寧德時代麒麟電池問世、搭載4680電池的特斯拉 Model Y交付、寶馬官宣采用大圓柱電池……近期車企、電池企業(yè)動作頻頻，技術(shù)演進的主線是通過電池結(jié)構(gòu)創(chuàng)新，大幅提升能量密度、快充、導(dǎo)熱效率及續(xù)航里程等性能。
如何快速匹配電池廠商的新需求，成為裝備企業(yè)急需解決的課題。比如快充 —— 除了材料，電芯本身結(jié)構(gòu)也要做改動，面對箔材層數(shù)越來越多的趨勢，傳統(tǒng)焊接不再適用;再比如46系大圓柱 —— 負極集流盤的焊接對熔深要求極高，對焊接飛濺容忍度幾乎為零，傳統(tǒng)近紅外激光很難保證一致性。
多年來，通過與中韓電池頭部廠商合作，通快已經(jīng)在激光應(yīng)用方面積累了大量的經(jīng)驗，現(xiàn)在是亞洲和歐美所有主要電池生產(chǎn)商的合作伙伴。近日，通快更是在歐洲電池展上全面呈現(xiàn)了激光在鋰電池工藝鏈中的應(yīng)用。伴隨鋰電市場進入新周期，通快立足40多年激光技術(shù)實力，提供包括激光器與核心工藝在內(nèi)的一站式方案，助力電池廠家提質(zhì)增效。
圖1 德國電池展展會現(xiàn)場
01 電動汽車加速發(fā)展,激光技術(shù)迅速迭代
通快正從電動汽車快速發(fā)展中獲益。僅上一財年，通快就售出了 1000 多臺用于電池生產(chǎn)的激光器。"隨著電動汽車在全球范圍內(nèi)穩(wěn)步起飛，中國市場是真正的贏家，但是歐洲也正在建設(shè)GWh量級產(chǎn)能的電池工廠。值得一提的是，這些工廠都需要激光器進行生產(chǎn)。" 通快電動汽車行業(yè)負責(zé)人 Johannes Bührle 解釋道。
當(dāng)前大多數(shù)應(yīng)用是在高功率激光器領(lǐng)域，也就是功率至少為 3kW的激光器。為了提高生產(chǎn)力，制造商傾向于使用功率更高的激光器。
圖2 電池模組
02 激光焊接加速了電芯的生產(chǎn)
電池生產(chǎn)中眾多激光應(yīng)用中的一個例子是匯流排(又稱busbar)，也就是連接電芯與電芯之間的條狀連接片。為此通快公司提供了一整套系統(tǒng)，包括 6kW和更高功率的激光器、加工光學(xué)器件、用來檢查熔深的傳感器以及相應(yīng)的軟件和控制系統(tǒng)。這些組件的相互作用和全面的應(yīng)用實現(xiàn)了電芯的高效生產(chǎn)，降低了廢品率。
圖3 電池匯流排焊接系統(tǒng)的核心是通快 TruDisk 8000 激光器
03 通快是電池頂蓋焊的專家
另一個應(yīng)用是"頂蓋焊" —— 即頂蓋(cap)與電池外殼(can)的介質(zhì)密封焊接。通快的激光器將配備有電極包的鋁制外殼密封在蓋子上，既沒有孔隙也沒有裂縫。高焊接質(zhì)量在此尤為重要，因為即使是最小的裂縫也可能導(dǎo)致危險的電池事故。通快的環(huán)芯可調(diào)(BrightLine Weld)焊接技術(shù)確保了低飛濺的焊接和最大的工藝穩(wěn)定性。這個系統(tǒng)的核心是通快專利的二合一光纖。
04 用激光實現(xiàn)鋁熱交換器的氣密性焊接
電池模組交換器的氣密性焊接要求特別高。熱交換器是由特殊的鋁合金制成。 迄今為止，制造商經(jīng)常使用焊接技術(shù)來生產(chǎn)。"激光將在不遠的未來取代傳統(tǒng)焊接技術(shù)。但要做到這一點，它的焊接速度必須特別快，"Bührle 解釋說。通快已經(jīng)開發(fā)了多焦點光學(xué)器件，使焊接速度達到每分鐘 15 米以上。
圖4 通快新一代 PFO33 掃描振鏡
來源：激光制造網(wǎng)