电池模组作为电池包的中心单元,需将数百个电芯经过极耳、汇流排等结构串联,焊接工艺的精度与功率,成为限制产能与一致性的要害瓶颈。激光焊接技能凭仗其非触摸式加工、能量精准可控、主动化集成度高级特性,正在重塑动力电池焊接工艺规范。
电池模组的极耳多为铜原料(导电性好),汇流排则常用铝(轻量化、成本低),二者焊接需战胜三大应战:
1、铜(熔点1083℃)与铝(熔点660℃)热线胀系数差异达23%,焊接应力易导致裂纹;
2、铜对红外激光吸收率仅5%,铝虽达90%,但高温下铝元素易蒸腾构成气孔;
3、界面易生成脆性CuAl₂金属间化合物,下降焊接强度。传统MIG焊、电阻焊因热输入大、功率低,难以满意车规级“零缺点”要求。
激光焊接技能经过将单位体积内的包括的能量⾼达10⁶W/cm²的光束聚集于微⽶级区域,完成动⼒电池壳体、防爆阀、汇流排等中心部件的精细衔接。在电池模组⽣产中,激光焊接需一起满⾜三⼤核⼼需求:异种资料衔接(如铜铝焊接)的冶⾦兼容性、热影响区控制在0.1mm以内的精度要求,以及年产GWh级产线的功率目标。
针对铜铝吸收率差异,选用绿光、蓝光或紫外激光代替传统光纤激光。绿光对铜的吸收率提高至40%,合作环形光斑调制技能,可同步加热铜铝界面,削减热梯度;蓝光激光将铜材吸收率从传统红外激光的5%提高⾄50%以上;紫外激光则经过“光化学烧蚀”下降熔池飞溅,按捺金属间化合物生成。
引进振镜摇摆焊接技能(频率50-200Hz),经过光束高频往复扫描,均匀分布热输入,防止部分过熔;同步搭载高速视觉传感器(采样率10kHz)与光谱分析仪,实时监测熔池形状、温度及等离子体信号,反应调整功率与速度。
头部企业已将激光焊接嵌入全主动化模组线:六轴机器人搭载激光头,合作视觉定位体系(重复精度±0.02mm)主动校正极耳方位;MES体系实时收集焊接参数,AI算法猜测缺点并触发预警。
作为全球动力电池装机量榜首的企业,宁德年代将激光焊接主动化面向新高度。其最新CTP 3.0麒麟电池产线中,铜铝汇流排焊接选用“绿光激光+摇摆焊接+在线监测”组合计划:经过自主研制的智能焊接软件,动态匹配不同电芯类型的焊接参数;调配力控传感器补偿机械臂微振荡,保证0.1mm级对齐精度。据揭露信息,该计划使模组焊接不良率降至0.08%,单GWh产线亿元,一起支撑了每小时300个模组的极限产能。
⽐亚迪的环形光斑焊接技能创始了功率新范式。在⼑⽚电池⽣产中,经过调整核⼼功率(1400-2000W)与环形功率(900-1600W)的能量配⽐,完成0.5mm极⽿的⾼速焊接。西安⼯⼚数据显⽰,该技能使焊接速度达300mm/s,较传统脉冲激光提高15倍,且热影响区控制在0.15mm以内,电池循环寿数打破3000次。
铜铝异种资料焊接的打破,不仅是激光技能的成功,更是主动化、智能化计划与工艺深层次地交融的缩影。据猜测,到2026年,激光焊接在动力电池制作的浸透率将达82%,成为保证电池安全性的隐形冠军。