電池中國網(wǎng) | IPG：AMB激光器可有效抑制焊接飛濺 助電池可靠性上新臺階
10月28日，威馬汽車發(fā)布《主動召回部分產(chǎn)品的說明》，將主動召回1282輛車，召回原因主要是由于電芯供應商在生產(chǎn)過程中混入了雜質，導致動力電池產(chǎn)生異常析鋰，極端情況下可能導致電芯短路，引發(fā)動力電池熱失控并產(chǎn)生起火風險，存在安全隱患。
有業(yè)內(nèi)人士分析認為，電芯內(nèi)的雜質一般是在電池生產(chǎn)過程中，如切割、焊接過程中產(chǎn)生的粉塵所致，而粉塵被視為電池安全的三大殺手之一，易導致電池內(nèi)部短路，引發(fā)熱失控進而起火。動力電池生產(chǎn)過程復雜、工序繁多，普通切割、焊接粉塵較多，影響了電芯的可靠性。為提升電芯生產(chǎn)制造的可靠性、一致性和良品率，近年來電池企業(yè)傾向于采用光纖激光技術，以提高焊接精度、效率，減少粉塵和飛濺物。
據(jù)了解，光纖激光技術目前主要應用于動力電池生產(chǎn)過程中的電芯、極柱、軟連接、注液孔、防爆閥、模組、極耳等激光焊接；極耳、極片的切割和清洗、鉆孔、雕刻等環(huán)節(jié)。
圖為IPG(北京)光纖激光技術有限公司應用部經(jīng)理張婧
“相較常規(guī)激光器，AMB光束模式可調激光器最大的優(yōu)勢在于可以有效抑制飛濺產(chǎn)生，提升焊接質量及良率，特別是在電池行業(yè)應用較多的鋁、銅材料上效果非常明顯。”日前，IPG(北京)光纖激光技術有限公司應用部經(jīng)理張婧博士在接受電池中國網(wǎng)采訪時表示，以AMB用于方形電芯密封焊為例，目前行業(yè)內(nèi)高速頂焊速度200 mm/s，其中中心功率1450W、環(huán)形功率約為2000W；AMB焊接速度提升50%,可達300 mm/s，中心功率可達1800W，環(huán)形功率可達2500W，“焊接過程中近零飛濺，表面無氣孔且熔深均一、熔深一致性高、焊縫外觀平滑美觀，良品率大幅提高。”
據(jù)電池中國網(wǎng)了解，自中國發(fā)展動力鋰電池產(chǎn)業(yè)伊始，IPG就開始在華布局動力電池光纖激光技術及產(chǎn)品的研發(fā)。目前，IPG和世界上一些主要的電池制造企業(yè)都有合作，目前IPG產(chǎn)品已用至電池生產(chǎn)的多個環(huán)節(jié)，從極片切割、清洗，電芯、模組、PACK焊接，殼體清洗等都有涉及。
從應用產(chǎn)品的類別上，IPG研發(fā)量產(chǎn)的YLPN納秒脈沖系列激光器用于極片切割、清洗，YLR及YLS系列連續(xù)激光器用于各焊接制程已經(jīng)非常成熟；新產(chǎn)品AMB光束模式可調激光器及LDD激光焊接過程監(jiān)測系統(tǒng)已成為一些關鍵焊接制造的重要手段。
事實上，成立于1990年的IPG，從成立至今一直專注于光纖激光器的研發(fā)與制造，是全球高功率光纖激光器的領導者，從成立至今也積累了強有力的競爭優(yōu)勢。
這種優(yōu)勢主要體現(xiàn)在：一是IPG產(chǎn)品線豐富，在各個領域均有對應的產(chǎn)品方案。在原有主打產(chǎn)品持續(xù)助力動力電池制造外，IPG也不斷有新產(chǎn)品推出，來匹配客戶更高的質量及效率要求；二是除產(chǎn)品本身優(yōu)勢外，IPG在全球都有強大的技術與工藝團隊支持，“IPG可以為客戶提供從工藝可行性驗證、工藝開發(fā)、現(xiàn)場調試等全方位的支持，選擇了IPG，就相當于同時選擇了整個IPG技術團隊的服務支持?！?/p>
這種技術優(yōu)勢也使得IPG在動力電池領域有著非常強勁的研發(fā)及產(chǎn)業(yè)協(xié)作能力。如IPG針對不同封裝形式的電池均有合適的激光方案選配。以軟包電池為例，軟包電池極耳焊接，多為零點幾毫米薄金屬片疊焊而成，且很多情況下會涉及鋁/銅異種材料的焊接。這就要求對熱輸入嚴格控制，熱輸入過大，焊接變形大，且會產(chǎn)生大量的金屬間化合物脆性相，使接頭強度下降嚴重。如何在控制熱輸入的同時保證一定的搭接界面面積是得到優(yōu)質焊縫的核心。采用IPG的1000-2000W單模激光器，芯徑14um，可以得到小的熔池、高的功率密度，同時結合擺動焊接，可以充分滿足焊接效果及效率要求。
同時在產(chǎn)品迭代更新上，其研發(fā)優(yōu)勢也很好契合了動力電池技術的快速迭代更新?！斑^去，100W脈沖激光器曾經(jīng)是極片切割的主打設備，但隨著產(chǎn)線升級及效率不斷提升的需求，我們持續(xù)推進200W、300W甚至500W更高功率等級激光器的應用，讓切割速度從30、45、60不斷提升，直至120m/min這樣的切割速度?！睆堟涸诮邮懿稍L時進一步補充道，另外在焊接制程中，過去公司主打的是YLS系列常規(guī)的連續(xù)激光器，現(xiàn)在他們推出的新產(chǎn)品AMB激光器，瞄準了飛濺這個痛點問題，可以有效抑制飛濺產(chǎn)生，提升焊接質量。
近年來，中國新能源汽車、動力電池產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展，對于光纖激光器的需求和服務要求快速增加，據(jù)張婧介紹，為助力中國動力電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展，IPG一直在加強中國市場的投入，“IPG在全球有24個應用中心，中國區(qū)就占到了4個，也可以看出IPG對中國市場非常重視，投入了很多技術研發(fā)和服務在此?！?/p>
為降低成本、提升檢測效率和可靠性，IPG還研發(fā)出LDD激光焊接全過程監(jiān)測系統(tǒng)，“LDD最核心的優(yōu)勢是可以實時檢測出焊縫熔深，且是整條焊縫各個點的熔深；同時還可以兼顧表面質量、熔寬等的檢測。”張婧表示，傳統(tǒng)方法主要是金相切片方式，屬于破壞性檢測，帶來人工及成本的浪費，且是焊后檢測，不具備實時性；而且切片只反映出切片位置處的熔深，較為隨機，難以對整條焊縫各點熔深進行測試?！霸谔嵘姵睾附涌煽匦约鞍踩陨?，LDD相比傳統(tǒng)的檢測方法，有更高的精度及可靠性?！?/p>
值得一提的是，IPG的光纖激光器在動力電池生產(chǎn)過程中的焊接、清洗、切割等方面表現(xiàn)優(yōu)異，目前在主流的電池制造及生產(chǎn)企業(yè)中有著很高的占有率及認可度。
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