ABP光束可调光纤激光器“解码”新能源领域电池焊接

随着碳达峰和碳中和的推进，传统汽车行业已经无法满足“绿色”发展的潮流，因此以电力作为能源，驱动力的新能源汽车受到社会各界的广泛关注。然而动力电池作为新能源汽车的核心零部件之一其连接质量和使用寿命直接影响电动汽车的性能指标，对电动汽车的发展至关重要。

动力电池焊接质量的好坏直接决定了电池的连接质量和使用寿命。激光焊接相较于传统焊接工艺来说，更适合动力电池的焊接。激光焊接具有能量密度高，焊接速度快，加工精度高，热影响区小等优势，现已被广泛应用于电池焊接中。

目前，在新能源生产制造领域，铝合金、紫铜等高反材料的应用占整个动力电池及电机整体的90%以上。采用传统常规型号单一传输芯径激光器焊接铝合金和紫铜时，不可避免的会出现一些缺陷：

高反材料反射率高，连续焊接稳定差、成型差
气孔和裂纹会大幅降低接头的性能
飞溅和炸火产生的颗粒物极易引起电池和电机短路。

针对新能源行业以上痛点，ABP光束可调光纤激光器应运而生。ABP技术实现了用一根光纤输出两个可分别独立控制的同轴光束，中心光斑和周围环形光斑的功率等级都可分别独立调节。这不仅有助实现动力电池、电机高速度、高效率的无飞溅加工，大大降低孔隙率、减小裂纹、美化成型，并且对后期处理工作的需求大大减少，从而降低了总体生产成本，保证生产质量。

我们采用锐科激光自主研发的环形光斑激光器（RFL-ABP4000/4000）对电池领域不同部位进行焊接实验。

电池顶盖封口焊接

电池电芯壳和顶盖一般采用A13003，在保证一定的焊接熔深熔宽情况下，理想焊接速度达到200mm/s，无虚焊爆孔焊渣等缺陷。其中方形电池封口焊接速度可达350mm/s，与行业内理想速度200mm/s相比，速度提高了43%。

中心功率1000W，环形功率1800W，焊接速度200mm/s，焊缝宏观形貌如图1。焊缝截面形貌如图2。焊缝外观成型均匀一致，并无虚焊、焊渣和爆孔等缺陷，焊缝内部无裂纹和气孔等缺陷，气密性检测均合格。

图1 方型电池壳顶盖焊缝表面形貌

图2 焊缝截面形貌

铜/铝连接片焊接

一般连接片的焊接对速度的要求不高，但对下板熔深和连接宽度有较高要求，对外观和内部缺陷也有一定要求。

铝连接片一般材料为铝合金3003，中心功率3000W，环形功率2000W，速度180mm/s，正离焦外加圆形摆动焊接，焊缝宏观形貌如图3，焊缝截面形貌如图4。铜连接片中心功率4000W，环形功率2000W，速度110mm/s，正离焦外焊接，焊缝宏观形貌如图5，焊缝截面形貌如图6。

铜铝连接片焊缝外观成型均匀一致，并无虚焊、焊渣和爆孔等缺陷，焊缝内部无裂纹缺陷。

图3 铝连接片焊缝表面形貌图4 铝连接片焊缝截面形貌

图5 铜连接片焊缝表面形貌图6 铜连接片焊缝截面形貌

Busbar焊接

巴片一般选用铝合金1060，常见巴片厚度有1.2mm和1.5mm两种。焊接要求基本与转接片相同。中心功率3400W，环形功率2000W，速度80mm/s，圆形摆动焊接。焊缝宏观形貌如图7。焊缝截面形貌如图8。焊缝外观成型均匀一致，并无虚焊、焊渣和爆孔等缺陷，焊缝内部无裂纹缺陷。

图7 Busbar焊缝表面形貌图8 Busbar焊缝截面形貌

侧板焊接叠焊/拼焊

侧板焊接分为两种：侧板和端板拼焊以及侧板和端板叠焊。侧板一般选用铝合金5083，端板一般选用铝合金6063。焊接对焊接速度要求不高，但对下板熔深和连接宽度有一定要求，同时拼焊时一般会有对应的拉力要求。

拼焊中心功率3800W，环形功率2000W，速度80mm/s，sin摆动焊接，焊缝宏观形貌如图9，焊缝截面形貌如图10。叠焊中心功率3800W，环形功率2000W，速度80mm/s，sin摆动焊接，焊缝宏观形貌如图11，焊缝截面形貌如图12。焊缝外观成型均匀一致，并无虚焊、焊渣和爆孔等缺陷，焊缝内部无裂纹缺陷。