高功率激光扫描振镜焊接在动力电池制造中的应用-精选文档
动力电池激光焊接方案
动力电池激光焊接方案
动力电池激光焊接是一种常用的连接方式，具有高效、精确、无损、环保等特点。
以下是一种可能的动力电池激光焊接方案：
1. 材料准备：准备好需要焊接的动力电池模块，确保其表面清洁无杂质。
2. 设置参数：根据不同的电池材料和尺寸，确定适当的激光焊接参数，包括功率、脉冲频率、浸润时间等。
3. 激光焊接设备调试：根据所选参数，调试激光焊接设备，确保激光束的焦点准确对位于焊接点上，并调整焊接电极的位置。
4. 预热：通过激光预热动力电池接触面，提高焊接的效果和速度。
5. 焊接：根据焊接点的位置，使用激光束进行准确焊接，确保焊接点的牢固性和导电性。
6. 检查与测试：完成焊接后，对焊接点进行检查和测试，确保焊接质量符合要求。
需要注意的是，动力电池激光焊接需要使用专门的设备和技术，操作时应遵守相关安全规范，确保工作环境安全。
此外，不同材料和尺寸的电池模块可能需要调整焊接参数和设备，具体操作应根据实际情况进行调整。
激光技术在动力电池中的应用
激光技术在动力电池中的应用
激光技术在动力电池中有许多应用。
1. 激光打光焊接与切割：激光可以用于焊接和切割动力电池中的金属零部件。
激光焊接可以快速、精确地将电池单体连接在一起，提高电池组的稳定性和安全性。
激光切割可以用于制作电池的隔膜和电极材料，提高电池性能和效率。
2. 激光清洗与表面处理：激光可以用于清洗动力电池表面的污垢和杂质，提高电池的效率和寿命。
激光还可以用于处理电极和隔膜的表面，增加其表面积和反应活性，提高电池的能量密度和循环稳定性。
3. 激光标记和标识：激光可以用于在动力电池上进行标记和标识，帮助管理和追踪电池的生产和使用过程。
激光标记可以在电池上刻印唯一的标识码和生产信息，方便电池的溯源和质量控制。
4. 激光探测与监测：激光可以用于检测和监测动力电池中的各种参数和性能。
例如，激光可以通过测量电池的光学属性来判断电池的充放电状态和健康状况。
激光还可以用于非接触式的温度测量和电池内部结构的成像，提供更精确和可靠的电池监测和故障诊断。
总的来说，激光技术在动力电池中的应用可以提高电池的制造质量和性能稳定性，提高电池的能量密度和充放电效率，减少
电池的能量损耗和故障概率，进一步推动电动汽车和储能系统的发展和应用。
激光在动力锂电池制造中的应用
激光在动力锂电池制造中的应用自1990年问世以来，锂电池因其能量密度高、电压高、环保、寿命长以及可快速充电等优点，深受3C数码、动力工具等行业的青睐，其对新能源汽车行业的贡献尤为突出。
作为提供新能源汽车动力来源的锂电池产业，市场潜力巨大，是国家战略发展的重要一环，预计未来5-10年，产业规模有望突破1600亿元。
动力电池作为新能源汽车的核心部件，其品质直接决定了整车性能。
锂电池制造设备一般为前端设备、中端设备、后端设备三种，其设备精度和自动化水平将会直接影响产品的生产效率和一致性。
而激光加工技术作为一种替代传统焊接技术已广泛应用于锂电制造设备之中。
本文通过激光在动力电池行业中的应用情况，阐述了激光焊接的工艺特点，分析了铝合金激光焊接难点以及焊接模式对焊接质量的影响，列举了方形动力电池及电池PACK工艺特点及设备发展趋势。
激光焊接工艺从锂电池电芯的制造到电池PACK成组，焊接都是一道很重要的制造工序，锂电池的导电性、强度、气密性、金属疲劳和耐腐蚀性，是典型的电池焊接质量评价标准。
焊接方法和焊接工艺的选用，将直接影响电池的成本、质量、安全以及电池的一致性。
在众多焊接方式中，激光焊接以如下优势脱颖而出：首先，激光焊接能量密度高、焊接变形小、热影响区小，可以有效地提高制件精度，焊缝光滑无杂质、均匀致密、无需附加的打磨工作；其次，激光焊接可精确控制，聚焦光点小，高精度定位，配合机械手臂易于实现自动化，提高焊接效率，减少工时，降低成本；另外，激光焊接薄板材或细径线材时，不会像电弧焊接那样容易受到回熔的困扰。
电池的结构通常包含多种材料，如钢、铝、铜、镍等，这些金属可能被制成电极、导线，或是外壳；因此，无论是一种材料之间或是多种材料之间的焊接，均对焊接工艺提出了较高要求。
激光焊接的工艺优势就在于可以焊接的材质种类广泛，能够实现不同材料之间的焊接。
工艺难点动力电池电芯的制造由于遵循“轻便”原则，通常会采用较“轻”的铝材质，而且还要做得更“薄”，一般壳、盖、底的厚度基本都要求达到1.0mm以下，目前一些主流厂家的基本材料厚度均在0.8mm左右。
电池生产中的激光焊接应用
激光焊接在电池生产中的应用简述一、锂离子电池锂离子电池有很多种型号，在其生产过程中，需要焊接的工序包括电池组连接片焊接、外壳密封焊接、极耳焊接、安全阀焊接等。
焊接的材质主要有纯铜、镍、铝及铝合金、不锈钢等，根据材料种类和厚度不同，所用激光器主要为低频脉冲YAG固体激光器、准连续或连续光纤激光器。
1、电池组连接片焊接电池之间的串并联一般通过连接片与单体电池的焊接来完成，正负极材质不同，一般有铜和铝两种材质，由于铜和铝之间采用激光焊接后形成脆性化合物，无法满足使用要求，通常采用超声波焊接外，铜和铜、铝和铝一般均采用激光焊接。
2、电池壳体与盖板封口焊接电池的壳体材料有铝合金和不锈钢，其中采用铝合金的最多，一般为3003铝合金，也有少数采用纯铝。
不锈钢是激光焊接性最好的材质，尤其304不锈钢，无论是脉冲还是连续激光都能够获得外观和性能良好的焊缝。
铝及铝合金的激光焊焊接性能根据采用焊接方式的不同而略有差异。
除了纯铝和3系铝合金采用脉冲焊接和连续焊接都没有问题，其他系列铝合金最优选择连续激光焊接方式，以减小裂纹敏感性。
同时，根据电池壳体厚度选择合适功率的激光器，一般壳体厚度1 mm以下时，可考虑采用1000W以内单模激光器，厚度在1mm以上需使用1000W 以上单模或多模激光器。
小容量锂电池常采用比较薄的铝壳（厚度在0.25 mm 左右），也有的采用钢壳。
由于壳体厚度的关系，此类电池的焊接一般采用较低功率的激光器即可，目前最多采用的是YLR-500激光器。
根据实际焊接需要可采用连续焊接，也可以采用调制脉冲输出的脉冲激光焊接，或直接采用QCW准连续激光器进行脉冲焊接。
同时配置振镜焊接头的焊接方式也可采用。
使用连续激光器焊接薄壳锂电池，效率可以提升5~10 倍，且外观效果和密封性更好。
因此有逐渐取代脉冲激光器在这个应用领域的趋势。
3、电池极带点焊电池极带使用的材质包括纯铝带、镍带、铝镍复合带以及少量的铜带等。
电池极带的焊接一般使用脉冲焊接机，随着IPG 公司QCW 准连续激光器的出现，其在电池极带焊接上也得到了广泛的应用，同时由于其光束质量好、焊斑能够做到很小，其在应对高反射率的铝带、铜带以及窄带电池极带（极带宽度在1．5 mm 以下）的焊接有着独特的优势。
高功率环形激光在储能动力电池产品的应用与改善
高功率环形激光在储能动力电池产品的应用与改善【摘要】本文介绍高功率环形激光在储能锂离子电池极柱焊接和镍片焊接的应用场景及特点，侧重介绍了其主要参数及在焊渣粉尘控制的机理，对使用中的焊接不良进行了介绍和基本机理分析，包括针对性的改善控制措施。
1.引言为实现我国2030年碳达峰2060年碳中和的双碳战略目标，储能动力电池获得了空前的快速成长，储能动力电池产品项目种类繁多，而激光焊接作为广泛应用于储能动力电池的技术工艺，已历经十年发展，在焊接中，基本上都采用的普通光纤激光器，一直存在着焊接飞溅导致热失控风险和高系铝焊缝裂纹的顽固问题，经多年参数工艺优化，取效甚微，近两年开始在主流电池厂导入的可调节环形光斑激光器，很好的解决了这一问题。
2.环形光斑激光介绍主流品牌常用的是通快PFO智能振镜系统和IPG YLS-AMB光束模式可调激光器，通快第三代PFO智能振镜系统，扫描范围从二代的320*190扩大到了420*280，在单个扫描范围内可以覆盖更多焊接区域电芯，从而提高了焊接效率，足以匹配日渐推广的CTP技术中一个模组电池包多达百多个电芯的焊接节拍要求;更重要的是，环形激光在焊接过程焊渣控制方面性能卓越，相比普通激光，可以做到极少Particle，这个在锂电安全可靠性方面有显著进步，也解除了制约锂电快速发展的安全枷锁。
2.1 环芯可调技术简介：不同于传统光纤激光器的光束，环形激光是激光器内部产生一束光，通过一个契型分光装置而分成两束光，其中一束光进入内环，另外一束进入外环，也就是说环形激光器输出的光斑，是由中心光斑和一个外环形光斑组成，并且两个光斑都可以实现激光功率和出光时间的实时单独调节，从而使激光焊接工艺窗口变得更宽更灵活，匹配各种焊接介质和工艺需求。
机理分析：外环光斑的前段对工件进行预热，而中心光斑用来形成焊接小孔，尔后用外环光斑的后段来稳定熔池，加速金属蒸汽溢出，稳定了匙孔前后壁动态性能，环形光束的能量改变了匙孔背部熔池的流动，熔池内部的涡流被外环能量抑制，熔池动态性能更加平稳, 抑制气孔形成，从而减少飞溅、气孔等缺陷，光滑表面成型光滑平整，焊接一致性和焊接外观的完美，据测试，环形激光可减少飞溅80%以上。
激光焊接技术在电池行业中的应用
激光焊接技术在电池行业中的应用电池作为生活中常用的产品，看着外观简单，但是工艺却一点也不简单，尤其是在焊接技术的使用上可是一门学问。
下面是小编整理的一些关于激光焊接技术在电池行业中的应用，希望可以加深你的理解。
针对电池行业经常用到的18650电池焊接、18650电池盖帽穿透焊接、18650电池极耳穿透焊接、聚合物电池焊接、聚合物电池极耳穿透焊接、方形电池焊接、铝壳电池焊接、方形电池盖板封口对接焊接、方形电池盖板穿透点焊、电池组焊接、电池组连接片穿透焊接、动力电池焊接等各种电池行业焊接工艺，为广大电池厂家专门开发的相对应的激光焊接机。
能焊接的材料包括铝和铝焊接、铝和镍焊接、铜和铜焊接、铜和镍焊接等。
方形铝壳电池是常见的动力电池之一，外壳一般采用3003铝合金材料，它的作用是保护内部电极材料和防止电解液渗漏，工艺上需要封装，但传统的封装工艺不能满足方形铝壳电池的发展，而激光焊接则对铝壳封装具有很好的适应性。
铝合金3003的材料主要是铝锰合金，铝和锰的沸点温度相差不大，因此在激光焊接时，不会因金属元素烧损而造成焊缝质量下降等问题。
铝合金由于对1064nm激光的反射率极高且导热率高，使得铝合金比较难焊接。
一般铝壳的厚度为0.8mm，这就要求激光光束质量好、功率稳定。
采用YAG激光器进行焊接，由于激光光束质量不好，功率不稳定，容易出现焊不透或变形等问题。
采用连续激光进行焊接效果更好。
方形电池激光焊接机焊接工艺：高能量激光照射到材料上，使需要焊接的部分表面材料瞬间融化，融化后的铝合金材料对激光的吸收效率迅速增大，表面熔融铝合金液体将吸收的能量通过热传导方式使拼焊部分深层铝合金融化，壳体和壳体对应的盖板就融合在一起，冷却后形成了无缝高强度的焊缝，完成了焊接的工艺。
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深圳市海维光电科技有限公司，专注于工业精密激光焊接、激光打标、激光切割，集研发、生产、销售、服务为一体的国家级高新技术企业。
激光焊接在动力电池方面的应用
激光焊接的应用
激光焊接具有能量密度高、焊接速度快、热影响区小、焊缝深宽比大、变形小及易于实现自动化等优点，有利于提高焊接质量和焊接的生产效率。
它被定义为最具有发展前景的材料加工技术。
动力电池焊接应用激光加工主要有电芯、模组、PACK等，激光焊接应用部位包括极耳、翻转片、封口、汇流排、PACK模组、注流孔封装等。
针对动力电池模组线，激光焊接的应用包括模组的外壳焊接、连接片的焊接及极耳的焊接等。
目前，我们公司在模组的外壳焊接有具体的应用案例。
比如目前动力电池的外壳材质是铝，铝壳电池占整个动力电池的绝大多数。
动力电池的激光焊接部位多，有耐压和漏液测试要求。
铝材的激光焊接难度较大，会面临焊痕表面凸起问题、气孔问题、炸火问题、内部气泡问题等。
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电池厂家的要求。
动力电池激光焊接技术介绍
动力电池激光焊接技术介绍
激光焊接技术在动力电池制造领域具有重要作用，它能确保电池组件的高效、稳定和安全。
以下是关于动力电池激光焊接技术的一些介绍：
1.激光焊接原理：激光焊接是利用高能量密度的激光束在焊接区域产生局部熔化，将电池极片或隔膜等材料焊接在一起。
激光束的功率和焊接速度可调，可根据实际需求实现不同焊接效果。
2.焊接过程：激光焊接过程通常包括预处理、焊接和后续处理等步骤。
预处理目的是使焊接区域清洁、无油污，以保证焊接质量。
焊接过程中，激光束通过透镜聚焦在焊接区域，产生高温高压力，使材料熔化并连接。
后续处理主要是为了使焊接部位平滑、美观，并减小焊缝附近的应力。
3.优点：激光焊接具有焊接速度快、熔接区域小、焊缝平整、焊接质量高等优点。
此外，激光焊接还可以实现精确控制，使电池组件的尺寸和性能更加稳定。
4.应用场景：激光焊接技术广泛应用于新能源汽车动力电池的生产制造，包括电池模块、电池包、电池系统等各级别产品的焊接。
特别是对于高能量密度、轻量化、小型化的电池产品，激光焊接技术具有显著优势。
5.发展趋势：随着新能源汽车产业的快速发展，对动力电池性能和可靠性的要求不断提高。
未来，动力电池激光焊接技术将朝
着更高功率、更高速度、更精细控制等方向发展，以满足市场需求。
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电池盖板软连接焊接。图4高功率激光扫描振镜焊接软连 接片更快的光斑跳转速度：由于扫描振镜是由镜片高速 偏转，使反射的激光光斑照射到不同位
置，光斑运动速度可以达到3000mm/s，即从一个焊接位 置跳到另外一个位置，速度可达一般的伺服电机平台的 10倍以上，极大的提的高了焊
接效率，例如：焊接一个16个47178电芯的电池模组，32 个电极连接片，在激光光点位置运动上伺服平台需要至 少14秒，而由安装在机械手
mm/s的速度快速在各个焊点间跳跃，比其他激光焊接方 式快数倍。图2a.盖帽铝圈焊接b.极耳-盖帽焊接c.防爆阀 焊接d.汇流板焊接高功
率激光振镜扫描焊接系统高功率激光振镜焊接通常采用 1000w及以上激光功率的激光器作为焊接激光光源，常搭 配4000-6000w光纤激光
器，可高速穿透焊接2-3mm铝及铝合金。更高的激光功 率意味着镜片需要承受更高的热量，这对镜片材料、镜 片的镀膜、散热结构、制造工艺和装
焦镜为该系统最重要的组成部分。激光束以脉冲或连续 方式入射到振镜上，两个反射镜可分别沿X、Y轴扫描， 用计算机控制反射镜的反射角度，实现
激光束的偏转运动对待加工材料进行焊接。普通聚焦镜 的焦平面为一曲面，无法保证焊接的均匀性，而F-THETA 镜的焦平面为一平面，该镜组具
有平场聚焦的效果，能在激光束的不同入射角方向（远 场与近场）上获得平整焦平面的聚焦效果，故可以使扫 描系统的焦平面与待加工的工件表面相重
合，能够保证焊接的均匀性。图1扫描振镜结构示意图小 功率激光扫描振镜系统焊接应用小功率激光扫描振镜焊 接通常指使用1000W激光功率以下
的，以Nd-YAG脉冲激光器或光纤激光器作为焊接光源， 扫描振镜作为输出装置的激光振镜焊接系统；具有激光 光斑移动速度快（3000mm/
s），定位精度高（0.001mm），焊接范围大，无需水冷 等特点，在IT、电池制造行业有大量应用，其中18650电 池及其模组制造中应用
配工艺等都提出了极大要求。首先，由于镜片需要承受 的功率很高，需要镜片本身具有很强的热稳定性，这就 导致了镜片肖材选择很单一，无法利用多
钟折射率的肖材组合设计，所以高功率平场镜头及准直 镜的光学设计难度大大提高；其次为了承受更大能量的 激光，镀膜工艺的要求极为严格，需要更
为专业的镀膜设备及更加合理的膜系；第三，由于激光 功率很大，必然带来系统的温度升高，系统的冷却是必 须要解决的重中之重，既要确保光学部件
器可以同时搭配到几台振镜焊接系统上，工作时可由激 光器内高速振镜摆动将每个脉冲激光分配输出到各个振 镜系统上，充分利用了激光功率，如接到
4台振镜系统上，1秒种可以完成4个以上的电池极耳焊接。 图2.d.中的18650模组汇流板是并联模组中数十到数百个 电池电极的装置，通常
有薄铜板和薄镍板组成，需要激光将两者焊接到一起， 焊点通常分布在50*30cm或更大的范围上，使用振镜系统 焊接，激光光束可以以3000
最为广泛，如图2所示，包括：18650盖帽防爆阀焊接、 盖帽铝圈焊接、盖帽-电芯极耳焊接，模组汇流片焊接等， 几乎18650电池制造的激
光焊接都会采用扫描振镜激光焊接系统。18650盖帽-电芯 极耳焊接通常是在自动化流水线上完成，工件流转到振 镜焊接头下时，夹具压紧工件，
振镜高速完成焊接，焊接时间仅需不到1秒，大族激光精 密焊接事业部针对这些应用开发了ST300高速时间分光激 光焊接机，一台ST300激光
镜头，焦距通常不低于350mm，扫描范围大。Dragon系 列扫描振镜加工系统通常搭配焦距达460mm的F-THETA聚 焦镜头，焊接范
围达到220*180mm，在不移动扫描振镜系统的情况下， 可在同一夹具中放置多个的电池顶盖进行电芯软连接片 焊接，焊接位置可通过软件可视
化编写。安装在机械手上的振镜可以灵活焊接各种尺寸 的电池模组，焊接范围可达1-2m。图4，Dragon扫描振镜 加工系统3秒内完成了3个
扫描振镜激光焊接系统扫描振镜是一种优良的矢量扫描 器件，它是一种特殊的摆动电机，基本原理是通电线圈 在磁场中产生力矩，但振镜不能像普通电
机一样旋转，只能偏转，偏转角与电流成正比，与电流 计一样，不同的是，镜片取代了表针。图1为扫描振镜系 统的结构示意图，该系统主要由激光器
、扩束镜、反射镜、电机底座、振镜电机、X和Y反射镜、 F-THETA聚焦镜组等几大部分组成，其中X、Y轴反射镜反 射镜和F-THETA聚
软连接片时（如图6），激光可在200-300mm/s的速度下 焊接圆形轨迹，一些模组上还会用到S形轨迹的方式进行 焊接。图6电芯软连接焊
率激光振镜系统在动力电池制造中应用及其特点目前， 新能源汽车的发展步入关键时期，动力电池目前产能缺 乏，扫描振镜激光焊接系统焊接速度快，
强度高，焊接过程能够实现准确定位，焊接过程易于实 现自动化，振镜系安装在机械手上，可实现灵活的远 程焊接，具有较大的空间自由度，在焊接
电池模组、电芯软连接片、电池防爆阀等工序上都有应 用。灵活的远程扫描焊接：高功率激光扫描振镜系统通 常会搭配焦距较大的F-THETA聚焦
上的Dragon扫描振镜系统焊接，设备在光点位置运动上 只需要7秒，更大的模组更能体现其效率差别。图5电池 模组连接片的焊接高速稳定的焊
接复杂轨迹：对于丝杆导轨式的伺服电机平台系统，高 速下带动焊接头运动复杂轨迹，在轨迹拐弯，特别是转 弯半径小时，焊接头的运动速度会降低，
从而造成了焊接过程的速度不稳定，影响焊接效果。单 振镜焊接圆弧或其他复杂轨迹时就不会存在这些问题， 比如在高功率激光振镜系统焊接一些电芯
、电器部件的工作温度保持在合适的范围内，还要保证 工作过程中的绝对可靠性及冷却线路布置的合理性，水 冷系统需要反复试验和设计更改最终确认
最优效果。经过大量研发，2019年，大族激光精密焊接 事业部推出了首台自主研发的工业用高功率激光振镜加 工系统Dragon系列，图3，D
ragon系列适用与6kw及以下光纤激光器加工应用，特别 适用于动力电池模组的激光焊接。图3Dragon系列高功率 激光振镜加工系统高功