大族激光如何做動力電池工藝革新

前言

通過一系列的工藝革新的創(chuàng)新，大族激光已經(jīng)在焊接效率、質(zhì)量以及質(zhì)檢控制上得到了明顯的改善和提升，協(xié)助眾多動力電池客戶有效降低生產(chǎn)成本，提升電池產(chǎn)品的質(zhì)量可靠性與使用安全性。

激光焊接作為動力電池制造過程中的重要工藝，直接關(guān)系到產(chǎn)品的最終性能。

數(shù)據(jù)顯示，在當(dāng)前整個動力電池制造（電池、模組、Pack）中，約有19個主要構(gòu)件部位需要焊接，其中11個焊接當(dāng)前必須用激光焊接，5個焊接可能用到激光焊接，僅一個電池蓋板，就有6-8處需激光焊接的點位，毫不夸張的說，激光焊接的質(zhì)量直接影響到動力電池的質(zhì)量。

從既有激光焊接在動力電池制造領(lǐng)域的發(fā)展歷程來看，國內(nèi)激光技術(shù)已走過了“完成功能”階段，基本完成“自動化”階段，在鋰電池廠對設(shè)備要求越來越高的背景下，正在向著“智能化”的方向高速進(jìn)發(fā)。

“從國內(nèi)動力電池企業(yè)的實際反饋來看，其對于鋰電設(shè)備的要求正在朝著更高效、更可靠、更智能的方向邁進(jìn)?！痹?017高工鋰電年會上，大族激光副總裁黃祥虎坦言，客戶需求壓力下，鋰電激光設(shè)備企業(yè)需要做持續(xù)的工藝革新和升級來進(jìn)行提前應(yīng)對。

黃祥虎介紹，大族激光在該焊接領(lǐng)域做的技術(shù)探索和升級包括焊接技術(shù)、焊接速度、焊接質(zhì)量、過程控制、MES導(dǎo)入等多個環(huán)節(jié)。

作為國內(nèi)激光設(shè)備領(lǐng)域巨擘，大族激光可以提供包括整套動力電池、電芯封口（側(cè)焊，頂焊）封栓、軟連接、電池模組焊接、防爆閥焊接、防爆罩焊接、節(jié)流閥焊接、集流體焊接、極柱焊接、封栓焊接、模組和電芯及隔離膜清洗、電芯打標(biāo)、極耳切割等電池相關(guān)部件的生產(chǎn)制造解決方案。截至目前，其已進(jìn)入包括寧德時代在內(nèi)的國內(nèi)一線企業(yè)供應(yīng)鏈。

通過一系列的工藝革新的創(chuàng)新，大族激光已經(jīng)在焊接效率、質(zhì)量以及質(zhì)檢控制上得到了明顯的改善和提升，協(xié)助眾多動力電池客戶有效降低生產(chǎn)成本，提升電池產(chǎn)品的質(zhì)量可靠性與使用安全性。

裝備效率顯著提高

“隨著產(chǎn)能要求不斷擴(kuò)大，大功率激光器、振鏡及高自動化流水線等產(chǎn)品應(yīng)用加大，直接導(dǎo)致改版組件焊接效率也由過去的6-10ppm，提高到20-30ppm?！?黃祥虎介紹。與此同時，激光焊機(jī)的另一個領(lǐng)域，電芯封口激光焊接設(shè)備也由過去的6ppm發(fā)展到12ppm，目前可達(dá)20ppm，效率增速驚人。

實際上，焊接效率的提升幾乎具備著“牽一發(fā)而動全身”的特點，隨著模組裝配、焊接、檢測自動化程度等各個生產(chǎn)、工藝環(huán)節(jié)效率的不斷提高，焊接設(shè)備也由過去簡單的工作臺，向更加自動化集成的設(shè)備產(chǎn)品轉(zhuǎn)變。

焊接質(zhì)量明顯改善

在焊接質(zhì)量攀升方面，模組側(cè)板和電池封口側(cè)焊接表現(xiàn)的十分典型。

模組側(cè)板焊接方面：動力電池模組常用鋁合金型材（端板）、板材（側(cè)板）作為模組外框結(jié)構(gòu)件，焊接質(zhì)量的好壞，直接決定了模組整體結(jié)構(gòu)的剛性。

而通過采用不同的焊接頭和工藝，可以獲得不同的焊接效果，側(cè)板激光焊接也因此發(fā)展出多種工藝方式。具體來看，第一代單光束焊接頭，氣孔率 10%——第二代雙光束焊接頭，氣孔率 3%——第三代擺動光束焊接頭，氣孔率 1%。不難發(fā)現(xiàn)通過激光焊接設(shè)備推新及工藝調(diào)整，焊接質(zhì)量在不斷提升，從而極大地降低了焊接氣孔率；

電池封口焊接：電芯封口激光焊接作為電池制造的一道重要工藝，極大地影響這電池成品率。電芯焊接速度越來越快的同時，還需要保證焊縫一致性等焊縫性能，由此衍生出第一代普通激光焊接——第二代技術(shù)復(fù)合激光焊接——第三代技術(shù)高頻擺動焊接、環(huán)形激光焊接以及多層輸出光纖激光器高速擺動焊接等激光焊接封口工藝。

大族激光以多層輸出光纖激光器高速焊接為例介紹道，該技術(shù)通過多包層光纖，可同時輸出圓點、環(huán)形激光，同時支持由一臺激光器取代半導(dǎo)體、光纖激光器組成的復(fù)合激光器，可靈活調(diào)節(jié)功率，光束質(zhì)量更穩(wěn)定。

質(zhì)檢、控制更加專業(yè)

傳統(tǒng)的焊接通過過程質(zhì)量控制SPC保證焊接質(zhì)量，通過統(tǒng)計學(xué)的方式控制焊接良率，配合傳統(tǒng)的CCD焊后檢測，雖然可檢測出漏焊、斷焊等問題，但對氣孔、爆點的識別率不夠高。但在現(xiàn)階段，大族激光表示已可以實現(xiàn)在線異常檢測，在焊接過程中智能識別缺陷。

資料顯示，大族Dragon系列振鏡可搭配焊接過程檢測系統(tǒng)，通過等離子濃度探測，反射激光能量探測和焊縫溫度探測來判定焊接過程穩(wěn)定及判定焊縫質(zhì)量，并在軟包極耳焊接、BSB焊接等領(lǐng)域取得了良好的應(yīng)用效果。