動力電池作為新能源汽車的心臟,也是新能源汽車之上成本最高的部件之一,占到整車成本的40%,新能源汽車的續(xù)航里程、安全性、車輛壽命、保值率等各項關(guān)鍵指標都受到動力電池的性能影響。
動力電池內(nèi)部也是一整個復(fù)雜的系統(tǒng),從電芯、電池模組、電池包,歷經(jīng)一道道制造工序,最后組裝成一整個動力電池系統(tǒng)。這其中,材料與材料、模組與模組、電池包結(jié)構(gòu)的連接就涉及到高要求的焊接工藝——激光焊接。
在動力電池的生產(chǎn)過程中,激光焊接已經(jīng)成為主流的焊接方式,具有靈活、高效、精準等優(yōu)點,滿足動力電池生產(chǎn)過程中的技術(shù)要求,并且高精度的激光焊接機目前是動力電池生產(chǎn)線的標配設(shè)備。

激光焊接動力電池的工藝,具體來說就是利用激光束高功率能量和優(yōu)異的方向性進行工作,通過激光焊接機中的聚光系統(tǒng)將激光束聚焦在很小的區(qū)域內(nèi),在很短的時間內(nèi)使焊接處形成能量高度集中的熱源區(qū),從而使被焊物熔化并形成牢固的焊點和焊縫?,F(xiàn)代產(chǎn)業(yè)化的動力電池激光焊接,擁有極高的工作效率以及極低的失誤率。
動力電池常見的分類有圓柱電池、方形電池以及軟包電池,不管是哪種類型的電池目前都會有這幾個步驟:
一、電池正負極極柱焊接。電池的極柱就是電池正負極接觸片,一般來說正極使用鋁、負極使用銅,其作用就是讓電池極柱通過連接片焊接,形成串聯(lián)、并聯(lián)電路,組成電池模組。
二、電池防爆閥焊接。防爆閥是電池安全的守門人,當(dāng)電池內(nèi)部壓力過高時,防爆閥的閥體率先破裂泄氣,釋放壓力,如此防止電池爆裂。
三、電池轉(zhuǎn)接片焊接。作為連接電池蓋板與電芯的關(guān)鍵零部件,轉(zhuǎn)接片需要承載電流,因此需要考慮到電池過流等情形。在與電池蓋板焊接的過程中,要防止飛濺,滿足低飛濺條件,并且必須保證不會飛濺到電芯上,否則將會出現(xiàn)電池短路這一嚴重后果。
四、電池殼體拼接焊接。電池在組裝完成以后,會使用金屬殼體進行封裝,用以保護電池免收外部沖擊。一般來說,電池殼體材料使用的多為鋁合金材質(zhì),鋁合金材料的電池殼占整個動力電池的90% 以上,因為鋁合金具備質(zhì)量輕、強度高、耐腐蝕以及加工性能好等優(yōu)點,能夠滿足電池殼體質(zhì)量輕和抗沖擊的需求。
而鋁合金材質(zhì)焊接的難點在于,鋁合金對激光反射率極高, 焊接過程中不可避免地會出現(xiàn)一些問題缺陷例如氣孔、熱裂紋以及飛濺。
五、電池模組和電池包焊接。電池包的組成是由電芯組成模組,再由模組組成電芯,現(xiàn)在的工藝已經(jīng)出現(xiàn)無模組化電池包。然而,不管是哪種方式電芯與電芯之間都是通過串并聯(lián)方式組合,在其中會加入BMS電池管理系統(tǒng)的基礎(chǔ)部件:例如單體電池監(jiān)控管理裝置、電芯保護結(jié)構(gòu),這些都需要用到焊接工藝以使電芯固定。
不難看出,動力電池焊接工藝是一項精細的活,任何一點小問題都會影響到后續(xù)成品動力電池的性能、安全。故而優(yōu)質(zhì)的材料和高質(zhì)量的激光焊接儀器是保證焊接工藝成功的基礎(chǔ)。
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