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激光焊接在极耳焊接中的应用

  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、泰德激光焊接系统等。
 
  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:当前,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。
 
极耳焊接
 
  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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