锂电池专用激光焊接机（激光焊接高度契合）
锂电池专用激光焊接机（激光焊接高度契合）6）动力电池模组及PACK焊接：电池模组可以理解为锂离子电芯经串并联方式组合， 并加装单体电池监控与管理装置。电池模组的结构设计往往能决定一个电池包的性能和安全。其结构必须对电芯起到支撑、固定和保护作用。由于铜和铝之间采用激光焊接后易形成脆性化合物，无法满足使用要求，通常采用超声波焊接；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）密封钉（电解液注入口）焊接：密封钉（注液孔盖帽）的形式也较多，其形状通常 为一个直径 8mm、厚度约 0.9mm 的圆形盖帽，其焊接的基本要求就是耐压值达到 1.1MPa，密封且不能有针孔、裂纹和爆点的存在。作为电芯焊接的最后一道工序，密封钉 焊接的良率尤为重要。密封钉焊接时由于有残留电解液的存在，导致有爆点、针孔等缺陷，而抑制这些缺陷的关键方式则是减小热输
激光焊接是利用激光束对物体进行融化并实现焊接的工艺，在动力电池生产中主要用 于中段电芯、后段模组 PACK 环节。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。作为一种高精密的焊接方式，其极为灵活、精确和高效，能够满足动力电池生产过程中的性能要求， 是动力电池制造过程中的首选。在动力电池的生产中，使用激光焊接的环节主要包括：电芯配件中的防爆阀焊接；中道工艺：极耳的焊接（包括预焊接）、极带的点焊接、电芯入壳的预焊、外壳顶盖密封焊接、注液口密封焊接等；后道工艺：包括电池 PACK 模组时的连接片焊接等。
激光主要焊接环节示意图
主要焊接环节如下：
1）电池防爆阀焊接：电池的防爆阀是电池封口板上的薄壁阀体 当电池内部压力超过规定值时，防爆阀阀体破裂 避免电池爆裂。安全阀结构巧妙，这道工序对激光焊接工艺要求极为严格。没有采用连续激光焊接之前，电池防爆阀的焊接都是采用脉冲激光器焊接，通过焊点与焊点的重叠和覆盖来实现连续密封焊接，但焊接效率较低，且密封性相对较差。采用连续激光焊接可以实现高速高质量的焊接，焊接稳定性、焊接效率以及良品率都能够得到保障。
2）电池极柱焊接：电池盖板上的极柱，分为电池内部和电池外部连接。电池内部连接，是电芯极耳与盖板极柱的焊接；电池外部连接，是电池极柱通过连接片焊接，形成串联、并联电路，组成电池模组。电池的极柱即电池的正负极，一般正极采用铝，负极采用铜。常用的结构为铆压结构，铆压完成后进行满焊，其大小一般为直径 8 的圆。焊接时，在满足设计要求的拉力和导电性能的情况下，优先选择光束质量好、能量分布均匀的光纤激光器或是复合焊激光器，采用光纤激光器、复合焊激光器焊接可以实现的电极柱的铝-铝结构焊接、铜-铜结构焊接稳定性，减少飞溅、进而提升焊接良率。
3）转接片焊接：转接片与软连接是连接电池盖板与电芯的关键部件。它必须同时考虑 到电池的过流、强度及低飞溅的要求，所以在与盖板的焊接过程中，需要有足够的焊缝宽度，且需要保证没有焊接颗粒落在电芯上，避免出现电池短路。而作为负极材料的铜，属于低吸收率的高反材料，在焊接时需要更高的能量密度去焊接。
4）壳体封口焊接：动力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， 也有少数采用纯铝。不锈钢是激光焊接性最好的材质，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。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。现在为了追求更快的焊接速度和更均匀的外观，大部分公司已经开始采用复合焊和环形光斑取代以往低速的单光纤焊接。
5）密封钉（电解液注入口）焊接：密封钉（注液孔盖帽）的形式也较多，其形状通常 为一个直径 8mm、厚度约 0.9mm 的圆形盖帽，其焊接的基本要求就是耐压值达到 1.1MPa，密封且不能有针孔、裂纹和爆点的存在。作为电芯焊接的最后一道工序，密封钉 焊接的良率尤为重要。密封钉焊接时由于有残留电解液的存在，导致有爆点、针孔等缺陷，而抑制这些缺陷的关键方式则是减小热输入量。
6）动力电池模组及PACK焊接：电池模组可以理解为锂离子电芯经串并联方式组合， 并加装单体电池监控与管理装置。电池模组的结构设计往往能决定一个电池包的性能和安全。其结构必须对电芯起到支撑、固定和保护作用。由于铜和铝之间采用激光焊接后易形成脆性化合物，无法满足使用要求，通常采用超声波焊接；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。
激光焊接在动力电池行业的应用
在动力电池应用方面，相比于传统电弧焊、电阻焊等，激光焊接具有材料契合度高、 高效精密、自动化集成的优势。激光焊接优势明显。
1） 材料契合度高：动力电池壳体多为铝材材质，更适合使用激光进行焊接，激光焊接防止飞溅和气孔，有利于提升电池良品率及安全性能；
2）高效精准：传统的氩弧焊、电弧焊都是通过接触式焊接，降低了焊接速度，激光能量密度高，热影响区变化范围较小，属于非接触焊接，焊接速度快，加工精度高，变形小；
3）自动化集成：激光焊接系统具有高柔性， 与机器人联合组成的焊接系统可以形成多功能的激光加工系统，易实现自动化生产。
特别值得注意的是，在动力电池行业，激光焊接相较于切割及打标具有定制化、客户 粘性强等特点，进入壁垒更高。
1）激光焊接设备呈现非标定制化的特点。产品由客户根据自己的产品确定技术指标， 行业内以宁德时代的技术指标最为先进。动力电池行业的激光焊接设备主要有：密封钉焊接系统、顶盖焊接系统、软连接焊接系统、极柱焊接系统、防爆阀焊接系统、PACK 及模组焊接系统等；依据下游客户的场地限制、自动化水平、技术要求等，需要重新进行定制 化设计。
2）激光输出的稳定性控制。为了对焊件输出统一、稳定的焊接激光束，就需要激光输 出功率具有良好的一致性以及能够精确控制激光输出功率，功率过低会导致焊接熔融不足而影响焊接质量，功率过高或上下波动会导致飞溅、气孔等不良效果。同时部分重要的工业材料如铝、铜等材料， 采用激光焊接方式呈现高反射性、难焊特点，容易形成飞溅、裂纹和气孔，影响焊接质量 和效果，因此研发设计具有针对性的激光器就显得尤为重要。
3）针对不同的焊接材料设定 激光焊接工艺参数。包括激光光束属性、光束聚焦及焦点特性、辅助气体特性、加工材料性质、合适的夹具及机械件等多项工艺参数，以达到最优焊接效果。
4）焊接工艺技术参数及要求会影响激光器的选择、自动化传动装置、夹治具、控制软 件等的设计开发。在研发设计过程中，需要对激光光源有着比较深刻的了解和研究，如激光的波长范围、激光的能量密度、激光的焊接的速度、激光焦点和材料的位置关系等，并且要理解材料特点。
储能领域是锂电池的崭新领域，电源、电站、电池三者并驾齐驱。动力型锂电池主要 用于电动汽车、电动自行车、代步车等；储能和工业型锂电池主要用于调峰电源、储能电池等储能产品和电动工具等产品的锂电池电芯及模组。而锂电池在循环寿命、快速充放能效、比能量方面均大幅优于铅酸电池，在安全性方面与铅酸电池相当，作为一种绿色环保的新型电池，在储能领域有很好的应用前景。随着通信运营商集中采购，以通信储能为代表的储能锂电池市场有望迅速增长。
