为缓解越来越严重的能源危机和大气环境污染问题,我国与美日德等发达国家一样,正在重点推动新能源汽车产业链发展,并作为国家战略优先发展的行业。 国家《新能源汽车科技发展“十二五”专项规划》已把作为中国汽车未来发展的主要方向之一;2015年中国新能源汽车保有量计划达到100万辆,动力电池产能约达100亿瓦时;到2020年,新能源汽车的年销售达到200万台。
新能源汽车的电池可靠性、成本高、产能缺乏等问题是一个世界型的难题,现有电池技术的可靠性、稳定性不足,产品的循环寿命不长等因素长期以来一直影响着新 能源汽车的发展。近年来,各主要汽车厂商在新能源汽车方面投入了巨大的研发费用,也取得了很大的进展。可以预见,未来十年,将是新能源汽车爆发式增长的十年。
到目前为止,已经为国内数十家动力电池生产厂家设计制作了全自动或半自动的激光焊接生产线,取得了非常丰富的实践经验。
动力电池的电芯按其外型可分三种,分别是方型、圆柱型以及软包电芯(见图1)。壳体的材料主要有铝材和不锈钢,但以铝材为主,其中以1000系和3000系较多。
目前,在国内生产的电动汽车当中,这三种电池都有应用:例如比亚迪E6和K9使用的是方型电池;杭州万向为电芯供应商的一些电动车厂家使用其软包电 池;上汽系某些电动车车型则使用美国A123公司的圆型电池。这三种电池的自动化激光焊接系统及工艺也各不相同;整体而言,以方形电池居多。各种电池的激光焊接部位主要有四种:壳体的封装,根据位置的不同分为顶盖、底盖和侧面的焊接、顶盖防爆片及安全盖的焊接、密封钉(也叫注液口)的焊接、电 芯极耳与顶盖的焊接。另外,电容的焊接以连接片和负极封口焊接为主。各种动力电池及电容的焊接部位如图2所示。
图2 各种电池的激光焊接焊接部位
二、动力电池焊接的工艺难点
一般壳体厚度都要求达到1.0毫米以下,主流厂家目前根据电池容量不同壳体材料厚度以0.6mm和0.8mm两种为主。焊接方式主要分为侧焊和顶焊,其中 侧焊的主要好处是对电芯内部的影响较小,飞溅物不会轻易进入壳盖内侧。由于焊接后可能会导致凸起,这对后续工艺的装配会有些微影响,因此侧焊工艺对激光器 的稳定性、材料的洁净度和顶盖与壳体的配合间隙有较高的要求。而顶焊工艺由于焊接在一个面上,可采用更高效的振镜扫描焊接方式,但对前道工序入壳及定位要 求很高,对设备的自动化要求高。
目前铝壳电池占整个动力电池的90%以上。铝材的激光焊接难度较大,会面临焊痕表面凸起问题、气孔问题、炸火问题、内部气泡问题等。表面凸起、气孔、内 部气泡是激光焊接的致命伤,很多应用由于这些原因不得不停止或者想办法规避。很多电池厂家在研发初期都会为此大伤脑筋,究其原因,主要是采用的光纤芯径过 小或者激光能量设置过高所致。引起炸火(也称飞溅,Splash)的因素也很多,如材料的清洁度、材料本身的纯度、材料自身的特性等,而起决定性作用的则 是激光器的稳定性。在动力电池焊接当中,焊接工艺技术人员会根据客户的电池材料、形状、厚度、拉力要求等选择合适的激光器和焊接工艺参数,包括焊接速度、 波形、峰值、焊头倾斜角度等来设置合理的焊接工艺参数,以保证最终的焊接效果满足动力电池厂家的要求。
机型特点:
ZXL-NL系列光纤激光焊接机产品适合于各种电池焊接。以及2mm以铝板的缝焊。广泛应用于IT、医疗、电子、电池、汽车、仪表等各个行业。 输出激光可设定50组14段可调波形,并可外部实时调用所有波形,焊接中途可切换波形,适应各种复杂焊缝。 其优点是功率更加稳定,生产控制更加方便,光纤直径也很小,能胜任对焊点直径要求更小的场合,激光通过光纤传输到焊接头上,其为柔性连接,易于操作台与主 机的远程协作和易与客户的自动化生产线集成。且光纤激光焊接机的激光输出方式很灵活,可方便的实现能量分光或时间分光或兼有分能分时,可有效提高生产效 率。每种主机可配置不同形式的工作台,可经济地实现客户的不同需求。
光纤激光焊机性能指标
项目名称 | 技术参数 | 设备型号 | ZXL-NL300W / 400W | 激光输出功率 | 300/ 400W | 反馈方式: | 实时能量负反馈/电流反馈 | 激光波长 | 1064nm | 激光能量 | 0.1-75J/0.1-100J(连续可调) | 单脉冲宽度 | 0.1ms-15ms | 焊接深度: | 0.1-1.5mm/ 0.1-2.5mm | 脉冲频率 | 1-150HZ | 整机功率 | 12/ 15KW | 电源输入 | 380V/50Hz/60Hz | 冷却方式 | 水冷/外循环水 | 主机尺寸 | 1450 X 680 X 1100mm | 光纤型号 | 三菱SI200/SI300/SI400/SI600(可选配 |
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