动力锂电池制造过程焊接方法与工艺的合理选用，将直接影响电池的成本、质量、安全以及电池的一致性。接下来就整理一下动力锂电池焊接方面的内容。

1、激光焊接原理

激光焊接是利用激光束优异的方向性和高功率密度等特性进行工作，通过光学系统将激光束聚焦在很小的区域内，在极短的时间内使被焊处形成一个能量高度集中的热源区，从而使被焊物熔化并形成牢固的焊点和焊缝。

2、激光焊接类型

热传导焊接和深熔焊

激光功率密度为105~106w/cm2形成激光热传导焊，激光功率密度为105~106w/cm2形成激光深熔焊

穿透焊和缝焊

穿透焊，连接片无需冲孔，加工相对简单。穿透焊要功率较大的激光焊机。穿透焊的熔深比缝焊的熔深要低，可靠性相对差点。

缝焊相比穿透焊，只需较小功率激光焊机。缝焊的熔深比穿透焊的熔深要高，可靠性相对较好。但连接片需冲孔，加工相对困难。

脉冲焊接和持续焊接

1）脉冲模式焊接

激光焊接时应选择合适的焊接波形，常用脉冲波形有方波、尖峰波、双峰波等，铝合金表面对光的反射率太高，当高强度激光束射至材料表面，金属表面将会有60%-98%的激光能量因反射而损失掉，且反射率随表面温度变化。一般焊接铝合金时最优选择尖形波和双峰波，此种焊接波形后面缓降部分脉宽较长，能够有效地减少气孔和裂纹的出现。

由于铝合金对激光的反射率较高，为了防止激光束垂直入射造成垂直反射而损害激光聚焦镜，焊接过程中通常将焊接头偏转一定角度。焊点直径和有效结合面的直径随激光倾斜角增大而增大，当激光倾斜角度为40时，获得最大的焊点及有效结合面。焊点熔深和有效熔深随激光倾斜角减小，当大于60时，其有效焊接熔深降为零。所以倾斜焊接头到一定角度，可以适当新增焊缝熔深和熔宽。另外在焊接时，以焊缝为界，需将激光焊斑偏盖板65%、壳体35%进行焊接，可以有效减少因合盖问题导致的炸火。

2）持续模式焊接

持续激光器焊接由于其受热过程不像脉冲机器骤冷骤热，焊接时裂纹倾向不是很明显，为了改善焊缝质量，采用持续激光器焊接，焊缝表面平滑均匀，无飞溅，无缺陷，焊缝内部未发现裂纹。在铝合金的焊接方面，持续激光器的优势很明显，与传统的焊接方法相比，生产效率高，且无需填丝；与脉冲激光焊相比可以解决其在焊后出现的缺陷，如裂纹、气孔、飞溅等，保证铝合金在焊后有良好的机械性能；焊后不会凹陷，焊后抛光打磨量减少，节约了生产成本，但是因为持续激光器的光斑比较小，所以对工件的装配精度要求较高。

在动力锂电池焊接当中，焊接工艺技术人员会根据客户的电池材料、形状、厚度、拉力要求等选择合适的激光器和焊接工艺参数，包括焊接速度、波形、峰值、焊头倾斜角度等来设置合理的焊接工艺参数，以保证最终的焊接效果满足动力锂电池厂家的要求。

3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。用于动力锂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。能为各种材料组合供应高强度焊接，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。

4激光焊接工艺难点

目前，铝合金材料的电池壳占整个动力锂电池的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,焊接时不可防止地会出现一些问题缺陷，其中最重要的是气孔、热裂纹和炸火。

铝合金的激光焊接过程中容易出现气孔，重要有两类：氢气孔和气泡破灭出现的气孔。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出现的孔洞。

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，在应力用途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，而起决定性用途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，重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供应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。

最后，要注意激光焊接是一个熔化过程。这意味着两个基底在激光焊接过程中会熔化。这一过程很快，因此整个热输入较低。但因为这是一个熔化过程，在焊接不同材料的时候就可能形成易碎的高电阻金属间化合物。铝-铜组合特别容易形成金属间化合物。这些化合物已证明关于微电子设备搭接头的短时间电气性能和长期机械性能有负面影响。这些金属间化合物关于锂离子电池长期性能的影响尚不确定。

声明： 本网站所发布文章，均来自于互联网，不代表本站观点