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龙门式振镜激光焊接机:新能源锂电池焊接的革新力量
点击次数:49 更新时间:2025-03-20

在新能源产业蓬勃发展的当下,新能源锂电池作为核心储能部件,其制造工艺备受关注。其中,焊接环节至关重要,直接影响电池的性能、安全性与使用寿命。龙门式振镜激光焊接机凭借独特优势,在新能源锂电池焊接领域崭露头角,成为行业焦点。

一、龙门式振镜激光焊接机的工作原理与结构优势

(一)工作原理揭秘

龙门式振镜激光焊接机利用高能量密度的激光束,聚焦于新能源锂电池的焊接部位。激光能量迅速转化为热能,使材料瞬间熔化甚至气化,随后冷却凝固,实现材料的连接。在这个过程中,振镜系统发挥关键作用,通过高速摆动反射镜片,精确控制激光束的路径,能在极短时间内完成复杂图形的焊接,极大提高焊接效率与精度。

(二)独特结构带来卓越性能

  1. 稳固的龙门式架构:其采用龙门式结构设计,如同坚固的桥梁横跨工作区域。这种结构赋予设备极高的稳定性,在焊接过程中,可有效减少震动干扰,确保激光束稳定输出,保障焊接质量的一致性。相比传统焊接设备,龙门式结构能够支撑更大尺寸的工作平台,适应不同规格新能源锂电池的生产需求,无论是小型圆柱电池,还是大型方形动力电池模组,都能轻松应对。

  1. 高精度运动模组与伺服驱动:配备高精密运动模组,由伺服电机精准驱动。这一组合实现了焊接头的高速、精准定位,定位精度可达微米级。在焊接新能源锂电池极耳等对精度要求极高的部件时,能够确保焊接位置准确无误,避免虚焊、漏焊等问题,提高电池的电气连接性能与可靠性。

二、在新能源锂电池焊接中的显著优势

(一)焊缝美观牢固,提升电池品质

  1. 高质量焊缝:得益于其先进的激光输出与振镜控制技术,焊接后的焊缝光滑、均匀,无明显瑕疵。这种美观的焊缝不仅提升了电池的外观品质,更重要的是,极大增强了焊接部位的强度与密封性。在新能源锂电池使用过程中,能够有效抵抗振动、冲击等外力,防止电解液泄漏,延长电池使用寿命,提升电池的整体性能与安全性。

  1. 深层焊接与良好冶金结合:龙门式振镜激光焊接机能够实现较深的焊缝熔深,对于一些多层材料的焊接,如锂电池的铜铝复合极带,能使不同材料之间形成良好的冶金结合。这种结合方式比传统焊接方法更牢固,大大提高了电池内部连接的导电性与稳定性,有助于提升电池的充放电性能与能量密度。

(二)高速焊接,提高生产效率

  1. 振镜扫描实现快速焊接:振镜式扫描焊接头的应用,使激光束能够以极快的速度在工件表面移动。相比传统的机械臂式焊接设备,其焊接速度可提高数倍甚至数十倍。以常见的锂电池极耳焊接为例,龙门式振镜激光焊接机能够在每秒内完成多个焊点的焊接,极大缩短了单个电池的生产时间,满足大规模生产对效率的严苛要求。

  1. 连续作业与自动化集成:该设备可实现连续长时间稳定运行,搭配自动化上下料系统以及生产线集成方案,能够无缝融入新能源锂电池的自动化生产流程。从电池电芯的组装焊接,到电池模组的封装,再到整组电池包的制造,龙门式振镜激光焊接机都能高效参与,进一步提升生产效率,降低人工成本。

(三)非接触式焊接,减少电池损伤

  1. 避免机械接触损伤:激光焊接属于非接触式加工方式,焊接过程中激光束无需与电池表面直接接触。这对于表面较为脆弱的新能源锂电池来说至关重要,能够有效避免传统焊接方式中因机械压力或摩擦导致的电池外壳刮伤、变形,以及内部电极结构损坏等问题,确保电池在焊接过程中的完整性与安全性。

  1. 精确能量控制,降低热影响:龙门式振镜激光焊接机能够精确控制激光能量的输出与作用时间,对焊接部位进行局部加热,热影响区域极小。这对于对温度敏感的锂电池材料,如电极涂层、隔膜等,能最大程度减少热损伤,保证电池的电化学性能不受影响,提高产品良品率。

三、新能源锂电池焊接全流程应用实例

(一)电池防爆阀焊接

电池防爆阀是保障锂电池安全的关键部件。龙门式振镜激光焊接机采用连续激光焊接工艺,能够在防爆阀与电池壳体之间形成牢固、密封的焊缝。其高速、高精度的焊接特性,确保了焊接过程的稳定性与一致性,有效提高焊接效率与良品率。例如,在某知名电池生产企业的生产线中,引入龙门式振镜激光焊接机后,防爆阀焊接的不良率从原来的 5% 降低至 1% 以内,生产效率提升了 3 倍以上。

(二)电池极耳焊接

电池极耳作为电池与外部电路连接的桥梁,其焊接质量直接影响电池的充放电性能。由于极耳材料多为铜、铝等金属,且厚度较薄,对焊接精度与可靠性要求极高。龙门式振镜激光焊接机凭借其微米级的定位精度与良好的光束质量,能够实现极耳与电极的精准焊接。在焊接过程中,通过精确控制激光能量与焊接参数,可避免极耳过热烧穿或虚焊等问题,保证焊接部位的导电性与机械强度。在实际应用中,该设备能够轻松应对各种形状和尺寸的极耳焊接,无论是常规的矩形极耳,还是异形极耳,都能完美焊接。

(三)电池极带点焊

电池极带点焊用于连接电池内部的电极片,是电池制造中的重要环节。龙门式振镜激光焊接机可根据极带材料与焊接要求,选择合适的脉冲激光或准连续激光模式。对于较薄的极带,脉冲激光能够提供高能量、短脉冲的焊接能量,实现瞬间点焊,减少热影响;对于较厚的极带,准连续激光器则可提供稳定的激光输出,保证焊接强度。例如,在某新型锂电池研发项目中,使用龙门式振镜激光焊接机对新型合金极带进行点焊,成功解决了传统焊接方法无法满足的焊接强度与导电性要求,为新型电池的研发提供了有力支持。

(四)动力电池壳体与盖板封口焊接

动力电池壳体与盖板的封口焊接要求焊缝具有极高的密封性与强度,以防止电解液泄漏和外界杂质进入。龙门式振镜激光焊接机在焊接铝合金或不锈钢材质的壳体与盖板时,能够通过优化激光焊接参数,实现深熔焊,焊缝熔深均匀,密封性良好。同时,其高速焊接特性大幅缩短了焊接时间,提高了生产效率。在大规模生产中,该设备能够与自动化装配线配合,实现壳体与盖板的快速、精准焊接,确保每一个动力电池的质量稳定可靠。

(五)动力电池模组及 pack 焊接

在动力电池模组及 pack 的组装过程中,需要将多个电池单体连接成模组,并将模组与汇流排、电气连接件等进行焊接。龙门式振镜激光焊接机可根据模组的结构特点与焊接需求,采用不同的焊接工艺与路径规划。例如,在铜铜、铝铝连接中,利用其高能量密度的激光束实现良好的冶金结合;在铜铝异种材料连接时,通过精确控制激光能量分布,克服铜铝焊接的难点,实现可靠连接。此外,该设备还可集成视觉检测系统,实时监测焊接质量,对焊接过程中的缺陷进行及时反馈与调整,保证整个动力电池模组及 pack 的焊接质量与性能。

四、行业应用案例分享

某全球领先的新能源汽车制造商,在其新款电动汽车的锂电池生产线上全面引入龙门式振镜激光焊接机。通过该设备的应用,电池的焊接质量得到显著提升,电池模组的一致性更好,有效提高了整车的续航里程与安全性。同时,生产效率大幅提高,单位时间内的电池产能提升了 50%,生产成本降低了 20%,为企业在激烈的市场竞争中赢得了优势。
在另一家专注于储能电池研发与生产的企业中,龙门式振镜激光焊接机用于生产大容量储能电池。该设备在焊接大尺寸电池极耳与汇流排时,展现出卓越的性能。其高精度的焊接确保了电池连接的可靠性,有效降低了电池内阻,提高了储能电池的充放电效率与循环寿命。企业凭借高品质的产品,在储能市场中迅速崛起,市场份额逐年扩大。

五、行业展望

随着新能源产业的持续高速发展,对新能源锂电池的性能、安全性与成本提出了更高要求。龙门式振镜激光焊接机作为先进的焊接设备,将在技术创新与应用拓展方面发挥重要作用。未来,其将朝着更高功率、更高精度、更智能化的方向发展,不断满足新能源锂电池制造行业日益增长的需求。同时,随着设备成本的进一步降低与应用场景的不断拓展,龙门式振镜激光焊接机有望在新能源锂电池生产领域得到更广泛的普及,为推动新能源产业的发展做出更大贡献。
总之,龙门式振镜激光焊接机凭借其在新能源锂电池焊接中的诸多优势与广泛应用,已成为新能源电池制造行业不可或缺的关键设备。它正以强大的技术实力,助力新能源产业迈向新的高度,为构建绿色、可持续的能源未来奠定坚实基础。


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