隨著碳達(dá)峰和碳中和的推進(jìn)，傳統(tǒng)汽車行業(yè)已經(jīng)無法滿足“綠色”發(fā)展的潮流，因此以電力作為能源，驅(qū)動力的新能源汽車受到社會各界的廣泛關(guān)注。然而動力電池作為新能源汽車的核心零部件之一其連接質(zhì)量和使用壽命直接影響電動汽車的性能指標(biāo)，對電動汽車的發(fā)展至關(guān)重要。

動力電池焊接質(zhì)量的好壞直接決定了電池的連接質(zhì)量和使用壽命。激光焊接相較于傳統(tǒng)焊接工藝來說，更適合動力電池的焊接。激光焊接具有能量密度高，焊接速度快，加工精度高，熱影響區(qū)小等優(yōu)勢，現(xiàn)已被廣泛應(yīng)用于電池焊接中。

目前，在新能源生產(chǎn)制造領(lǐng)域，鋁合金、紫銅等高反材料的應(yīng)用占整個動力電池及電機(jī)整體的90%以上。采用傳統(tǒng)常規(guī)型號單一傳輸芯徑激光器焊接鋁合金和紫銅時，不可避免的會出現(xiàn)一些缺陷：1、高反材料反射率高，連續(xù)焊接穩(wěn)定差、成型差；2、氣孔和裂紋會大幅降低接頭的性能；3、飛濺和炸火產(chǎn)生的顆粒物極易引起電池和電機(jī)短路。

針對新能源行業(yè)以上痛點(diǎn)，ABP光束可調(diào)光纖激光器應(yīng)運(yùn)而生。ABP技術(shù)實(shí)現(xiàn)了用一根光纖輸出兩個可分別獨(dú)立控制的同軸光束，中心光斑和周圍環(huán)形光斑的功率等級都可分別獨(dú)立調(diào)節(jié)。這不僅有助實(shí)現(xiàn)動力電池、電機(jī)高速度、高效率的無飛濺加工，大大降低孔隙率、減小裂紋、美化成型，并且對后期處理工作的需求大大減少，從而降低了總體生產(chǎn)成本，保證生產(chǎn)質(zhì)量。

我們采用銳科激光自主研發(fā)的環(huán)形光斑激光器（RFL-ABP4000/4000）對電池領(lǐng)域不同部位進(jìn)行焊接實(shí)驗(yàn)。

01

電池頂蓋封口焊接

電池電芯殼和頂蓋一般采用A13003，在保證一定的焊接熔深熔寬情況下，理想焊接速度達(dá)到200mm/s，無虛焊爆孔焊渣等缺陷。其中方形電池封口焊接速度可達(dá)350mm/s，與行業(yè)內(nèi)理想速度200mm/s相比，速度提高了43%。

中心功率1000W，環(huán)形功率1800W，焊接速度200mm/s，焊縫宏觀形貌如圖1。焊縫截面形貌如圖2。焊縫外觀成型均勻一致，并無虛焊、焊渣和爆孔等缺陷，焊縫內(nèi)部無裂紋和氣孔等缺陷，氣密性檢測均合格。

圖1 方型電池殼頂蓋焊縫表面形貌

圖2 焊縫截面形貌

02

銅/鋁連接片焊接

一般連接片的焊接對速度的要求不高，但對下板熔深和連接寬度有較高要求，對外觀和內(nèi)部缺陷也有一定要求。

鋁連接片一般材料為鋁合金3003，中心功率3000W，環(huán)形功率2000W，速度180mm/s，正離焦外加圓形擺動焊接，焊縫宏觀形貌如圖3，焊縫截面形貌如圖4。銅連接片中心功率4000W，環(huán)形功率2000W，速度110mm/s，正離焦外焊接，焊縫宏觀形貌如圖5，焊縫截面形貌如圖6。

銅鋁連接片焊縫外觀成型均勻一致，并無虛焊、焊渣和爆孔等缺陷，焊縫內(nèi)部無裂紋缺陷。

圖3 鋁連接片焊縫表面形貌

圖4 鋁連接片焊縫截面形貌

圖5 銅連接片焊縫表面形貌

圖6 銅連接片焊縫截面形貌

03

Busbar焊接

巴片一般選用鋁合金1060，常見巴片厚度有1.2mm和1.5mm兩種。焊接要求基本與轉(zhuǎn)接片相同。中心功率3400W，環(huán)形功率2000W，速度80mm/s，圓形擺動焊接。焊縫宏觀形貌如圖7。焊縫截面形貌如圖8。焊縫外觀成型均勻一致，并無虛焊、焊渣和爆孔等缺陷，焊縫內(nèi)部無裂紋缺陷。

圖7 Busbar焊縫表面形貌

圖8 Busbar焊縫截面形貌

04

側(cè)板焊接疊焊/拼焊

側(cè)板焊接分為兩種：側(cè)板和端板拼焊以及側(cè)板和端板疊焊。側(cè)板一般選用鋁合金5083，端板一般選用鋁合金6063。焊接對焊接速度要求不高，但對下板熔深和連接寬度有一定要求，同時拼焊時一般會有對應(yīng)的拉力要求。

拼焊中心功率3800W，環(huán)形功率2000W，速度80mm/s，sin擺動焊接，焊縫宏觀形貌如圖9，焊縫截面形貌如圖10。疊焊中心功率3800W，環(huán)形功率2000W，速度80mm/s，sin擺動焊接，焊縫宏觀形貌如圖11，焊縫截面形貌如圖12。焊縫外觀成型均勻一致，并無虛焊、焊渣和爆孔等缺陷，焊縫內(nèi)部無裂紋缺陷。

圖9 側(cè)板拼接焊縫表面形貌

圖10 側(cè)板拼接焊縫截面形貌

圖11 側(cè)板疊焊焊縫表面形貌

圖12 側(cè)板疊焊焊縫截面形貌

當(dāng)前光束可調(diào)激光器在新能源動力電池焊接領(lǐng)域的應(yīng)用優(yōu)勢非常明顯的，ABP系列也勢必能成為新能源領(lǐng)域發(fā)展的一大助力。