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激光焊接在锂电池制造中的应用

  激光焊接在锂电池制造中的应用:激光焊接是锂电池制造的重要工序焊接是动力电池电芯制造和模组PACK制造环节非常重要的工序。动力电池的电极、导线或外壳等包含钢、铝、铜、镍等多种材料,各种材料之间的焊接对工艺提出了较高的要求。激光焊接具有高精密度、灵活、精确和高效的特点,特别适合应用于锂电池制造,已成为标配工艺。激光焊接在锂电池产线设备投资中占比约5%-15%,在动力电池生产中使用激光焊接的环节主要包括:1)中道工艺:极耳的焊接(包括预焊接)、极带的点焊接、电芯入壳的预焊、外壳顶盖密封焊接、注液口密封焊接等;2)后道工艺:包括电池模组Pack的连接片焊接,以及模组盖板上的防爆阀焊接等。
 

激光焊接锂电池

  方形、软包、圆柱电池对焊接的要求

  根据不同的封装形式,动力电池可分为方形电池、圆柱电池和软包电池。方形和圆柱电池的壳体材料主要有铝材和不锈钢。激光焊接部位主要有壳体的封装、顶盖防爆片及安全盖的焊接、密封钉焊接、电芯极耳与顶盖的焊接等。不同类别电池的焊接难点和解决方案不同。方形电池的焊接工艺最重要的工序是壳盖的封装,分为顶盖和底盖的焊接,部分小体积电池采用了“拉深”工艺制造电池壳则只需进行顶盖焊接;方形电池的焊接方式主要分为侧焊和顶焊,其中侧焊对电芯内部的影响较小,但对激光器的稳定性、材料的洁净度等要求较高,顶焊对焊接设备要求较低,但可能会有少量飞溅进入电芯内,以及对壳体前段加工要求较高。圆柱电池电芯的焊接主要是正极的激光焊接,负极部位壳体薄容易焊穿,通常采用负极免焊接工艺。软包电池极耳焊接对焊接工装要求较高。

  4680大圆柱电池对激光焊接技术要求提升

  4680电池为特斯拉推出的直径为46mm,高度为80mm的新一代圆柱电池,优化了散热性能、生产效率、充电速度,能量密度、循环性能有进一步的提升空间。4680电池极耳与集流盘或壳体连接中,对激光焊接技术要求较高。相较于传统的圆柱形电池,4680电池的极耳数量大幅增加,焊接也从原来的两个极耳的点焊变为了全极耳的面焊,焊接的工序和焊接量都将变多,激光强度和焦距控制难度提升,并且容易焊穿烧到电芯内部或者虚焊,进而影响良率,因此对焊接工艺提出了更高的技术要求。并且,随着焊接难度与焊接量的提升,预计4680电池产线中激光焊接设备的价值量将提升。


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