电池中国网 | IPG:AMB激光器可有效抑制焊接飞溅 助电池可靠性上新台阶
发布时间:2020-10-30 14:17:00
关键词:动力电池

10月28日,威马汽车发布《主动召回部分产品的说明》,将主动召回1282辆车,召回原因主要是由于电芯供应商在生产过程中混入了杂质,导致动力电池产生异常析锂,极端情况下可能导致电芯短路,引发动力电池热失控并产生起火风险,存在安全隐患。

 

有业内人士分析认为,电芯内的杂质一般是在电池生产过程中,如切割、焊接过程中产生的粉尘所致,而粉尘被视为电池安全的三大杀手之一,易导致电池内部短路,引发热失控进而起火。动力电池生产过程复杂、工序繁多,普通切割、焊接粉尘较多,影响了电芯的可靠性。为提升电芯生产制造的可靠性、一致性和良品率,近年来电池企业倾向于采用光纤激光技术,以提高焊接精度、效率,减少粉尘和飞溅物。

 

据了解,光纤激光技术目前主要应用于动力电池生产过程中的电芯、极柱、软连接、注液孔、防爆阀、模组、极耳等激光焊接;极耳、极片的切割和清洗、钻孔、雕刻等环节。

 

IPG:AMB激光器可有效抑制焊接飞溅 助电池可靠性上新台阶

图为IPG(北京)光纤激光技术有限公司应用部经理张婧


“相较常规激光器,AMB光束模式可调激光器最大的优势在于可以有效抑制飞溅产生,提升焊接质量及良率,特别是在电池行业应用较多的铝、铜材料上效果非常明显。”日前,IPG(北京)光纤激光技术有限公司应用部经理张婧博士在接受电池中国网采访时表示,以AMB用于方形电芯密封焊为例,目前行业内高速顶焊速度200 mm/s,其中中心功率1450W、环形功率约为2000W;AMB焊接速度提升50%,可达300 mm/s,中心功率可达1800W,环形功率可达2500W,“焊接过程中近零飞溅,表面无气孔且熔深均一、熔深一致性高、焊缝外观平滑美观,良品率大幅提高。”

 

据电池中国网了解,自中国发展动力锂电池产业伊始,IPG就开始在华布局动力电池光纤激光技术及产品的研发。目前,IPG和世界上一些主要的电池制造企业都有合作,目前IPG产品已用至电池生产的多个环节,从极片切割、清洗,电芯、模组、PACK焊接,壳体清洗等都有涉及。

 

从应用产品的类别上,IPG研发量产的YLPN纳秒脉冲系列激光器用于极片切割、清洗,YLR及YLS系列连续激光器用于各焊接制程已经非常成熟;新产品AMB光束模式可调激光器及LDD激光焊接过程监测系统已成为一些关键焊接制造的重要手段。

 

事实上,成立于1990年的IPG,从成立至今一直专注于光纤激光器的研发与制造,是全球高功率光纤激光器的领导者,从成立至今也积累了强有力的竞争优势。

 

这种优势主要体现在:一是IPG产品线丰富,在各个领域均有对应的产品方案。在原有主打产品持续助力动力电池制造外,IPG也不断有新产品推出,来匹配客户更高的质量及效率要求;二是除产品本身优势外,IPG在全球都有强大的技术与工艺团队支持,“IPG可以为客户提供从工艺可行性验证、工艺开发、现场调试等全方位的支持,选择了IPG,就相当于同时选择了整个IPG技术团队的服务支持。”

 

这种技术优势也使得IPG在动力电池领域有着非常强劲的研发及产业协作能力。如IPG针对不同封装形式的电池均有合适的激光方案选配。以软包电池为例,软包电池极耳焊接,多为零点几毫米薄金属片叠焊而成,且很多情况下会涉及铝/铜异种材料的焊接。这就要求对热输入严格控制,热输入过大,焊接变形大,且会产生大量的金属间化合物脆性相,使接头强度下降严重。如何在控制热输入的同时保证一定的搭接界面面积是得到优质焊缝的核心。采用IPG的1000-2000W单模激光器,芯径14um,可以得到小的熔池、高的功率密度,同时结合摆动焊接,可以充分满足焊接效果及效率要求。

 

同时在产品迭代更新上,其研发优势也很好契合了动力电池技术的快速迭代更新。“过去,100W脉冲激光器曾经是极片切割的主打设备,但随着产线升级及效率不断提升的需求,我们持续推进200W、300W甚至500W更高功率等级激光器的应用,让切割速度从30、45、60不断提升,直至120m/min这样的切割速度。”张婧在接受采访时进一步补充道,另外在焊接制程中,过去公司主打的是YLS系列常规的连续激光器,现在他们推出的新产品AMB激光器,瞄准了飞溅这个痛点问题,可以有效抑制飞溅产生,提升焊接质量。

 

近年来,中国新能源汽车、动力电池产业快速发展,对于光纤激光器的需求和服务要求快速增加,据张婧介绍,为助力中国动力电池产业发展,IPG一直在加强中国市场的投入,“IPG在全球有24个应用中心,中国区就占到了4个,也可以看出IPG对中国市场非常重视,投入了很多技术研发和服务在此。”

 

为降低成本、提升检测效率和可靠性,IPG还研发出LDD激光焊接全过程监测系统,“LDD最核心的优势是可以实时检测出焊缝熔深,且是整条焊缝各个点的熔深;同时还可以兼顾表面质量、熔宽等的检测。”张婧表示,传统方法主要是金相切片方式,属于破坏性检测,带来人工及成本的浪费,且是焊后检测,不具备实时性;而且切片只反映出切片位置处的熔深,较为随机,难以对整条焊缝各点熔深进行测试。“在提升电池焊接可控性及安全性上,LDD相比传统的检测方法,有更高的精度及可靠性。”

 

值得一提的是,IPG的光纤激光器在动力电池生产过程中的焊接、清洗、切割等方面表现优异,目前在主流的电池制造及生产企业中有着很高的占有率及认可度。


稿件来源: 电池中国网
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