关于电池的激光焊接优点与难点

激光焊接优点

能量集中，焊接效率高、加工精度高，焊缝深宽比大。激光束易于聚焦、对准及受光学仪器所导引，可放置在离工件适当之距离，可在工件周围的夹具或障碍间再导引，其他焊接法则因受到上述的空间限制而无法发挥。

热输入量小，热影响区小，工件残余应力和变形小;焊接能量可精确控制，焊接效果稳定，焊接外观好;

非接触式焊接，光纤传输，可达性较好，自动化程度高。焊接薄材或细径线材时，不会像电弧焊接般易有回熔的困扰。用于动力电池的电芯由于遵循“轻便”的原则，通常会采用较“轻”的铝材质外，还需要做得更“薄”，一般壳、盖、底基本都要求达到1.0mm以下，主流厂家目前基本材料厚度均在0.8mm左右。

能为各种材料组合提供高强度焊接，尤其是在进行铜材料之间和铝材料之间焊接的时候更为有效。这也是唯一可以将电镀镍焊接至铜材料上的技术。

激光焊接工艺难点

目前，铝合金材料的电池壳占整个动力电池的90%以上。其焊接的难点在于铝合金对激光的反射率极高,焊接过程中气孔敏感性高,焊接时不可避免地会出现一些问题缺陷，其中最主要的是气孔、热裂纹和炸火。

铝合金的激光焊接过程中容易产生气孔，主要有两类：氢气孔和气泡破灭产生的气孔。由于激光焊接的冷却速度太快，氢气孔问题更加严重，并且在激光焊接中还多了一类由于小孔的塌陷而产生的孔洞。

热裂纹问题。铝合金属于典型的共晶型合金，焊接时容易出现热裂纹，包括焊缝结晶裂纹和HAZ液化裂纹，由于焊缝区成分偏析会发生共晶偏析而出现晶界熔化，在应力作用下会在晶界处形成液化裂纹，降低焊接接头的性能。

炸火(也称飞溅)问题。引起炸火的因素很多，如材料的清洁度、材料本身的纯度、材料自身的特性等，而起决定性作用的则是激光器的稳定性。壳体表面凸起、气孔、内部气泡。究其原因，主要是光纤芯径过小或者激光能量设置过高所致。并不是一些激光设备提供商宣传的“光束质量越好，焊接效果越优秀”，好的光束质量适合于熔深较大的叠加焊接。寻找合适的工艺参数才是解决问题的致胜法宝。

其他难点

软包极耳焊接，对焊接工装要求较高，必须将极耳压牢，保证焊接间隙。可实现S形、螺旋形等复杂轨迹的高速焊接，增大焊缝结合面积的同时加强焊接强度。

圆柱电芯的焊接主要用于正极的焊接，由于负极部位壳体薄，极容易焊穿。如目前一些厂家采用的负极免焊接工艺，正极采用的为激光焊接。

方形电池组合焊接时，极柱或连接片受污染厚，焊接连接片时，污染物分解，易形成焊接炸点，造成孔洞;极柱较薄、下有塑料或陶瓷结构件的电池，容易焊穿。极柱较小时，也容易焊偏至塑料烧损，形成爆点。不要使用多层连接片，层之间有孔隙，不易焊牢。

方型电池的焊接工艺最重要的工序是壳盖的封装，根据位置的不同分为顶盖和底盖的焊接。有些电池厂家由于生产的电池体积不大，采用了“拉深”工艺制造电池壳，只需进行顶盖的焊接。

方形动力电池侧焊样品

方形电池焊接方式主要分为侧焊和顶焊，其中侧焊的主要好处是对电芯内部的影响较小，飞溅物不会轻易进入壳盖内侧。由于焊接后可能会导致凸起，这对后续工艺的装配会有些微影响，因此侧焊工艺对激光器的稳定性、材料的洁净度等要求极高。而顶焊工艺由于焊接在一个面上，对焊接设备集成要求比较低，量产化简单，但是也有两个不利的地方，一是焊接可能会有少许飞溅进入电芯内，二是壳体前段加工要求高会导致成本问题。