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                      動力電池模組PACK激光焊接工藝解決方案

                      動力電池模組PACK激光焊接工藝解決方案

                      • 發布時間:2021-07-07
                      • 訪問量:471

                      動力電池模組PACK激光焊接工藝解決方案

                      動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較為簡單,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。除材料特性的影響之外,焊接接頭的狀態也會對焊接效果產生較大影響。
                      一、待焊接的材料種類及狀態
                      待焊材料種類:
                      鋁合金和紫銅作為待焊接的材料時,其常規方式的激光焊接效果不良的主要原因在于:
                      1、兩者對于光纖激光來說均屬于高反材料,對光纖激光的吸收率不高,導致焊接過程穩定性較差;
                      2、兩者的導熱性能較好,焊縫成型困難,易產生氣孔。
                      同時這兩種材料也存在一定的差異,相對來說,鋁合金對光纖激光的吸收率比紫銅的高,而紫銅的導熱性能更優于鋁合金的,所以兩者激光焊接難點的解決辦法有相同的地方,也存在著一定的差異:
                      鋁合金解決方法:
                      1、采用相對較小的聚焦光斑(0.1mm-0.3mm)進行焊接;
                      2、焊接速度不能太低,控制在60mm/s以上;
                      3、采用光纖-半導體激光復合焊接;
                      4、采用擺動焊接。
                      紫銅解決方法:
                      1、采用較小的聚焦光斑(0.02mm-0.2mm)進行焊接;
                      2、焊接速度要快,建議100mm/s以上;
                      3、采用擺動焊接。
                      待焊材料狀態
                      本文中所述的待焊材料狀態是指材料的表面清潔度、預處理程度,這些情況均會導致焊縫質量變差,具體的結果表現及解決方案:
                      1、材料表面有雜質。
                      難點表現:
                      焊縫存在氣孔,密封性不夠,強度不夠;
                      焊縫有爆點,產品報廢。
                      解決方案:待焊材料焊接前需去除油污、水漬等雜質。
                      2、鋁合金表面氧化物未清理
                      難點表現:
                      焊縫氣孔較多,密封性不夠,強度不夠;
                      成型不穩定,良品率降低。
                      解決方案:待焊材料焊前進行去氧化膜處理,然后盡快進行焊接。
                      3、材料待焊處加工粗糙
                      難點表現:
                      成型不均勻,外觀較差;
                      容易出現焊漏,無密封性。
                      解決方案:材料進行機加工處理,需平整無變形。
                      二、焊縫所屬部件類型及要求
                      目前主流的汽車動力電池有三種,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,另外兩類電池市場份額以及激光焊接需求均相對要少很多。
                      焊縫主要存在的問題是強度不夠、密封性不夠和成型不好,導致這些問題的產生,其共性是因為焊接工藝選擇不正確,此外還有待焊部位結構及其焊縫要求所導致的焊接難點,具體情況及解決方案:
                      1、軟包電池部件-極耳/匯流排

                      軟包電池部件-極耳/匯流排
                      焊接難點:材料薄,多片疊焊易虛焊,導致強度不夠,導電性不好。
                      解決方案:控制來料平整度;設計優良性能的夾具,控制裝夾間隙。
                      焊接難點:焊縫連接寬度不夠導致強度不夠。
                      解決方案:選用小纖芯光纖激光器,采用擺動焊接。
                      2、圓柱電池部件-21700電池蓋帽

                      方案參考-電池頂蓋側焊激光焊接自動化生產線解決方案
                      焊接難點:材料薄,易燒穿,強度達不到。
                      解決方案:控制來料一致性;設計優良性能的夾具,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。
                      3、動力電池模組
                      動力電池模組
                      焊接難點: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,使用較高功率進行高速(80mm/s以上)焊接。
                      4、方形電池部件

                      方形電池部件
                      焊接難點:氣孔多,容易出現爆點,導致密封性不夠。
                      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,焊接速度可適當提高。
                      5、殼體封口
                      方案參考-電池頂蓋側焊激光焊接自動化生產線解決方案
                      焊接難點1:氣孔多,容易出現爆點,導致密封性不夠。
                      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,焊接速度可適當提高;選用小纖芯光纖激光器+半導體激光器進行復合焊接。
                      焊接難點2:方形焊縫四個拐角處容易燒穿,導致密封性不夠。
                      解決方案:選擇加速性能更好的焊接平臺;采用較高的焊接速度,縮短拐角處激光的照射時間。
                      焊接難點3: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+半導體激光器進行復合焊接。
                      6、匯流排

                      匯流排
                      焊接難點:
                      材料薄,多片疊焊易虛焊,導致強度不夠,導電性不好。
                      解決方案:控制來料平整度;設計優良性能的夾具,控制裝夾間隙。
                      焊接難點:焊縫連接寬度不夠導致強度不夠。
                      解決方案:選用小纖芯光纖激光器,采用擺動焊接。
                      7、側板

                      動力電池模組側面焊接
                      焊接難點:焊接部位多,效率要求高。
                      解決方案:選擇高功率光纖激光器,進行遠程掃描焊接。
                      8、軟連接

                      方案參考-電池頂蓋側焊激光焊接自動化生產線解決方案
                      焊接難點:材料薄,多片疊焊易虛焊,導致強度不夠,導電性不好。
                      解決方案:制來料平整度;設計優良性能的夾具,控制裝夾間隙。
                      焊接難點:焊縫連接寬度不夠導致強度不夠。
                      解決方案:選用小纖芯光纖激光器,采用擺動焊接。

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