應(yīng)用知識-1(電池的激光焊接技術(shù))

1、應(yīng)用知識-1（電池的激光焊接技術(shù)）激光應(yīng)用知識20第一期電池的激光焊接技術(shù)以下內(nèi)容摘自行業(yè)網(wǎng)站一、電池的應(yīng)用范圍電池工業(yè)是我國具有綜合優(yōu)勢的傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)，中國既是電池生產(chǎn)大國, 也是電池消費(fèi)大國，近年來，中國電池行業(yè)發(fā)展迅速，已逐漸發(fā)展成為世 界電池生產(chǎn)、加工和貿(mào)易中心。電池產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于筆記本電腦、手機(jī)、 數(shù)碼相機(jī)、mp3、汽車、摩托車、電動自行車、船舶、叉車、軌道車輛、 ups不間斷電源、礦燈、醫(yī)療儀器、電動玩具、遙控器、對講機(jī)、應(yīng)急燈、 報(bào)警器、信號燈等各種用電器具中。二、電池的產(chǎn)值2008年1-11月，中國電池制造行業(yè)實(shí)現(xiàn)累計(jì)工業(yè)總產(chǎn)值224,286,536 千元，實(shí)現(xiàn)累計(jì)產(chǎn)品銷售收入21

2、2,639,873千元，實(shí)現(xiàn)累計(jì)利潤總額 12,542,862千元；2009年月我國電池制造行業(yè)實(shí)現(xiàn)累計(jì)產(chǎn)品銷售收入 263,405,786,000元，實(shí)現(xiàn)累計(jì)利潤總額15,198,602,000元，截至2009年 月底，全行業(yè)規(guī)模以上企業(yè)數(shù)量為1476家。2010年上半隹電池工業(yè)總 產(chǎn)值完成1848.04億元，比去年同期增長38.08%o三、電池的激光焊接技術(shù)電池通常都包含許多種材料，比如鋅、鋼、鋁、銅、鈦、鐮等。這些金屬可能被制成電極、導(dǎo)線，或僅僅是外殼。他們有可能被或者不被另一 種金屬或者電池材料覆蓋。但是，不管他們由什么組成，基于重量和成本 最小化的考慮，它們都應(yīng)該盡可能地薄。許多新興

3、的電池設(shè)計(jì)材料厚度范 圍在25到250微米之間。焊接這些金屬的兩個(gè)主要的要求包括創(chuàng)造岀電 流傳導(dǎo)路徑和/或能夠儲存電解質(zhì)，但對于每個(gè)電池的設(shè)計(jì)和應(yīng)用 來說， 電池焊接的完整性能規(guī)格是獨(dú)一無二的。導(dǎo)電性、強(qiáng)度、氣密性、金屬疲 勞和耐腐蝕性能是典型的焊接質(zhì)量評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。然后，在所有這些標(biāo)準(zhǔn)都被 確定和實(shí)現(xiàn)之后，關(guān)鍵的決定因素是其成本是否經(jīng)濟(jì)。深圳泰德激光科技有限公司shenzhen tete laser technology co.? ltd.地址：深圳高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)園科苑北路長園新材料港2棟2 bldgchangyuan new materials harbor, keyuan n. rd., s乙

4、 china電話/tel: 86-755-26953203 傳真/fax: 86-755-26506185圖1、鍍謀鋼制薄片的搭焊電池焊接設(shè)計(jì)對制造過程的成功起著關(guān)鍵作用。角焊和對焊往往對設(shè) 計(jì)師來說很有吸引力，但搭焊是目前為止最有可能成功的。搭焊相比于其 他兩種焊接手段，能提供更多靈活性，這主要得益于其無需實(shí)現(xiàn)其它焊接 手段所要求的精密節(jié)點(diǎn)到梁端的對齊。搭焊同時(shí)也為最終的整合任務(wù)提供 了焊接多層電池組件的可能性（見圖1）,這一過程有可能涉及到一種或多 種材料類型。例如，某種同一類型金屬可能需要被精確焊接到另一類型 的導(dǎo)體上。可以采用的焊接手段冃前己經(jīng)有許多種，并且還在迅速地發(fā)展。深圳泰德激光

5、科技有限公司shenzhen tete laser technology co., ltd.地址：深圳高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)園科苑北路長園新材料港2棟2 bldgchangyuan new materials harbor, keyuan n. rd., s乙 china電話/tel: 86-755-26953203 傳真/fax: 86-755-26506185圖 2、混合金屬焊接：cu-ai, ni-ai, ni-ti-ni串聯(lián)電氣連接和巴斯（buss）連接通常耍求連接非同類的金屬。正是 在這個(gè)領(lǐng)域，激光焊接所特有的高速（100至1000毫米/秒）是其他焊接 技術(shù)所不能匹敵的。高亮度光纖激光器進(jìn)一步

6、推動了高速焊接，在焊縫處 可實(shí)現(xiàn)低熱輸入和高凝固速度。這種高的冷卻速度能有效控制發(fā)生在混合 金屬焊接中的凝固缺陷。最容易產(chǎn)生裂紋的焊縫金屬組合是銅與鋁，這也 恰巧是在鋰離子電池中最常用的金屬組合z-o高速光纖激光焊接在這一 重要的金屬焊接工藝中，表現(xiàn)出了無裂紋焊接的特性。其它一些需要用到 或不常見的金屬組合同樣也可以利用激光焊接完成，特別是當(dāng)凝固速度很 高的時(shí)候（參見圖2）。最后，只要這些焊縫金屬組合是能夠?qū)崿F(xiàn)的，其至 關(guān)重要的一點(diǎn)是評估他們在預(yù)期電池應(yīng)用中的表現(xiàn)能力（尤其是強(qiáng)度、韌 性、金屬疲勞和耐腐蝕方面）。深圳泰德激光科技有限公司shenzhen tete laser technolog

7、y co., ltd.地址：深圳高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)園科苑北路長園新材料港2棟2 bldgchangyuan new materials harbor, keyuan n. rd., s乙 china電話/tel: 86-755-26953203 傳真/fax: 86-755-26506185也許有人會覺得，這種充滿吸引力的制造工藝優(yōu)勢和機(jī)會的結(jié)合一定伴隨著負(fù)面因素。第一個(gè)不利的因素就是這些獨(dú)一無二的激光焊接應(yīng)用對 電池設(shè)計(jì)師們來說是比較陌生的。因而，“激光友好”焊接設(shè)計(jì)并不常常 作為首選。另外，如果考慮運(yùn)用激光焊接技術(shù)，那些經(jīng)常出現(xiàn)的、尚未解 決的問題就會浮現(xiàn)岀來一一焊縫的性能究竟如何？電池行業(yè)似乎

8、更愿意 快速投入到值得信賴的制造產(chǎn)能上，簡單來看，社團(tuán)方面也沒有時(shí)間、資 源或耐心來評估、研發(fā)和實(shí)施新興的替代解決方案。有一種公認(rèn)的、被頻繁運(yùn)用的激光焊接解決方案是基于振鏡掃描的激 光焊接。這種“遠(yuǎn)程焊接”技術(shù)在廣闊的激光焊接世界中并非特別新穎, 但在掃描頭和激光性能上的改進(jìn)，正讓它越來越受到廣泛關(guān)注。功率h益 增加的高功率光纖激光器發(fā)射出幾乎完美的光束，現(xiàn)在可以在焊接加工的 極限速度內(nèi)被完全充分利用，而且限制了其他焊接運(yùn)動系統(tǒng)的加速問題并 未對其產(chǎn)牛影響。該光束質(zhì)量還保證了更大的視覺范圍、更長的運(yùn)行時(shí)間 和更多地入射角，能在許多電池焊接配置中用來同時(shí)完成多個(gè)焊點(diǎn)的焊接 （參見圖3）o圖3、振

9、鏡掃描激光焊接適用于許多電池配件的制造其他有關(guān)高速振鏡掃描激光焊接的進(jìn)步還包括新興的“飛行光路”焊 接技術(shù)。在這個(gè)案例中，需要達(dá)到的廣闊的覆蓋區(qū)域、高焊接速度和非常 高的加速度等都能通過精準(zhǔn)的同步掃描軸（a,b）和互相垂直的機(jī)械運(yùn)動 方向（x, y）來實(shí)現(xiàn)。ewi公司使用了一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的scanlab掃描頭和aerotech 公司生產(chǎn)的beta版cnc軟件及硬件，開發(fā)并證明了這項(xiàng)技術(shù)的可行性。 這種高性能的激光焊接解決方案（見圖4）冃前正用于電池焊接以及燃料 電池焊接工藝發(fā)展帶來的挑戰(zhàn)中。深圳泰德激光科技有限公司shenzhen tete laser technology co., ltd.地址：

10、深圳高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)園科苑北路長園新材料港2棟2 bldgchangyuan new materials harbor, keyuan n. rd., s乙 china電話/tel: 86-755-26953203 傳真/fax: 86-755-26506185圖4、飛行光路，同步x-y-a-b振鏡掃描焊接最后一個(gè)激光電池焊接難題是加工的穩(wěn)定性和質(zhì)量保證方面?；诩?光焊接的高速度和靈活性，制造過程的成功還要依賴于整個(gè)系統(tǒng)中其它機(jī) 械配件的性能，來快速實(shí)現(xiàn)良好的焊縫。這是一個(gè)非常艱巨的任務(wù)，特別 是考慮到焊接的小尺寸和高速度，以及在電池生產(chǎn)所需完成的焊縫數(shù)量巨 大。同時(shí)，考慮到在最終電池封裝屮耍求

11、的焊接數(shù)量，6西格瑪?shù)燃壍暮?接質(zhì)量還是不夠的，需要達(dá)到更高的質(zhì)量水平。對于這些主要挑戰(zhàn)（工藝 路線和焊接質(zhì)量保證）的解決，大多是通過高速圖像采集和分析來獲得。 其中的一些方法己經(jīng)在一些更低速度的激光焊接應(yīng)用中嘗試了，但是需要 進(jìn)一步提高速度和精確性，這也是在電池制造業(yè)中充分發(fā)揮激光焊接潛力 的保證。焊接速度、混合金屬的性能和質(zhì)量控制的機(jī)會都己經(jīng)具備了，只欠進(jìn) 一步發(fā)展和廣泛利用。激光焊接有可能也只能捕捉到這輪新型電池開發(fā)熱 潮中的一小塊，但很可能會變成未來大多數(shù)電池材料連接應(yīng)用的主導(dǎo)選擇。激光焊接一直以來都是鋰電制造過程中必不可少的工序，各種材料都 大量應(yīng)用到激光焊接，如不銹鋼殼、鋁殼、聚合

12、物等。隨著行業(yè)的不斷發(fā) 展，對激光焊接的效率和質(zhì)量提出了更高的要求，開始使用光纖傳輸激光 焊接，由于焊接機(jī)主機(jī)和聚焦頭之間為柔性連接，這種方式更易于和流水生產(chǎn)線配套，實(shí)現(xiàn)全自動化。焊深圳泰德激光科技有限公司shenzhen tete laser technology co., ltd.地址：深圳高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)園科苑北路長園新材料港2棟2 bldgchangyuan new materials harbor, keyuan n. rd., s乙 china電話/tel: 86-755-26953203 傳真/fax: 86-755-26506185接的外觀和性能也有了顯著的提高。以下是電池頂部焊接的樣品示例:市場部王淑蘭/20