電池模組作為電池包的核心單元,需將數(shù)百個電芯通過極耳、匯流排等結(jié)構(gòu)串聯(lián),焊接工藝的精度與效率,成為制約產(chǎn)能與一致性的關(guān)鍵瓶頸。激光焊接技術(shù)憑借其非接觸式加工、能量精準(zhǔn)可控、自動化集成度高等特性,正在重塑動力電池焊接工藝標(biāo)準(zhǔn)。
一、電池模組焊接的核心痛點
電池模組的極耳多為銅材質(zhì)(導(dǎo)電性好),匯流排則常用鋁(輕量化、成本低),二者焊接需克服三大挑戰(zhàn):
1、銅(熔點1083℃)與鋁(熔點660℃)熱膨脹系數(shù)差異達23%,焊接應(yīng)力易導(dǎo)致裂紋;
2、銅對紅外激光吸收率僅5%,鋁雖達90%,但高溫下鋁元素易蒸發(fā)形成氣孔;
3、界面易生成脆性CuAl?金屬間化合物,降低焊接強度。傳統(tǒng)MIG焊、電阻焊因熱輸入大、效率低,難以滿足車規(guī)級“零缺陷”要求。
二、激光焊接技術(shù)
激光焊接技術(shù)通過將能量密度?達10?W/cm²的光束聚焦于微?級區(qū)域,實現(xiàn)動?電池殼體、防爆閥、匯流排等關(guān)鍵部件的精密連接。在電池模組?產(chǎn)中,激光焊接需同時滿?三?核?需求:異種材料連接(如銅鋁焊接)的冶?兼容性、熱影響區(qū)控制在0.1mm以內(nèi)的精度要求,以及年產(chǎn)GWh級產(chǎn)線的效率指標(biāo)。
其通過三大技術(shù)路徑實現(xiàn)平衡:
??1、波長與光束的精準(zhǔn)適配??
針對銅鋁吸收率差異,采用綠光、藍光或紫外激光替代傳統(tǒng)光纖激光。綠光對銅的吸收率提升至40%,配合環(huán)形光斑調(diào)制技術(shù),可同步加熱銅鋁界面,減少熱梯度;藍光激光將銅材吸收率從傳統(tǒng)紅外激光的5%提升?50%以上;紫外激光則通過“光化學(xué)燒蝕”降低熔池飛濺,抑制金屬間化合物生成。
??2、動態(tài)過程控制的“毫米級”精度??
引入振鏡擺動焊接技術(shù)(頻率50-200Hz),通過光束高頻往復(fù)掃描,均勻分布熱輸入,避免局部過熔;同步搭載高速視覺傳感器(采樣率10kHz)與光譜分析儀,實時監(jiān)測熔池形態(tài)、溫度及等離子體信號,反饋調(diào)整功率與速度。
??3、自動化產(chǎn)線的“全鏈路協(xié)同”??
頭部企業(yè)已將激光焊接嵌入全自動化模組線:六軸機器人搭載激光頭,配合視覺定位系統(tǒng)(重復(fù)精度±0.02mm)自動校正極耳位置;MES系統(tǒng)實時采集焊接參數(shù),AI算法預(yù)測缺陷并觸發(fā)預(yù)警。
三、頭部企業(yè)的實踐案例
作為全球動力電池裝機量第一的企業(yè),寧德時代將激光焊接自動化推向新高度。其最新CTP 3.0麒麟電池產(chǎn)線中,銅鋁匯流排焊接采用“綠光激光+擺動焊接+在線監(jiān)測”組合方案:通過自主研發(fā)的智能焊接軟件,動態(tài)匹配不同電芯型號的焊接參數(shù);搭配力控傳感器補償機械臂微振動,確保0.1mm級對齊精度。據(jù)公開信息,該方案使模組焊接不良率降至0.08%,單GWh產(chǎn)線年節(jié)省成本超2億元,同時支撐了每小時300個模組的極限產(chǎn)能。
?亞迪的環(huán)形光斑焊接技術(shù)開創(chuàng)了效率新范式。在??電池?產(chǎn)中,通過調(diào)整核?功率(1400-2000W)與環(huán)形功率(900-1600W)的能量配?,實現(xiàn)0.5mm極?的?速焊接。西安??數(shù)據(jù)顯?,該技術(shù)使焊接速度達300mm/s,較傳統(tǒng)脈沖激光提升15倍,且熱影響區(qū)控制在0.15mm以內(nèi),電池循環(huán)壽命突破3000次。
銅鋁異種材料焊接的突破,不僅是激光技術(shù)的勝利,更是自動化、智能化方案與工藝深度融合的縮影。據(jù)預(yù)測,到2026年,激光焊接在動力電池制造的滲透率將達82%,成為保障電池安全性的"隱形冠軍"。

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