解析電池激光焊接機(jī)設(shè)備焊接方殼電池的難點(diǎn)
來(lái)源:尚拓激光 日期:2023/04/19
方形鋁殼電池pack,其主要優(yōu)勢(shì)在于其高能量密度,即在相同體積和重量下,其可以存儲(chǔ)更多的電能,使得新能源電動(dòng)汽車可以實(shí)現(xiàn)更長(zhǎng)的續(xù)航里程。同時(shí),方形鋁殼電池pack的高安全性和高可靠性也是其優(yōu)勢(shì)之一。方形鋁殼電池pack采用的是鋁殼包裝,與圓形電池相比,其更加堅(jiān)固耐用,可以有效地防止電池短路、漏液等問(wèn)題,提高了電池的使用壽命和安全性。
激光應(yīng)用于電池焊接是當(dāng)前市場(chǎng)發(fā)展的趨勢(shì),也是由激光本身的技術(shù)優(yōu)點(diǎn)決定的,是未來(lái)代替?zhèn)鹘y(tǒng)焊接的重要焊接技術(shù)之一。下面跟著尚拓激光小編一起來(lái)了解一下電池激光焊接機(jī)設(shè)備在方殼電池中的焊接難點(diǎn)。
一、電池激光焊接優(yōu)點(diǎn)主要體現(xiàn)在下邊幾點(diǎn):
1、能量集中,焊接效率高、加工精度高,焊縫深寬比大。激光束易于聚焦、對(duì)準(zhǔn)及受光學(xué)儀器所導(dǎo)引,可放置在離工件適當(dāng)之距離,可在工件周圍的夾具或障礙間再導(dǎo)引,其他焊接法則因受到上述的空間限制而無(wú)法發(fā)揮。
2、熱輸入量小,熱影響區(qū)小,工件殘余應(yīng)力和變形小;焊接能量可精確控制,焊接效果穩(wěn)定,焊接外觀好;
3、非接觸式焊接,光纖傳輸,可達(dá)性較好,自動(dòng)化程度高。焊接薄材或細(xì)徑線材時(shí),不會(huì)像電弧焊接般易有回熔的困擾。
用于動(dòng)力電池的電芯由于遵循“輕便”的原則,通常會(huì)采用較“輕”的鋁材質(zhì)外,還需要做得更“薄”,一般殼、蓋、底基本都要求達(dá)到1.0mm以下,主流廠家目前基本材料厚度均在0.8mm左右,能為各種材料組合提供高強(qiáng)度焊接,尤其是在進(jìn)行銅材料之間和鋁材料之間焊接的時(shí)候更為有效。這也是唯一可以將電鍍鎳焊接至銅材料上的技術(shù)。
二、方殼電池激光焊接工藝難點(diǎn)
目前,鋁合金材料的電池殼占整個(gè)動(dòng)力電池的90%以上。其焊接的難點(diǎn)在于鋁合金對(duì)激光的反射率極高,焊接過(guò)程中氣孔敏感性高,焊接時(shí)不可避免地會(huì)出現(xiàn)一些問(wèn)題缺陷,其中最主要的是氣孔、熱裂紋和炸火。
1、鋁合金的激光焊接過(guò)程中容易產(chǎn)生氣孔,主要有兩類:氫氣孔和氣泡破滅產(chǎn)生的氣孔。由于激光焊接的冷卻速度太快,氫氣孔問(wèn)題更加嚴(yán)重,并且在激光焊接中還多了一類由于小孔的塌陷而產(chǎn)生的孔洞。
2、熱裂紋問(wèn)題。鋁合金屬于典型的共晶型合金,焊接時(shí)容易出現(xiàn)熱裂紋,包括焊縫結(jié)晶裂紋和HAZ液化裂紋,由于焊縫區(qū)成分偏析會(huì)發(fā)生共晶偏析而出現(xiàn)晶界熔化,在應(yīng)力作用下會(huì)在晶界處形成液化裂紋,降低焊接接頭的性能。
3、炸火(也稱飛濺)問(wèn)題。引起炸火的因素很多,如材料的清潔度、材料本身的純度、材料自身的特性等,而起決定性作用的則是激光器的穩(wěn)定性。
殼體表面凸起、氣孔、內(nèi)部氣泡。究其原因,主要是光纖芯徑過(guò)小或者激光能量設(shè)置過(guò)高所致。并不是一些激光設(shè)備提供商宣傳的“光束質(zhì)量越好,焊接效果越優(yōu)秀”,好的光束質(zhì)量適合于熔深較大的疊加焊接。尋找合適的工藝參數(shù)才是解決問(wèn)題的致勝法寶。
三、方殼電池激光焊接的其他難點(diǎn)
方形電池組合焊接時(shí),極柱或連接片受污染厚,焊接連接片時(shí),污染物分解,易形成焊接炸點(diǎn),造成孔洞;極柱較薄、下有塑料或陶瓷結(jié)構(gòu)件的電池,容易焊穿。極柱較小時(shí),也容易焊偏至塑料燒損,形成爆點(diǎn)。不要使用多層連接片,層之間有孔隙,不易焊牢。
方型電池的焊接工藝最重要的工序是殼蓋的封裝,根據(jù)位置的不同分為頂蓋和底蓋的焊接。有些電池廠家由于生產(chǎn)的電池體積不大,采用了“拉深”工藝制造電池殼,只需進(jìn)行頂蓋的焊接。
方形電池焊接方式主要分為側(cè)焊和頂焊,其中側(cè)焊的主要好處是對(duì)電芯內(nèi)部的影響較小,飛濺物不會(huì)輕易進(jìn)入殼蓋內(nèi)側(cè)。由于焊接后可能會(huì)導(dǎo)致凸起,這對(duì)后續(xù)工藝的裝配會(huì)有些微影響,因此側(cè)焊工藝對(duì)激光器的穩(wěn)定性、材料的潔凈度等要求極高。而頂焊工藝由于焊接在一個(gè)面上,對(duì)焊接設(shè)備集成要求比較低,量產(chǎn)化簡(jiǎn)單,但是也有兩個(gè)不利的地方,一是焊接可能會(huì)有少許飛濺進(jìn)入電芯內(nèi),二是殼體前段加工要求高會(huì)導(dǎo)致成本問(wèn)題。
隨著各國(guó)政策逐漸鼓勵(lì)低碳出行,電動(dòng)汽車市場(chǎng)也將迎來(lái)新的機(jī)遇。在這個(gè)過(guò)程中,方形鋁殼電池pack將繼續(xù)發(fā)揮著其關(guān)鍵作用,成為能源革命的領(lǐng)軍者。其高能量密度、高安全性和高可靠性等優(yōu)勢(shì),已經(jīng)得到了廣泛的認(rèn)可和應(yīng)用。在未來(lái),隨著科技的進(jìn)步和應(yīng)用需求的不斷擴(kuò)大,方形鋁殼電池pack的應(yīng)用領(lǐng)域也將不斷拓展,成為能源革命的重要組成部分。尚拓激光提供方殼電池激光焊接設(shè)備定制服務(wù),根據(jù)客戶的焊接要求為客戶提供更加優(yōu)質(zhì)、安全、可靠的電池激光焊接產(chǎn)品和服務(wù)。
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