背景
“人與自然需要和諧共存;我們只有一個地球,同在一片藍天下,讓我們采取新行動保護和凈化我們的地球”。隨著全球各國環(huán)保意識的加強,以及石油、天然氣等不可再生資源的日益減少,再加上人均汽車擁有量日益增加,對環(huán)保和不可再生資源產(chǎn)生極大的挑戰(zhàn);尋求新能源是全球共同迫不及待的追求。
近些年來科學(xué)技術(shù)不斷進步和發(fā)展,全球各國環(huán)保意識不斷增強,綠色低碳出行的號召帶動了不少新興企業(yè)的快速發(fā)展,新能源汽車便誕生了。新能源汽車浪潮在全球開始盛行,動力電池作為新能源汽車核心部件,直接決定了整車性能,而生產(chǎn)設(shè)備的精度和自動化水平將直接影響到電池的質(zhì)量、效率和一致性。激光技術(shù)作為一種先進的加工技術(shù),是高性能動力電池生產(chǎn)的最佳選擇。
( 數(shù)據(jù)來源:中國產(chǎn)業(yè)研究院)
動力電池焊接質(zhì)量的好壞直接決定了電池的連接性能、安全性和使用壽命。激光焊接相較于傳統(tǒng)焊接工藝來說,更適合動力電池的焊接。激光焊接具有能量密度高,焊接速度快,加工精度高,熱影響區(qū)小,易實現(xiàn)自動化等優(yōu)勢,已經(jīng)被動力電池行業(yè)接受。目前,在新能源和焊接生產(chǎn)制造領(lǐng)域,鋁合金、紫銅等高反材料的應(yīng)用占整個動力電池及電機整體的90%以上。
采用傳統(tǒng)常規(guī)型號單一傳輸芯徑激光器焊接鋁合金和紫銅時,不可避免的會出現(xiàn)如下缺陷:
1、鋁合金、紫銅對激光的吸收率低,反射率高,連續(xù)焊接穩(wěn)定差、成型差;
2、容易產(chǎn)生飛濺、氣孔和裂紋,氣孔和裂紋會大幅降低焊接接頭的性能以及質(zhì)量;
3、飛濺和炸火產(chǎn)生的顆粒物極易引起電池和電極之間短路,對電池安全性產(chǎn)生極大的影響。
▲將焊接熔池端口位置形成一個穩(wěn)定開放匙孔
▲采用平頂激光,減小金屬蒸汽的壓力梯度
突破
針對新能源動力電池焊接這些難點,飛博激光通過多年的技術(shù)積累和扎實的技術(shù)沉淀,研發(fā)出PAM (Power Adjustable Mode) 能量、光束模式可調(diào)激光器,PAM技術(shù)實現(xiàn)了只用一根光纖輸出兩個可分別獨立控制的同軸光束,中心光斑和環(huán)形光斑的功率大小可以獨立任意調(diào)節(jié)。
優(yōu)勢:
(1)兩路模擬電壓分別控制激光器“點”和“環(huán)”部分出光功率,可以在工作過程中實時變化功率
(2)預(yù)設(shè)“點”“環(huán)”能量比例,一路模擬電壓同時控制功率大小
2、激光器配比和功率靈活可調(diào)
(1)激光器有6kW、12kW、20kW三個功率段共計7款激光器,選擇靈活
(PAM 6kW)
(2) 激光器的輸出模式“點”、“環(huán)”和“點-環(huán)共生”三種模式,滿足不同應(yīng)用需求
3、支持EtherCAT總線,低延遲高保真?zhèn)鬏?/p>
PAM能量、光束模式可調(diào)可產(chǎn)生一個更大和更穩(wěn)定的匙孔,更易使金屬蒸氣逸出;環(huán)形光束使逸出的蒸汽動能最小化,從而盡可能減少飛濺。
1、清洗氧化層,油污,預(yù)熱
2、保證焊接強度和焊接熔深
3、去毛刺,使得焊縫光滑,無氣孔產(chǎn)生
點、環(huán)功率任意可調(diào),操作界面簡潔友好
快速調(diào)節(jié)功率
獨立模塊選擇
獨立功率控制
功率任意配合
實測結(jié)果來了:
應(yīng)用
電池電芯殼和頂蓋一般采用鋁合金AL3003,在保證一定的焊接熔深熔寬情況下,要求速度達到200mm/s,無虛焊、爆孔、焊渣、裂紋等缺陷。測試方形電池封口焊接速度是260mm/s,高于行業(yè)內(nèi)理想速度200mm/s,大大減小了電池焊接過程中的型變量。
中心功率1200W,環(huán)形功率1500W,焊接速度260mm/s,焊縫外觀成型均勻一致,并無虛焊、焊渣和爆孔等缺陷,從焊接截面可以看出焊縫內(nèi)部無裂紋和氣孔等缺陷。
bus-bar焊接一般選用1系鋁合金1060,根據(jù)載流大小,通常巴片厚度有1.2mm和1.5mm兩種。焊接質(zhì)量要求:拉力>1000N,無裂紋,氣孔率、余高、塌陷等等都有嚴格的要求。
中心功率2900W,環(huán)形功率2300W,焊接速度80mm/s,焊接后拉力大小可以達到2kN遠遠大于要求的1kN;從焊縫截面圖可以看出焊縫內(nèi)部無裂紋缺陷,無氣孔,余高、塌陷等等都符合客戶要求。
能量、光束模式可調(diào) & 新能源動力電池
能量、光束模式可調(diào)激光器提高了新能源汽車動力電池焊接質(zhì)量,實現(xiàn)極小飛濺使新能源汽車動力電池制造商大大受益。具體表現(xiàn)如下:
提升焊接速度
提高焊接穩(wěn)定性
焊接表面光滑平整,不需要二次打磨處理
極小的飛濺不會污染其他未焊接的地方
改進鋁合金電池外殼焊接的美觀性和氣密性
實現(xiàn)鋰電池的高速焊接
高速、穩(wěn)定、焊縫均勻一致性高
減少二次返工,提高生產(chǎn)效率
隨著續(xù)航能力的不斷提高,全球汽車向新能源轉(zhuǎn)型已是大勢所趨,伴隨著產(chǎn)量和安全性不斷提高,勢必會對鋰電焊接工藝提出更高、更嚴格的要求。飛博會與您一起,在新能源領(lǐng)域再攀高峰,共創(chuàng)共贏。
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