論激光焊接技術(shù)在新能源電池領(lǐng)域中的應(yīng)用前景及存在的問題研究

摘要：附驥于中國新能源汽車的高速發(fā)展，國內(nèi)新能源電池產(chǎn)業(yè)不斷復(fù)合增長，其市場潛能是非常大的。而激光焊接技術(shù)不斷突破并廣泛應(yīng)用在新能源電池領(lǐng)域，在提升產(chǎn)品的安全性、高效率和可持續(xù)性方面貢獻了力量，為新能源電池打開新的市場提供技術(shù)支持和保障。本文立足探討激光焊接技術(shù)的優(yōu)缺點，分析其應(yīng)用前景，以期規(guī)避其在新能源電池領(lǐng)域運用的問題與不足。

關(guān)鍵詞：激光焊接技術(shù);新能源電池;應(yīng)用前景;存在問題

1 引言

我國的新能源電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速，它是一個需要大量加工和測試的生產(chǎn)產(chǎn)業(yè)，也是激光焊接技術(shù)應(yīng)用比較廣泛的產(chǎn)業(yè)之一，安全性、高效性、可持續(xù)和環(huán)保一直是世界新能源電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展的主題，激光焊接技術(shù)作為現(xiàn)代新能源電池生產(chǎn)中的重要加工方法之一，其發(fā)展也必然圍繞著這一主題并結(jié)合本專業(yè)的自身特點來進行。由于激光焊接工藝優(yōu)越性、效率高、柔性好等優(yōu)勢，隨著新能源電池的廣泛性應(yīng)用及效能觀念日益增強，激光焊接技術(shù)在新能源電池領(lǐng)域?qū)⒌玫礁嘀匾暫蛷V泛應(yīng)用。

新能源電池制造過程中，激光焊接技術(shù)主要用于電池的極耳焊接、端蓋焊接、集流盤焊接、殼體焊接等零部件焊接。激光焊接技術(shù)運用于新能源電池，可以提高產(chǎn)品的穩(wěn)定性，同時降低新能源電池的使用風(fēng)險，提升產(chǎn)品的使用效能，逐步實現(xiàn)新能源電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展的可持續(xù)、環(huán)保理念。

2 激光焊接技術(shù)在新能源電池領(lǐng)域的應(yīng)用

激光焊接技術(shù)“是一種具有高效的焊接技術(shù)的工藝，主要利用激光束產(chǎn)生輻射的能量實現(xiàn)作用，對激光束的能量進行高效的聚焦處置，以此為基礎(chǔ)，形成具有很高能量的激光脈沖，利用這些對相關(guān)的材料或物質(zhì)進行處理與加工，使用這一技術(shù)的主要范圍在于對相關(guān)材料的微小部位進行焊接”。與傳統(tǒng)焊接技術(shù)相比，激光焊接技術(shù)顯現(xiàn)出其獨特的優(yōu)勢，在對新能源電池的零部件進行焊接過程中具有較大深度、不容易變形、具有較高的速度，并且對新能源電池焊接材料的材質(zhì)要求并沒有那么嚴苛。

2.1 激光焊接技術(shù)適用于新能源電池的精密零部件加工

激光焊接技術(shù)在實際運用中，當(dāng)激光束照射材料表面時，通過聚焦會獲得一個尺寸特別小的光斑，結(jié)合焊接機械手臂精準的移動定位，可以加工尺寸微小的精密工件。它對材料所照射面積之外的區(qū)域產(chǎn)生影響微乎其微，所以不會導(dǎo)致材料在焊接過程中出現(xiàn)較大損傷、變形，在焊接完成后也不需要進行其他處理。相對于傳統(tǒng)加工方法，生產(chǎn)效率有很大的提高。激光束可以同時分成多束次級激光，這些激光束可以同時對一個工件的各個部位進行焊接加工，對焊接時的精度有很好的把控，為精密焊接創(chuàng)造了有力的條件和技術(shù)支持。新能源電池因其體積小，精密零部件多，在實際的焊接過程中往往需要相對安全的焊接技術(shù)，因而激光焊接技術(shù)是能夠滿足新能源電池對應(yīng)產(chǎn)品的需求，從而使得各種精密零部件都能進行正常加工，同時使高難度的焊接作業(yè)得以順利完成。

2.2 激光焊接技術(shù)適應(yīng)于新能源電池焊接材料的多樣性

在新能源電池的實際焊接過程中，激光能在瞬間達到預(yù)定的能量密度，同時有效節(jié)約作業(yè)時間，提高新能源電池加工生產(chǎn)的效率。傳統(tǒng)的焊接技術(shù)往往需要焊接材料的材質(zhì)相同，而通過激光焊接技術(shù)就不需要對焊接材料的材質(zhì)有較高的要求，即使是材質(zhì)不同的焊接材料，比如新能源電池中的銅、鋁、鎳等材料都能夠利用激光焊接技術(shù)進行輕松焊接?？梢哉f，激光焊接技術(shù)的出現(xiàn)與應(yīng)用，有效彌補了傳統(tǒng)焊接技術(shù)所存在的不足，大大降低了焊接作業(yè)的難度。

2.3 激光焊接技術(shù)大大提升了新能源電池生產(chǎn)的安全性

新能源電池生產(chǎn)工藝主要包含三個方面，一是極片的制作，二是電芯的制造，三是電池的組裝，前兩者是新能源電產(chǎn)的基礎(chǔ)和核心，后者就關(guān)系到新能源電池的成品質(zhì)量的好壞。在實際的生產(chǎn)工藝流程中，新能源電池的生產(chǎn)流程極為復(fù)雜。其中，新能源電池產(chǎn)品安全性的高低直接關(guān)系到消費者的生命安全。激光焊接技術(shù)可集中加熱的特點使焊縫的熱影響區(qū)變得很小，適合焊接一些對溫度敏感的特殊材料;同時搭配惰性氣體保護裝置，可防止金屬氧化，從而獲得組織性能良好的焊縫。因此，采用激光焊接技術(shù)完成新能源電池的組裝、焊接，能最大程度地保護電池生產(chǎn)的過程不被暴露在危險的環(huán)境之中，因為新能源電池中的正負極漿料制備都包括了液體與液體，液體與固體物料之間的相互混合，溶解和分散等工藝流程，并將伴隨著溫度、粘合度及環(huán)境而發(fā)生各種變化，激光焊接技術(shù)在實際應(yīng)用中不會對生產(chǎn)的環(huán)境造成影響或者改變，相對傳統(tǒng)焊接技術(shù)的火光影響，極大的提升了新能源電池生產(chǎn)的安全性。

2.4 激光焊接技術(shù)有效應(yīng)對新能源電池焊接環(huán)境的復(fù)雜性

激光焊接技術(shù)經(jīng)歷了半個多世紀的發(fā)展，技術(shù)相對來說已經(jīng)比較成熟且在多個領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用。激光焊接技術(shù)對外界的環(huán)境要求并不嚴格，在常溫環(huán)境下也能應(yīng)用激光焊接技術(shù)，這使得某些材料的焊接作業(yè)可不用再依賴氣體保護或真空環(huán)境，很大程度來說較好地適應(yīng)了新能源電池焊接環(huán)境的復(fù)雜性，因為新能源電池產(chǎn)品生產(chǎn)過程中對焊接技術(shù)有較高的要求，它能有效對激光焊接設(shè)備進行控制并保障新能源電池在焊接程序后正常運作。同時技術(shù)逐漸成熟后，可以對新能源電池焊接縫進行非常嚴格的檢測，這些都是激光焊接技術(shù)應(yīng)用的廣泛性和有效性的體現(xiàn)。新能源電池焊接全過程對外部環(huán)境基本無污染，直接在空氣中進行焊接，對環(huán)境的適應(yīng)性更強。

3 結(jié)語

綜上所述，激光焊接技術(shù)在新能源電池焊接工藝中已經(jīng)被廣泛使用，其技術(shù)的逐步完善和發(fā)展大大地推動了我國新能源電池領(lǐng)域的進步，與傳統(tǒng)焊接技術(shù)相比有著其突出的應(yīng)用優(yōu)勢。在新能源電池焊接工藝中，激光焊接技術(shù)具有極高的能量密度，不依賴真空環(huán)境，也不受導(dǎo)電材料的影響，這些技術(shù)優(yōu)勢對新能源電池焊接工藝的發(fā)展有著不可或缺的作用。

隨著新時代科技的不斷進步和發(fā)展，激光焊接技術(shù)易于與計算機數(shù)控系統(tǒng)、機械手和機器人配合，實現(xiàn)自動焊接，大大提高了新能源電池的生產(chǎn)效率。但激光焊接技術(shù)也有自身的局限性，其一是整套激光焊接設(shè)備的投資費用很高，日常的設(shè)備維護費用也很高;其二是在對接時，對裝配精度的要求相對高一些;其三是激光焊接技術(shù)在實際焊接中可焊接厚度有限，這也是其技術(shù)中的一個短板。智能化技術(shù)不斷發(fā)展的今天，激光焊接技術(shù)必然會往智能化方向發(fā)展，這在新能源電池焊接中有比較多的體現(xiàn)。國內(nèi)外在激光焊接技術(shù)上的研發(fā)及投入不斷增加，先進的激光器也將相繼被研制出來，這些都將為激光焊接技術(shù)的快速發(fā)展提供強大的技術(shù)支撐。

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作者簡介：楊偉偉（1989—），男，湖北宜城人，本科，中級機械工程師。

（作者單位：武漢逸飛激光設(shè)備有限公司）