新能源鋰電池激光焊接工藝難點(diǎn)
目前，鋁合金材料的電池殼占整個(gè)發(fā)展動力汽車電池的90％ 以上。其焊接的難點(diǎn)主要在于鋁合金對激光的反射率極高, 焊接工作過程中產(chǎn)生氣孔敏感性高, 焊接時(shí)不可為了避免地會出現(xiàn)對于一些社會問題存在缺陷，其中一個(gè)最主要的是氣孔、熱裂紋和炸火。
鋁合金的激光焊接工作過程中我們?nèi)菀讓?dǎo)致產(chǎn)生氣孔，主要有以下兩類：氫氣孔和氣泡破滅產(chǎn)生的氣孔。由于中國激光焊接的冷卻速度發(fā)展太快，氫氣孔問題可以更加具有嚴(yán)重，并且在激光焊接中還多了一類企業(yè)由于小孔的塌陷而產(chǎn)生的孔洞。
熱裂紋發(fā)展問題。鋁合金材料屬于一個(gè)典型的共晶型合金，焊接時(shí)容易導(dǎo)致出現(xiàn)熱裂紋，包括通過焊縫進(jìn)行結(jié)晶裂紋和HAZ 液化裂紋，由于不同焊縫區(qū)成分偏析會發(fā)生共晶偏析而出現(xiàn)晶界熔化，在應(yīng)力影響作用下會在晶界處形成中國液化裂紋，降低企業(yè)焊接連接接頭的性能。
炸火（也稱飛濺）問題。引起炸火的因素導(dǎo)致很多，如材料的清潔度、材料技術(shù)本身的純度、材料進(jìn)行自身的特性等，而起決定性影響作用的則是激光器的穩(wěn)定性。殼體表面凸起、氣孔、內(nèi)部控制氣泡。究其主要原因，主要是由于光纖芯徑過小或者使用激光能量可以設(shè)置過高所致。并不是我們一些研究激光設(shè)備服務(wù)提供商宣傳的“光束質(zhì)量越來越好，焊接工作效果越優(yōu)秀”，好的光束質(zhì)量適合于熔深較大的疊加焊接。尋找一個(gè)合適的工藝設(shè)計(jì)參數(shù)才是有效解決這些問題的致勝法寶。

其他難點(diǎn)
軟包極耳焊接，對焊接工裝設(shè)計(jì)要求具有較高，必須將極耳壓牢，保證企業(yè)焊接間隙。可實(shí)現(xiàn)S形、螺旋形等復(fù)雜發(fā)展軌跡的高速焊接，增大焊縫結(jié)合建筑面積的同時(shí)通過加強(qiáng)對于焊接結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。
筒形芯焊主要用于正極焊接，因?yàn)闅んw的負(fù)極部分很薄，極易焊透。如目前一些廠家采用的是負(fù)非焊接工藝，正極為激光焊接。
方形動力電池進(jìn)行組合可以焊接時(shí)，極柱或連接片受污染厚，焊接技術(shù)連接記錄片時(shí)，污染物通過分解，易形成一個(gè)焊接炸點(diǎn)，造成這些孔洞；極柱較薄、下有不同塑料或陶瓷材料結(jié)構(gòu)件的電池，容易焊穿。極柱較小時(shí)，也容易焊偏至塑料燒損，形成爆點(diǎn)。不要因?yàn)槭褂靡环N多層連接片，層之間有孔隙，不易焊牢。
方型電池的焊接工藝最重要的工序是殼蓋的封裝，根據(jù)位置的不同分為頂蓋和底蓋的焊接。有些電池廠家由于生產(chǎn)的電池體積不大，采用了“拉深”工藝制造電池殼，只需進(jìn)行頂蓋的焊接。

方形電池進(jìn)行焊接工作方式方法主要可以分為側(cè)焊和頂焊，其中側(cè)焊的主要好處是對電芯內(nèi)部的影響企業(yè)較小，飛濺物不會輕易進(jìn)入殼蓋內(nèi)側(cè)。由于我國焊接后可能會直接導(dǎo)致凸起，這對我們后續(xù)處理工藝的裝配會有些微影響，因此側(cè)焊工藝對激光器的穩(wěn)定性、材料的潔凈度等要求具有極高。而頂焊工藝技術(shù)由于焊接在一個(gè)面上，對焊接設(shè)備系統(tǒng)集成管理要求比較低，量產(chǎn)化簡單，但是同時(shí)也有研究兩個(gè)發(fā)展不利的地方，一是通過焊接可能會有少許飛濺進(jìn)入電芯內(nèi)，二是殼體前段加工能力要求高會導(dǎo)致公司成本控制問題。

焊接質(zhì)量影響因素
激光焊接是目前高端電池的主要焊接方法。激光焊接是利用高能激光束照射工件，使其工作溫度急劇上升，工件熔化并重新連接形成永久連接的過程。激光焊接的剪切強(qiáng)度和撕裂強(qiáng)度較好。電池焊接的電導(dǎo)率、強(qiáng)度、氣密性、金屬疲勞和耐腐蝕性是典型的焊接質(zhì)量評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。
影響進(jìn)行激光焊接工作質(zhì)量的因素導(dǎo)致很多。其中存在一些極易波動，具有一個(gè)相當(dāng)?shù)牟环€(wěn)定性。如何選擇正確設(shè)定和控制管理這些數(shù)據(jù)參數(shù)，使其在高速發(fā)展連續(xù)的激光焊接生產(chǎn)過程中需要控制在合適的范圍內(nèi)，以保證焊接產(chǎn)品質(zhì)量。焊縫成形的可靠性和穩(wěn)定性，是關(guān)系到激光焊接技術(shù)實(shí)用化、產(chǎn)業(yè)化的重要研究問題。影響激光焊接質(zhì)量的主要經(jīng)濟(jì)因素分焊接設(shè)備，工件狀況和工藝設(shè)計(jì)參數(shù)三方面。

一是對激光焊接設(shè)備的質(zhì)量要求主要是光束模式、輸出功率及其穩(wěn)定性。光束模式是衡量光束質(zhì)量的主要指標(biāo)。在相同激光功率下，光束模式階次越低，聚焦性能越好，聚焦光斑越小，功率密度越高，焊縫深度和寬度越大。基模(tem00)或低階模的一般要求，否則難以滿足高質(zhì)量激光焊接的要求。目前，國產(chǎn)激光器在光束質(zhì)量和功率輸出穩(wěn)定性方面難以應(yīng)用于激光焊接。從國外來看，激光束質(zhì)量和輸出功率的穩(wěn)定性已經(jīng)相當(dāng)高，不會成為激光焊接的難題。影響光學(xué)系統(tǒng)焊接質(zhì)量的最主要因素是聚焦透鏡，聚焦透鏡通常使用在127mm (5英寸)和200mm (7.9英寸)之間，但是聚焦透鏡太小，在焊接過程中容易被污染和飛濺損傷。
波長越來越短，吸收率影響越高；一般具有導(dǎo)電性好的材料，反射率都很高，對于YAG激光技術(shù)來說，銀的反射率是96％，鋁是92％，銅90％，鐵60％。溫度水平越高，吸收率越來越越高，呈線性相關(guān)關(guān)系；一般通過表面涂磷酸鹽、炭黑、石墨等可以有效提高課堂吸收率。

第二是工件狀況
激光焊接要求對工件的邊緣進(jìn)行加工，裝配有很高的精度，光斑與焊縫嚴(yán)格對中，而且工件原始裝配精度和光斑對中情況在焊接過程中不能因焊接熱變形而變化。這是因?yàn)榧す夤獍咝。缚p窄，一般不加填充金屬，如裝配不嚴(yán)間隙過大，光束能穿過間隙不能熔化母材，或者引起明顯的咬邊、凹陷，如光斑對縫的偏差稍大就有可能造成未熔合或未焊透。所以，一般板材對接裝配間隙和光斑對縫偏差均不應(yīng)大于0.1mm，錯(cuò)邊不應(yīng)大于0.2mm。實(shí)際生產(chǎn)中，有時(shí)因不能滿足這些要求，而無法采用激光焊接技術(shù)。要獲得良好的焊接效果，對接允許間隙和搭接間隙要控制在薄板厚的10％以內(nèi)。
成功的激光進(jìn)行焊接技術(shù)要求被焊基材之間存在緊密接觸。這需要我們仔細(xì)緊固零件，以取得一個(gè)最佳教學(xué)效果。而這在纖薄的極耳基材上很難發(fā)展做好，因?yàn)樗菀桩a(chǎn)生彎曲失準(zhǔn)，特別是在極耳嵌入大型電池管理模塊或組件的情況下。

第三是焊接參數(shù)
激光光斑的功率密度是影響激光焊接方式和焊縫穩(wěn)定性的最重要參數(shù)，對焊接方式和焊縫成形穩(wěn)定性的影響如下: 隨著激光光斑功率密度的增大，焊接熱傳導(dǎo)穩(wěn)定、模式不穩(wěn)定和深熔焊接穩(wěn)定。激光光斑的功率密度主要取決于光束模式和聚焦透鏡焦距固定時(shí)激光光束的功率和聚焦點(diǎn)。激光功率密度與激光功率成正比。當(dāng)光束聚焦在一定位置(1ー2mm，取決于板材的厚度和參數(shù))時(shí)，可以得到最佳的焊縫。偏離這一最佳聚焦位置，工件表面光斑會變大，導(dǎo)致功率密度變小，在一定程度上會導(dǎo)致焊接過程形態(tài)的變化。
焊接速度對焊接工作過程主要形式和穩(wěn)定件的影響自己不如激光功率和焦點(diǎn)位置那樣一個(gè)顯著，只有通過焊接速度太大時(shí)，由于熱輸入過小而出現(xiàn)問題無法進(jìn)行維持社會穩(wěn)定深熔焊過程的情況。實(shí)際焊接時(shí)，應(yīng)根據(jù)焊件對熔深的要求我們選擇企業(yè)穩(wěn)定深熔焊或穩(wěn)定熱導(dǎo)焊，而要絕對可以避免管理模式不穩(wěn)定焊。
在深熔焊范圍內(nèi)，焊接技術(shù)參數(shù)對熔深的影響：在穩(wěn)定深熔焊范圍內(nèi)，激光輸出功率水平越高，熔深越大，約為0.7次方的關(guān)系；而焊接速變越高，熔深越淺。在一定激光功率和焊接發(fā)展速度不同條件下焦點(diǎn)企業(yè)處于一個(gè)最佳工作位置時(shí)熔深最大，偏離我們這個(gè)重要位置，熔深則下降，甚至可以變?yōu)榻虒W(xué)模式存在不穩(wěn)定焊接或穩(wěn)定熱導(dǎo)焊。
保護(hù)環(huán)境氣體的影響，保護(hù)工作氣體的主要作用是進(jìn)行保護(hù)以及工件在焊接發(fā)展過程中可以免受氧化；保護(hù)問題聚焦透鏡免受金屬蒸汽污染和液體熔滴的濺射；驅(qū)散高功率控制激光焊接質(zhì)量產(chǎn)生的等離子；冷卻工件，減小熱影響區(qū)。
保護(hù)氣體通常是氬氣或氦氣，或氮?dú)猓绻灰笸庥^質(zhì)量。它們產(chǎn)生等離子體的傾向明顯不同: 由于氦氣的高電離質(zhì)量和快速熱傳導(dǎo)，在相同條件下產(chǎn)生等離子體的傾向低于氬氣。在一定范圍內(nèi)，隨著保護(hù)氣體流量的增加，等離子體抑制趨勢增強(qiáng)，滲透增加，但增加到一定范圍后趨于穩(wěn)定。
各參數(shù)的可監(jiān)控性分析：在四種焊接技術(shù)參數(shù)中，焊接發(fā)展速度和保護(hù)環(huán)境氣體流量管理屬于自己容易監(jiān)控和保持社會穩(wěn)定的參數(shù)，而激光功率和焦點(diǎn)位置信息則是焊接工作過程中存在可能沒有發(fā)生經(jīng)濟(jì)波動而難于監(jiān)控的參數(shù)。雖然從激光器輸出的激光功率穩(wěn)定性很高且容易監(jiān)控，但由于有導(dǎo)光和聚焦網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的損耗，到達(dá)工件的激光功率會發(fā)生變化，而這種損耗與光學(xué)工件的質(zhì)量、使用一些時(shí)間及表面污染問題情況制定有關(guān)，故不易監(jiān)測，成為我國焊接產(chǎn)品質(zhì)量的不確定風(fēng)險(xiǎn)因素。光束焦點(diǎn)位置是焊接參數(shù)中對焊接施工質(zhì)量直接影響到了極大而又最難監(jiān)測和控制的一個(gè)重要因素。目前企業(yè)在生產(chǎn)中需靠人工智能調(diào)節(jié)和反復(fù)工藝研究試驗(yàn)的方法可以確定選擇合適的焦點(diǎn)位置，以獲得一種理想的熔深。但在焊接生產(chǎn)過程中同時(shí)由于工件變形，熱透鏡效應(yīng)或者學(xué)習(xí)空間關(guān)系曲線的多維焊接，焦點(diǎn)位置會發(fā)生變化而 可能超出允許的范圍。

對于通過上述幾種不同情況，一方面要采用高質(zhì)量、高穩(wěn)定性的光學(xué)元件，并經(jīng)常進(jìn)行維護(hù)，防止環(huán)境污染，保持清潔；另一重要方面可以要求企業(yè)發(fā)展中國激光焊接工作過程實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)監(jiān)測與控制研究方法，以優(yōu)化設(shè)計(jì)參數(shù)，監(jiān)視到 達(dá)工件的激光功率和焦點(diǎn)位置的變化，實(shí)現(xiàn)閉環(huán)管理控制，提高激光焊接質(zhì)量的可靠件和穩(wěn)定性。

最后， 要注意激光焊接是一個(gè)熔化過程。這意味著我們兩個(gè)基底在激光焊接工作過程中會熔化。這一發(fā)展過程很快，因此企業(yè)整個(gè)熱輸入較低。但因?yàn)樗麄冞@是作為一個(gè)熔化過程，在焊接方法不同學(xué)習(xí)材料的時(shí)候就可能形成易碎的高電阻金屬間化合物。鋁-銅組合特別容易產(chǎn)生形成一種金屬間化合物。這些化合物已證明中國對于我國微電子設(shè)備搭接頭的短期電氣安全性能和長期機(jī)械產(chǎn)品性能有負(fù)面因素影響。這些研究金屬間化合物對于鋰電池長期穩(wěn)定性能的影響機(jī)制尚不確定。