激光焊能大幅提升動(dòng)力電池安全性和使用壽命。

在動(dòng)力電池制造過(guò)程中，激光焊接部位多，包括極耳、翻轉(zhuǎn)片、封口、匯流排、PACK模組、注流孔封裝等，可實(shí)現(xiàn)電池串并聯(lián)。同時(shí)涉及到電芯、模組、PACK，還可以焊接鋼、鋁、銅、鎳等多樣化材料。

方形電池上，激光焊主要是熔深焊接和脈沖焊接。軟包電池上，則是脈沖焊。其原理是高能量密度的激光素利用熱源進(jìn)行焊接，可靠性好、接觸電阻小、自動(dòng)化程度高，能極大提升生產(chǎn)效率。

激光焊優(yōu)勢(shì)是有效提高連接可靠性，利于模組輕量化，降低電池內(nèi)阻，減少熱量自身?yè)p耗。同時(shí)能不停機(jī)連續(xù)工作、焊接品質(zhì)好、靈活性高。難點(diǎn)和痛點(diǎn)，是焊件裝配精度高，且要求光束在工件上的位置不能有顯著偏移。同時(shí)激光器及其相關(guān)系統(tǒng)的成本較高。

目前市面上鋰電激光焊設(shè)備廠家有大族激光、海目星、炫碩智造、泰德激光、思客琦、新宇智能等，其中大族激光、海目星等頭部企業(yè)市場(chǎng)占比約30—40%。

同時(shí)據(jù)高工鋰電了解，寧德時(shí)代、比亞迪、國(guó)軒高科、億緯鋰能、松下、三星等鋰電知名企業(yè)都有涉及使用激光焊。

激光焊技術(shù)方面，相對(duì)突出的有密封釘焊接、頂蓋焊接、連續(xù)焊接。

密封釘焊接，是用脈沖焊接，原因是間斷性熱輸入，錫氫量少，效果好。密封釘焊接發(fā)展分兩個(gè)階段，第一階段是7-8mm/s，第二個(gè)階段是速度已達(dá)到30mm/s，未來(lái)還會(huì)更快。

頂蓋焊接，第一個(gè)階段是普通頭焊接，只能做到60-80mm/s，因?yàn)閷儆谏钊酆?，在焊接的過(guò)程中容易出現(xiàn)視孔，在視孔的尾端容易出現(xiàn)閉合，電子蒸汽怎么溢出來(lái)，容易造成表面的毛躁。

第二個(gè)階段是復(fù)合焊接和高頻擺動(dòng)焊接共用，能解決視孔的快速合閉問(wèn)題，焊接速度得到極大提高。

第三個(gè)階段是像一些公司開(kāi)始新嘗試，比如海目星將環(huán)形光斑的焊接和復(fù)合焊接高速焊接，可做到300mm/s。

連續(xù)焊接的特點(diǎn)是速度快，但容易形成熱堆積，在瞬出的熔池冷卻的過(guò)程中，沒(méi)有微斷裂。這其中連續(xù)激光焊接可達(dá)15mm/s，實(shí)物焊接可做到300mm/s。

總的來(lái)說(shuō)，鋰電設(shè)備常用激光頭和振鏡激光加工頭焊接、可實(shí)現(xiàn)S形、螺旋形等復(fù)雜軌跡的高速焊接，在增大焊縫結(jié)合面積的同時(shí)增強(qiáng)焊接強(qiáng)度。還可以在焊接過(guò)程中，連接MES系統(tǒng)，實(shí)時(shí)記錄和調(diào)整焊接的各項(xiàng)參數(shù)，確保更穩(wěn)定和更高質(zhì)量的焊接。

針對(duì)激光焊設(shè)備，發(fā)展趨勢(shì)主要有三個(gè)方面。

首先激光焊接的激光器功率越來(lái)越大。這樣在鋰電設(shè)備“降本增效”的趨勢(shì)中，精密性要求將越來(lái)越高，焊接的位置準(zhǔn)確度也可能越來(lái)越大。

泰德激光總經(jīng)理吳華安表示激光焊接在品質(zhì)方面有更多可控性，焊接精度更高，未來(lái)將全面替代螺栓、膠粘等方式。

例如銳科激光新出的3000W單模組連續(xù)光纖激光器，具有更高的光電轉(zhuǎn)換效率（≥35%），更好、更穩(wěn)定的光束質(zhì)量，更強(qiáng)大的抗高反能力，保證在厚板切割方面達(dá)到更穩(wěn)定、精密的切割效果。

其次應(yīng)用場(chǎng)景下的數(shù)據(jù)收集能力增強(qiáng)，控制激光焊接效果的能力增強(qiáng)。例如通過(guò)人工智能和大數(shù)據(jù)算法，進(jìn)行三維模型仿真和智能預(yù)判焊接效果。

比如大族激光采用高功率振鏡配合機(jī)器人及6000W激光器組合，焊接質(zhì)量好（焊縫剪切力＞1000N，焊縫熔合深度滿足0.5-2mm）。這套系統(tǒng)兼容多種規(guī)格型號(hào)的鋰電池模組生產(chǎn)，并能實(shí)現(xiàn)快速切換。利用CCD尋址收集數(shù)據(jù)，定位準(zhǔn)確；焊接監(jiān)控，產(chǎn)品全程可追溯。

最后穩(wěn)定性、安全性、靈活性增強(qiáng)。

代表是海目星激光，把由阿帕奇進(jìn)口的2000W的光纖激光器集成為焊接設(shè)備，對(duì)電池鋁盒進(jìn)行滿焊測(cè)試，達(dá)到了熔寬0.8mm-1.4mm，熔深0.6mm-1.1mm，翻邊≤60μm，凸起值≤500μm的標(biāo)準(zhǔn)。

海目星激光的激光焊設(shè)備可以做到連續(xù)穩(wěn)定性生產(chǎn)。安全性方面，能確保操作，指令，數(shù)據(jù)等方面記錄，有斷電防護(hù)。靈活性上，激光焊能按照實(shí)際產(chǎn)品材質(zhì)，工藝等要求進(jìn)行定制化設(shè)計(jì)。

值得注意的是，12月16-18日，由利元亨總冠名的2019高工鋰電&電動(dòng)車(chē)年會(huì)將在深圳機(jī)場(chǎng)凱悅酒店隆重舉行，此次年會(huì)主題為“全球電動(dòng)化的至暗時(shí)刻與遠(yuǎn)大前程”。500+鋰電產(chǎn)業(yè)鏈上下游企業(yè)，800+企業(yè)高層將齊聚深圳。

屆時(shí)，針對(duì)激光器及激光焊在鋰電池生產(chǎn)中的應(yīng)用情況和發(fā)展趨勢(shì)，細(xì)分行業(yè)領(lǐng)軍人物將分享其真知灼見(jiàn)。