激光加工在线检测技术在电池制造中的应用
近年来，以纯电动汽车为代表的新能源汽车产业飞速发展，动力电池作为电动汽车最为关键的核心部件，其质量问题决定着整辆汽车的整体表现，对于制造技术的要求越来越高。凭借高效、稳定、安全、焊材损耗小、安全等优势，激光焊接工艺越来越多地被应用到在动力电池的制造过程中。
所谓激光焊接，是指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。
和传统电弧焊、电阻焊等相比，激光焊接有效地提高了动力电池的安全性、使用寿命。目前，动力电池的电芯遵循“轻便”原则，其材料一般为铝合金且要薄，一般壳、盖、底基本都要求达到1.0mm以下。主流厂家目前基本材料厚度均在0.8mm左右，这为激光焊接带来了巨大的市场空间。
据了解，在动力电池生产的极片制作（前段）、电芯组装（中段）以及后处理（后段）环节都会用到用激光焊接。例如，电芯配件中的防爆阀焊接；中道工艺中的极耳焊接、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；后道工艺中的电池PACK模组时的连接片焊接等。
具体来看，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。防爆阀密封焊接要求防爆阀与盖板保证完全密封焊接，不能因为漏焊、虚焊、偏焊导致密封不了。没有采用连续激光焊接之前，电池防爆阀的焊接采用脉冲激光器焊接，不仅焊接效率较低，且密封性相对较差。而连续激光焊接使焊接稳定性、焊接效率以及良品率都得到了保障。
极耳焊接：极耳是锂离子聚合物电池产品的一种原材料。极耳焊接需要将铜片和铝材焊接在一起，可能由于不同材料焊接工艺以及薄片焊接时变形等，出现虚焊、焊接不良等情况。
壳体焊接：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。电池壳体密封焊接的焊接质量对电池整体的密封性及耐压强度要求较高。为了追求更快的焊接速度和更均匀的外观，现在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。
注液口密封焊接：注液口通常为一个圆形盖帽，其焊接的基本要求是密封、不能有针孔、裂纹和爆点。焊接时由于有残留电解液的存在，可能导致有爆点、针孔等缺陷，避免的方法是减小热输入量。
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。铜和铝之间通常采用超声波焊接；铜和铜、铝和铝一般采用激光焊接。其难点在于需要保证焊接的熔接深度和熔接强度。
值得注意的是，上述工序中的焊接缺陷很难被发现，由此带来的产品质量隐患一直困扰着制造商和客户。而有了激光加工在线检测技术，就可以通过获取产品焊接的实时质量状态并通过系统分析，发现激光焊接时出现的缺陷，阻止不良产品进入到下一工序。这样一来，不仅有利用于提高产品质量和生产效率，更降低了成本。
举例来说，方形电池盖的焊接路线长，焊接路线变化多，在焊接过程中容易会出现各种焊接缺陷，简单的检测手段很难满足。而激光加工在线检测技术不仅能全程对焊接进行过程监测外，还能在过程监测中检测出不同的缺陷类型。焊接路径上的不同缺陷都可被系统逐个发现。
不过，激光焊接也存在一些技术上的瓶颈。给铝合金材料的电池壳焊接的难点在于：铝合金对激光的反射率极高, 焊接过程中气孔敏感性高, 焊接时不可避免地会出现气孔、热裂纹和炸火等问题缺陷。
其他难点还有：软包极耳焊接对焊接工装要求较高，必须将极耳压牢，保证焊接间隙；方形电池组合焊接连接片时，污染物分解，易形成焊接炸点，造成孔洞问题等等。
12月27日-28日，中国电池工程师年会暨电池产业链技术精英交流会将在广东佛山召开。会议聚焦电池产业未来发展趋势与创新技术，划分五大技术专场，涵盖三十余场专题论坛。届时，广州德擎光学科技有限公司CTO白天翔博士将会带来题目为《激光加工在线检测技术及其在电池制造中的应用》的精彩演讲。
(责任编辑：子蕊)
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