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激光焊接机在锂电池以及动力电池组焊接领域中的突出表现

激光焊接机在锂电池以及动力电池组焊接领域中的突出表现

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新闻资讯
作者:
新华鹏锂电池焊接事业部
2018-07-31

锂电池之所以能广泛应用在笔记本电脑,手机,数码相机,无人机,PDA等电子设备,以及交通用的电动自行车, 电动小汽车,大巴车等上就是得益于其具有循环寿命较我长,自然放电小,能量高,无记忆与污染等优势特点, 他是未来新能源产业的的“驱动力”。
动力电池容量比较大,它主要是应用汽车等耗电较大的交通工具中,是由多个独体电池单元通过镍片焊接及线路 控制系统组成,也称为电池PACK,相比用于手机,笔记本电池而言,其储能容量更大,输出功率自然也更高,锂 离子电池或电池组PACK的生产工序就比较多,特别是一些细节的焊接问题,没有一定焊接经验与良好的激光焊接 设备,是难以做到符合电池焊接产业标准,如:防爆阀(防爆孔)需要密封焊接,极耳激光焊接,软连接焊接, 安全帽点焊(电池盖帽),电池壳体密封焊接,模组及PACK焊接等都需要通过合适的电池焊接机进行焊接加工, 其中动力电池是比较难以加工的,其焊接材料一般都是纯铜,不锈钢,铝及铝合金材料,材料电阻值越小,对激 光吸收率越小,激光能量自然也越不容易被吸。
下边用新华鹏电池激光焊接工程师为了讲解锂电池哪些领域需要激光焊接机应用:
1、顶盖焊接,需要密封性较强:
2、密封钉焊接:
3、软连接焊接:
4、模组以及PACK焊接:
动力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2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。同时,由于铜和铝传热均很快,且对激光反射率非常高,连接片厚度相对较大,因此需要采用 较高功率的激光器才能够实现焊接。
5、极柱激光焊接:
电池极带使用的材质包括纯铝带,铝镍复合带,纯镍带以及少量的铜带等,一般采用脉冲激光焊接机即可完成焊 接,后来由于新一代准连续激光焊接机的出现,其光束质量更好,焊斑更小,对很好的解决高铝带,铜带以及极 带宽度在1.5mm以下的窄带电池极带的焊接难题,因此其应用量越来越广泛,用户量越来越多。
6、防爆阀焊接:
电池防爆阀是电池封口楹上的薄壁阀体,其作用就在于当电池内部压力超过其安全值时会自动破裂,防止电池突 然爆裂而发生危险。
防爆阀设计结构比较巧秒,对激光焊接工艺技术水平要求比较高,过去经常采用脉冲激光焊接机进行点焊,通过 焊点之间的重叠慢慢衔接起来实现密封,但是这样焊接效率自然比较低,密封性肯定也较差,但后来很多电池生 产厂家开始使用新华鹏电池连续激光焊接机进行焊接,从而解决焊接的质量问题或安全隐患,而且提高了电池防 爆阀的焊接速度及产品合格率,堪称电池焊接神器。
7、电池极耳焊接:
用于生产电池极耳的材料有三种,正极采用铝材料,负极则使用镍材料或铜镀镍材料,从材料种类来看,负极是 最难以焊接的,一般激光焊接机厂家都没有这个技术或设备,在动力电池焊接过程中需要将电池极耳与极柱焊接 在一起,而在二次电池的焊接中需要将其与另一铝制的安全阀焊接在一起,焊接过程中需要确保极耳与极柱之前 的可靠连接,而且需要保障其焊缝平滑美观,当前用于电池极耳焊接的设备以新华鹏激光生产的电池激光焊接设 备为主要产品,市场占有率相当高。
8、壳体密封焊接,盖板口焊接:
动力电池的壳体采用铝合金材料比较多,也有采用不锈钢的,而采用铝合金材料的一般也是3003铝合金,当然也 不排除有采用纯铝材料的,从激光焊接效果来说,当然不锈钢激光焊接是优秀的,无论是脉冲焊接还是连续焊接 ,其焊接质量都是杠杠的。
铝材料就不一样了,需要一定的焊接技艺与设备性能来进行具体的加工,一般均需要采用连续激光焊接机进行焊 接,除了一些纯铝与3系列铝合金可以采用脉冲焊接外均需要连续激光焊接才能解决焊接问题,而在壳体厚度上, 我们需要选择一定功率的激光器,从行业实际应用来看,在1MM以下的铝壳体时,可以采用1000W以内的单模激光 器,而在1MM以上的则需要采用1KW的单模或多模光纤激光器做为其能量供应源。
上面说到的是大容易的电池,对于小容量的电池壳体是采用较薄的铝壳,一般厚度均在0.25MM上下,也有些采用 钢壳材料,如:18650电池,由于体形小,壳体厚度也薄,焊接时采用低功率激光器进行焊接,但如果使用连续激 光器进行焊接的话,其速度至少可以提高8倍左右,而且焊接外观效果与密码性会更好,因此,如果资本比较宽松 的电池生产厂家,有着品质追求的用户可以选择新华鹏电池连续激光焊接机做为首要的焊接设备。
激光焊接锂电池新特点:
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。激光焊接凭借焊接安全可靠、工艺精密、环保等优势,成为了很多焊接任务的首选方 案。
电池专用激光焊接机擅长焊接的优势:
1 激光焊接是一个将正负极材料、隔膜和电解液等原材料化零为整的融合制造过程,把所有原材料焊接成电池电 芯或 PAcK 模组就可直接用于汽车领域。
2 普通电池原料在成本中占比不断增加而且以吨为单位大批量购入,激光焊接设备基本对原材料采购是一次到位 节省成本。
3、激光焊接可以大大提高汽车动力电池安全性、可靠性和使用寿命,焊接质量及自动化程度高。
4、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。
5、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,设备性能稳定易操作,提高 焊接效率,减少工时,降低成本。
6、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。
锂电池新能源产业的发展状况分析:
1、新能源锂电池行业发展状况:
经过十多年的发展,中国锂电池行业已经建立了包含锂矿采选、材料供应、电芯及PACK、电池回收等各个环节的 完整产业链。锂电池行业在下游市场需求推动下,产量规模保持高速增长,从2012年的17.2 Gwh增长到2017年的 88.7 Gwh,5年时间内,产量增长了4倍。
电动交通工具(最主要是新能源汽车)、3C数码、储能行业是锂电池产业发展的三大推动力。2016年,新能源汽 车以30.8 GWh的需求量超过3C数码,成为锂电池最大消费市场,到2017年动力电池产量增长至44.5GWh。储能电 池发展潜力巨大,但由于技术、政策等原因仍处于市场导入阶段,相对于动力电池相对滞后。未来随着技术逐渐 成熟,储能市场也将成为拉动锂电池消费的另一极。
2、动力电池产业相关的新能源汽车发展趋势:
随着全球能源危机和环境污染问题日益突出,产业节能化、环保化发展被高度重视,新能源汽车出现爆发式增长 。产量由2012年1.26万辆增长至2017年的79.4万辆,年复合增长率高达99.4%。2017年产销分别为79.4万辆 和77.7万辆,同比分别增长53.6%和53.3%,产销量同比增速分别提高了2.1和0.3个百分点。2017年新能源 汽车市场占比2.7%,比上年提高了0.9个百分点。中国已超过美国成为全球范围内第一大新能源汽车市场,连 续三年产销量居世界第一。
动力电池作为新能源汽车核心零部件,其发展紧随新能源汽车整体市场趋势,动力电池市场也呈现爆发式发展趋 势,资本的大量涌入带动了力电池产量的大幅提升。
2017年中国汽车用动力电池产量达到44.5Gwh,同比增长45%。OFweek预计,未来四年,动力电池需求量将保持 着40%以上的年复合增长速度,到2020年,中国新能源汽车动力电池需求量将突破120Gwh。
锂电池,动力电池组(pack),软包电池等电池产品是新能源行业发展的基本保障,是现代生活及工业生产未来 发展的趋势,拥有巨大的市场空间,因此,为与其实现相配套生产设备,各类电池激光焊接机设备开始如雨后春 笋般出现,各类动力电池组焊接机,专业电池盖帽激光焊接机,极耳激光焊接机等电池相关配件专用的激光焊接 设备都出现在各类新能源厂家中,其专业性设备保障了电池质量完整性与安全性,新华鹏激光在入电池行业比较 早,专业技术装备己经在新能源企业实际应用中得到良好的考验,十多年己经得到良好的技术升级与完善,成为 当前国内电池厂家应用量比较广的专业电池配件激光焊接设备。

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