激光焊接作為一種高效精密的連接方式，具有明顯的優(yōu)勢(shì)：加工效率高、加工精度高、熱影響區(qū)小、焊件變形小、自動(dòng)化程度高等等。將激光焊接應(yīng)用在汽車動(dòng)力電池焊接上可以大大提高其安全性、可靠性和使用壽命。

動(dòng)力電池的激光焊接部位多，其材料主要是鋁合金，少量部位采用紫銅、鎳等材料，還有極少數(shù)采用不銹鋼作為電池外殼，在這些材料中，鎳和不銹鋼的激光焊接工藝相對(duì)較為簡(jiǎn)單，也更為成熟，但是鋁合金和紫銅的激光焊接依然存在較多的難點(diǎn)。除材料特性的影響之外，焊接接頭的狀態(tài)也會(huì)對(duì)焊接效果產(chǎn)生較大影響。

待焊接的材料種類及狀態(tài)

待焊材料種類

鋁合金和紫銅作為待焊接的材料時(shí)，其常規(guī)方式的激光焊接效果不良的主要原因在于：

①兩者對(duì)于光纖激光來(lái)說(shuō)均屬于高反材料，對(duì)光纖激光的吸收率不高，導(dǎo)致焊接過(guò)程穩(wěn)定性較差；

②兩者的導(dǎo)熱性能較好，焊縫成型困難，易產(chǎn)生氣孔。

同時(shí)這兩種材料也存在一定的差異，相對(duì)來(lái)說(shuō)，鋁合金對(duì)光纖激光的吸收率比紫銅的高，而紫銅的導(dǎo)熱性能更優(yōu)于鋁合金的，所以兩者激光焊接難點(diǎn)的解決辦法有相同的地方，也存在著一定的差異：

鋁合金

1采用相對(duì)較小的聚焦光斑（0.1mm～0.3mm）進(jìn)行焊接；

2焊接速度不能太低，控制在60mm/s以上；

3采用光纖-半導(dǎo)體激光復(fù)合焊接；

4采用擺動(dòng)焊接。

紫銅

1采用較小的聚焦光斑（0.02mm～0.2mm）進(jìn)行焊接；

2焊接速度要快，建議100mm/s以上；

3采用擺動(dòng)焊接。

待焊材料狀態(tài)

本文中所述的待焊材料狀態(tài)是指材料的表面清潔度、預(yù)處理程度，這些情況均會(huì)導(dǎo)致焊縫質(zhì)量變差，具體的結(jié)果表現(xiàn)及解決方案：

材料表面有雜質(zhì)

難點(diǎn)表現(xiàn)：

焊縫存在氣孔，密封性不夠，強(qiáng)度不夠；

焊縫有爆點(diǎn)，產(chǎn)品報(bào)廢。

解決方案：

待焊材料焊接前需去除油污、水漬等雜質(zhì)。

鋁合金表面氧化物未清理

難點(diǎn)表現(xiàn)：

焊縫氣孔較多，密封性不夠，強(qiáng)度不夠；

成型不穩(wěn)定，良品率降低。

解決方案：

待焊材料焊前進(jìn)行去氧化膜處理，然后盡快進(jìn)行焊接。

材料待焊處加工粗糙

難點(diǎn)表現(xiàn)：

成型不均勻，外觀較差；

容易出現(xiàn)焊漏，無(wú)密封性。

解決方案：

材料進(jìn)行機(jī)加工處理，需平整無(wú)變形。

焊縫所屬部件類型及要求

目前主流的汽車動(dòng)力電池有三種，分別是方形電池、圓柱電池以及軟包電池，最常用的是方形電池，并且它也是采用激光焊接部位最多的電池類型，另外兩類電池市場(chǎng)份額以及激光焊接需求均相對(duì)要少很多。焊縫主要存在的問(wèn)題是強(qiáng)度不夠、密封性不夠和成型不好，導(dǎo)致這些問(wèn)題的產(chǎn)生，其共性是因?yàn)楹附庸に囘x擇不正確，此外還有待焊部位結(jié)構(gòu)及其焊縫要求所導(dǎo)致的焊接難點(diǎn)，具體情況及解決方案：

軟包電池部件

極耳/匯流排

焊接難點(diǎn)：

材料薄，多片疊焊易虛焊，導(dǎo)致強(qiáng)度不夠，導(dǎo)電性不好。

解決方案：

控制來(lái)料平整度；

設(shè)計(jì)優(yōu)良性能的夾具，控制裝夾間隙。

焊接難點(diǎn)：

焊縫連接寬度不夠?qū)е聫?qiáng)度不夠。

解決方案：

選用小纖芯光纖激光器，采用擺動(dòng)焊接。

圓柱電池部件

21700電池蓋帽

焊接難點(diǎn)：

材料薄，易燒穿，強(qiáng)度達(dá)不到。

解決方案：

控制來(lái)料一致性；

設(shè)計(jì)優(yōu)良性能的夾具，控制裝夾間隙；

選用小纖芯光纖激光器，并用振鏡高速（300mm/s以上）焊接。

模組

焊接難點(diǎn)：

熔深要求較大，焊縫成型較差。

解決方案：

激光器纖芯選擇50μm～100μm，使用較高功率進(jìn)行高速（80mm/s以上）焊接。

方形電池部件

注液孔、翻轉(zhuǎn)片、極柱、防爆閥

注液孔

翻轉(zhuǎn)片

極柱

防爆閥

焊接難點(diǎn)：

氣孔多，容易出現(xiàn)爆點(diǎn)，導(dǎo)致密封性不夠。

解決方案：

提高待焊部位的清潔度；

選用50μm纖芯的光纖激光器，焊接速度可適當(dāng)提高。

殼體封口

焊接難點(diǎn)：

氣孔多，容易出現(xiàn)爆點(diǎn)，導(dǎo)致密封性不夠。

解決方案：

提高待焊部位的清潔度；

選用50μm纖芯的光纖激光器，焊接速度可適當(dāng)提高；

選用小纖芯光纖激光器+半導(dǎo)體激光器進(jìn)行復(fù)合焊接。

焊接難點(diǎn)：

方形焊縫四個(gè)拐角處容易燒穿，導(dǎo)致密封性不夠。

解決方案：

選擇加速性能更好的焊接平臺(tái)；

采用較高的焊接速度，縮短拐角處激光的照射時(shí)間。

焊接難點(diǎn)：

焊縫成型不均勻，加工效率不夠高。

解決方案：

選用小纖芯光纖激光器+半導(dǎo)體激光器進(jìn)行復(fù)合焊接。

匯流排

焊接難點(diǎn)：

材料薄，多片疊焊易虛焊，導(dǎo)致強(qiáng)度不夠，導(dǎo)電性不好。

解決方案：

控制來(lái)料平整度；

設(shè)計(jì)優(yōu)良性能的夾具，控制裝夾間隙。

焊接難點(diǎn)：

焊縫連接寬度不夠?qū)е聫?qiáng)度不夠。

解決方案：

選用小纖芯光纖激光器，采用擺動(dòng)焊接。

側(cè)板

焊接難點(diǎn)：

焊接部位多，效率要求高。

解決方案：

選擇高功率光纖激光器，進(jìn)行遠(yuǎn)程掃描焊接。

軟連接

焊接難點(diǎn)：

材料薄，多片疊焊易虛焊，導(dǎo)致強(qiáng)度不夠，導(dǎo)電性不好。

解決方案：

控制來(lái)料平整度；

設(shè)計(jì)優(yōu)良性能的夾具，控制裝夾間隙。

焊接難點(diǎn)：

焊縫連接寬度不夠?qū)е聫?qiáng)度不夠。

解決方案：

選用小纖芯光纖激光器，采用擺動(dòng)焊接。