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激光焊接在動力電池行業的應用

日期:2016年3月16日 17:32

動力電池即為工具提供動力來源的電源,多指為電動汽車、電動列車、電動自行車、高爾夫球車提供動力的蓄電池。動力電池作為主要電源蓄電池廣泛應用于工業、生活等方方面面。近期,隨著新能源汽車產銷火爆,中國已然成為全球最大的市場,一時之間,關于動力電池上下游產業鏈的發展廣受媒體關注。

 

動力電池是新能源汽車的核心零部件,直接決定整車性能,其生產流程可分為前端、中端和后端設備,設備的精度和自動化水平將直接影響到電池的效率和一致性2020年動力鋰電池動力鋰電池的總需求量將達37GWh是2014年的十倍以上,動力電池擴產將直接拉動設備需求。而作為鏈接上游原料和下游產品的中游設備激光焊接工藝開始進入人們視野,但其工藝應用的神秘性,至今還蒙上一層神秘面紗,激光焊接在動力電池行業的應用主要有以下幾點。

 

1、全融合

 

  對于動力電池生產企業簡而言之,激光焊接是一個將正負極材料、隔膜和電解液等原材料化零為整的融合制造過程,是整個動力電池生產流程中的關鍵工藝。將所有原材料焊接成電池電芯、PACK模組,可直接用于傳統消費電子、電子工具、電動自行車、儲能電站及新能源汽車領域。

 

  另一方面,激光焊接在動力電池中的地位也可以從焊接設備的成本價值上體現出來。以電池原料為對比,原料在成本中占比是持續性的且以噸為單位購入;激光焊接設備基本是一次性到位,不同工藝或類型的焊接設備價值數額在數十萬位至數百萬位人民幣,在電池廠投入中占比5-15%,在電池組pack廠投入占比10-40%不等。

 

2全對比

 

  電池制造過程涉及的焊接技術十分廣泛,如超聲波焊、電阻焊和激光焊接等。焊接方法與工藝的合理選用,直接影響電池的生產成本、質量的可靠性與使用的安全性。激光焊接作為電池生產一項非常重要的工藝環節,對電池的一致性,穩定性和安全性有很大的影響,動力電池激光焊接部位多,工藝難度大,對焊接工藝要求更高。通過高效精密的激光焊接可以大大提高汽車動力電池安全性、可靠性和使用壽命,必將為今后的汽車動力技術的發展提供重要保障。

 

  對比發現,激光焊接優勢在于焊材損耗小、被焊接工件變形小、設備性能穩定易操作,焊接質量及自動化程度高。其工藝上的優勢是其它焊接方式無法比擬的。

 

3全工藝

 

  動力電池的電芯按其外型可分方形、圓柱、軟包、18650等不同類型,在所有形狀電池中,激光焊接工藝應用最全面的為圓柱電池焊接。

 

  經歷激光焊接工序后,繼續一步將單體電芯多個組裝,就形成應用于電動自行車、電動汽車上的PACK電池組,如國際領跑的特斯拉就應用了多塊松下NCR 18650 3100mah電池合成的電池組,以此來滿足高續航能力。

 

4更高效

 

  市場上應用于動力電池的激光設備從外觀上看雖是亂花漸欲迷人眼,但最終達成的殊途同歸的作用。以工藝的復雜程度和設備占用空間上區分,激光焊接設備基本可以分為三種類型:中試設備、全自動工作站和全自動流水線。

 

  中試設備,基本為單機半自動操作臺,應用于初期中試產品的測試和小批量生產。

 

  全自動工作站,多為雙劍合璧的模式,激光主機加半封閉或全封閉式工作臺,每工位工作臺上一般配備多工位夾具工裝,適用于動力電池激光焊接和電池組PACK焊接的各種工藝的單工序段全自動系統。

 

  全自動生產線,全自動工作站的升級版,將多個工作站相連接,形成電芯焊接或電池組PACK焊接的完整智能自動化產線。

 

  國內自主研發首條圓柱動力電池智能自動化產線。

 

5更安全

 

  近年來,隨著電動汽車的快速發展,如何解決電動汽車的安全問題,是新能源汽車行業的良性發展必須突破的關鍵點和難點。由于人們對新事物的認知有個過程,初期難免抱有懷疑和不信任的態度,所以任何一次有關電動汽車的安全事故,都會導致公眾對電動汽車安全性的疑慮進一步加深,阻礙電動汽車的發展和普及。

 

  動力電池的安全問題廣受爭議,電池本身應不鼓包、不泄漏、不破裂、不起火、不冒煙、不爆炸。而電芯一旦發生熱失控,可能會產生電解液泄漏、起火和燃燒等現象。電池防爆安全閥在鋰電池中使用可有效地防止電池熱失控時發生爆炸,從而保障了電池安全。

 

6看未來

 

  近年來,很多國內外動力電池生產廠商,在較為復雜的生產工序中,對于不同的工序、不同的被焊接部件,采用不同焊接方法,隨著新能源汽車行業邁向縱深發展,對配套電池的裝配與焊接精度、質量都提出了更高的要求,大規模的采用激光焊接工藝勢在必行。

 

  未來,以三星、LG為代表的外資企業來世兇猛,以提供能量密度高、工藝精湛、高性價比的產品,將打破國內動力電池市場的格局。國內動力電池制造企業只有提升整體制造工藝水平才能參與國內國際競爭。

所屬類別: 行業動態

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