论激光焊接技术在新能源电池领域中的应用前景及存在的问题研究

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  摘要:附骥于中国新能源汽车的高速发展,国内新能源电池产业不断复合增长,其市场潜能是非常大的。而激光焊接技术不断突破并广泛应用在新能源电池领域,在提升产品的安全性、高效率和可持续性方面贡献了力量,为新能源电池打开新的市场提供技术支持和保障。本文立足探讨激光焊接技术的优缺点,分析其应用前景,以期规避其在新能源电池领域运用的问题与不足。
  关键词:激光焊接技术;新能源电池;应用前景;存在问题
  1 引言
  我国的新能源电池产业发展迅速,它是一个需要大量加工和测试的生产产业,也是激光焊接技术应用比较广泛的产业之一,安全性、高效性、可持续和环保一直是世界新能源电池产业发展的主题,激光焊接技术作为现代新能源电池生产中的重要加工方法之一,其发展也必然围绕着这一主题并结合本专业的自身特点来进行。由于激光焊接工艺优越性、效率高、柔性好等优势,随着新能源电池的广泛性应用及效能观念日益增强,激光焊接技术在新能源电池領域将得到更多重视和广泛应用。
  新能源电池制造过程中,激光焊接技术主要用于电池的极耳焊接、端盖焊接、集流盘焊接、壳体焊接等零部件焊接。激光焊接技术运用于新能源电池,可以提高产品的稳定性,同时降低新能源电池的使用风险,提升产品的使用效能,逐步实现新能源电池产业发展的可持续、环保理念。
  2 激光焊接技术在新能源电池领域的应用
  激光焊接技术“是一种具有高效的焊接技术的工艺,主要利用激光束产生辐射的能量实现作用,对激光束的能量进行高效的聚焦处置,以此为基础,形成具有很高能量的激光脉冲,利用这些对相关的材料或物质进行处理与加工,使用这一技术的主要范围在于对相关材料的微小部位进行焊接”。与传统焊接技术相比,激光焊接技术显现出其独特的优势,在对新能源电池的零部件进行焊接过程中具有较大深度、不容易变形、具有较高的速度,并且对新能源电池焊接材料的材质要求并没有那么严苛。
  2.1 激光焊接技术适用于新能源电池的精密零部件加工
  激光焊接技术在实际运用中,当激光束照射材料表面时,通过聚焦会获得一个尺寸特别小的光斑,结合焊接机械手臂精准的移动定位,可以加工尺寸微小的精密工件。它对材料所照射面积之外的区域产生影响微乎其微,所以不会导致材料在焊接过程中出现较大损伤、变形,在焊接完成后也不需要进行其他处理。相对于传统加工方法,生产效率有很大的提高。激光束可以同时分成多束次级激光,这些激光束可以同时对一个工件的各个部位进行焊接加工,对焊接时的精度有很好的把控,为精密焊接创造了有力的条件和技术支持。新能源电池因其体积小,精密零部件多,在实际的焊接过程中往往需要相对安全的焊接技术,因而激光焊接技术是能够满足新能源电池对应产品的需求,从而使得各种精密零部件都能进行正常加工,同时使高难度的焊接作业得以顺利完成。
  2.2 激光焊接技术适应于新能源电池焊接材料的多样性
  在新能源电池的实际焊接过程中,激光能在瞬间达到预定的能量密度,同时有效节约作业时间,提高新能源电池加工生产的效率。传统的焊接技术往往需要焊接材料的材质相同,而通过激光焊接技术就不需要对焊接材料的材质有较高的要求,即使是材质不同的焊接材料,比如新能源电池中的铜、铝、镍等材料都能够利用激光焊接技术进行轻松焊接。可以说,激光焊接技术的出现与应用,有效弥补了传统焊接技术所存在的不足,大大降低了焊接作业的难度。
  2.3 激光焊接技术大大提升了新能源电池生产的安全性
  新能源电池生产工艺主要包含三个方面,一是极片的制作,二是电芯的制造,三是电池的组装,前两者是新能源电产的基础和核心,后者就关系到新能源电池的成品质量的好坏。在实际的生产工艺流程中,新能源电池的生产流程极为复杂。其中,新能源电池产品安全性的高低直接关系到消费者的生命安全。激光焊接技术可集中加热的特点使焊缝的热影响区变得很小,适合焊接一些对温度敏感的特殊材料;同时搭配惰性气体保护装置,可防止金属氧化,从而获得组织性能良好的焊缝。因此,采用激光焊接技术完成新能源电池的组装、焊接,能最大程度地保护电池生产的过程不被暴露在危险的环境之中,因为新能源电池中的正负极浆料制备都包括了液体与液体,液体与固体物料之间的相互混合,溶解和分散等工艺流程,并将伴随着温度、粘合度及环境而发生各种变化,激光焊接技术在实际应用中不会对生产的环境造成影响或者改变,相对传统焊接技术的火光影响,极大的提升了新能源电池生产的安全性。
  2.4 激光焊接技术有效应对新能源电池焊接环境的复杂性
  激光焊接技术经历了半个多世纪的发展,技术相对来说已经比较成熟且在多个领域有广泛的应用。激光焊接技术对外界的环境要求并不严格,在常温环境下也能应用激光焊接技术,这使得某些材料的焊接作业可不用再依赖气体保护或真空环境,很大程度来说较好地适应了新能源电池焊接环境的复杂性,因为新能源电池产品生产过程中对焊接技术有较高的要求,它能有效对激光焊接设备进行控制并保障新能源电池在焊接程序后正常运作。同时技术逐渐成熟后,可以对新能源电池焊接缝进行非常严格的检测,这些都是激光焊接技术应用的广泛性和有效性的体现。新能源电池焊接全过程对外部环境基本无污染,直接在空气中进行焊接,对环境的适应性更强。
  3 结语
  综上所述,激光焊接技术在新能源电池焊接工艺中已经被广泛使用,其技术的逐步完善和发展大大地推动了我国新能源电池领域的进步,与传统焊接技术相比有着其突出的应用优势。在新能源电池焊接工艺中,激光焊接技术具有极高的能量密度,不依赖真空环境,也不受导电材料的影响,这些技术优势对新能源电池焊接工艺的发展有着不可或缺的作用。
  随着新时代科技的不断进步和发展,激光焊接技术易于与计算机数控系统、机械手和机器人配合,实现自动焊接,大大提高了新能源电池的生产效率。但激光焊接技术也有自身的局限性,其一是整套激光焊接设备的投资费用很高,日常的设备维护费用也很高;其二是在对接时,对装配精度的要求相对高一些;其三是激光焊接技术在实际焊接中可焊接厚度有限,这也是其技术中的一个短板。智能化技术不断发展的今天,激光焊接技术必然会往智能化方向发展,这在新能源电池焊接中有比较多的体现。国内外在激光焊接技术上的研发及投入不断增加,先进的激光器也将相继被研制出来,这些都将为激光焊接技术的快速发展提供强大的技术支撑。
  参考文献:
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  作者简介:杨伟伟(1989—),男,湖北宜城人,本科,中级机械工程师。
  (作者单位:武汉逸飞激光设备有限公司)
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