低电阻：焊接接头接触电阻极低，提升电池充放电效率和循环寿命；高一致性：自动化焊接精度达±0.1mm，适配固态电池的精密结构。

关键技术要求

材质适配：针对铝、铜、不锈钢、异种金属（铝-铜）等，需匹配不同激光波长（红外/蓝光/绿光）；热输入控制：严格控制焊接温度（避免超过固态电解质的热稳定温度，如硫化物电解质≤200℃，氧化物≤600℃）；焊缝检测：需搭配在线视觉检测（OvI）和X光检测，排查气孔、裂纹等缺陷（缺陷率≤0.1%）。

【咨询电话】电话：176 2551 0671

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