动力锂电池激光焊能技术“流向”

激光焊能大幅提升动力电池安全性和使用寿命。

在动力电池制造过程中，激光焊接部位多，包括极耳、翻转片、封口、汇流排、PACK模组、注流孔封装等，可实现电池串并联。同时涉及到电芯、模组、PACK，还可以焊接钢、铝、铜、镍等多样化材料。

方形电池上，激光焊主要是熔深焊接和脉冲焊接。软包电池上，则是脉冲焊。其原理是高能量密度的激光素利用热源进行焊接，可靠性好、接触电阻小、自动化程度高，能极大提升生产效率。

激光焊优势是有效提高连接可靠性，利于模组轻量化，降低电池内阻，减少热量自身损耗。同时能不停机连续工作、焊接品质好、灵活性高。难点和痛点，是焊件装配精度高，且要求光束在工件上的位置不能有显著偏移。同时激光器及其相关系统的成本较高。

目前市面上锂电激光焊设备厂家有大族激光、海目星、炫硕智造、泰德激光、思客琦、新宇智能等，其中大族激光、海目星等头部企业市场占比约3040%。

同时据高工锂电了解，宁德时代、比亚迪、国轩高科、亿纬锂能、松下、三星等锂电知名企业都有涉及使用激光焊。

激光焊技术方面，相对突出的有密封钉焊接、顶盖焊接、连续焊接。

密封钉焊接，是用脉冲焊接，原因是间断性热输入，锡氢量少，效果好。密封钉焊接发展分两个阶段，第一阶段是7-8mm/s，第二个阶段是速度已达到30mm/s，未来还会更快。

顶盖焊接，第一个阶段是普通头焊接，只能做到60-80mm/s，因为属于深熔焊，在焊接的过程中容易出现视孔，在视孔的尾端容易出现闭合，电子蒸汽怎么溢出来，容易造成表面的毛躁。

第二个阶段是复合焊接和高频摆动焊接共用，能解决视孔的快速合闭问题，焊接速度得到极大提高。

第三个阶段是像一些公司开始新尝试，比如海目星将环形光斑的焊接和复合焊接高速焊接，可做到300mm/s。

连续焊接的特点是速度快，但容易形成热堆积，在瞬出的熔池冷却的过程中，没有微断裂。这其中连续激光焊接可达15mm/s，实物焊接可做到300mm/s。

总的来说，锂电设备常用激光头和振镜激光加工头焊接、可实现S形、螺旋形等复杂轨迹的高速焊接，在增大焊缝结合面积的同时增强焊接强度。还可以在焊接过程中，连接MES系统，实时记录和调整焊接的各项参数，确保更稳定和更高质量的焊接。

针对激光焊设备，发展趋势主要有三个方面。

首先激光焊接的激光器功率越来越大。这样在锂电设备降本增效”的趋势中，精密性要求将越来越高，焊接的位置准确度也可能越来越大。

泰德激光总经理吴华安表示激光焊接在品质方面有更多可控性，焊接精度更高，未来将全面替代螺栓、胶粘等方式。

例如锐科激光新出的3000W单模组连续光纤激光器，具有更高的光电转换效率（35%），更好、更稳定的光束质量，更强大的抗高反能力，保证在厚板切割方面达到更稳定、精密的切割效果。

其次应用场景下的数据收集能力增强，控制激光焊接效果的能力增强。例如通过人工智能和大数据算法，进行三维模型仿真和智能预判焊接效果。

比如大族激光采用高功率振镜配合机器人及6000W激光器组合，焊接质量好（焊缝剪切力＞1000N，焊缝熔合深度满足0.5-2mm）。这套系统兼容多种规格型号的锂电池模组生产，并能实现快速切换。利用CCD寻址收集数据，定位准确；焊接监控，产品全程可追溯。

最后稳定性、安全性、灵活性增强。

代表是海目星激光，把由阿帕奇进口的2000W的光纤激光器集成为焊接设备，对电池铝盒进行满焊测试，达到了熔宽0.8mm-1.4mm，熔深0.6mm-1.1mm，翻边60mum，凸起值500mum的标准。

海目星激光的激光焊设备可以做到连续稳定性生产。安全性方面，能确保操作，指令，数据等方面记录，有断电防护。灵活性上，激光焊能按照实际产品材质，工艺等要求进行定制化设计。