藍(lán)光/綠光激光器在改善鋰電池焊接爆點方面有什么優(yōu)勢?
在鋰電池制造行業(yè),焊接工藝堪稱影響電池性能與安全性的關(guān)鍵環(huán)節(jié),而焊接爆點問題長期以來猶如懸在行業(yè)頭頂?shù)?ldquo;達(dá)摩克利斯之劍”,亟待解決。近年來,藍(lán)光/綠光激光器橫空出世,猶如一道曙光,為攻克這一難題帶來了新的希望,在改善鋰電池焊接爆點方面彰顯出無與倫比的優(yōu)勢。
從原理上看,金屬對激光的吸收率與波長呈反比,而銅的等離子體共振峰恰好位于可見光波段。這一特性使得綠光、藍(lán)光激光器在焊接銅材時,能夠顯著提升銅材對激光的吸收率。以焊接銅極耳為例,采用藍(lán)光激光焊接時,所需功率僅為紅外激光的三分之一。較低的功率輸入有效減少了焊接過程中的熱輸入,從而大幅降低了飛濺和爆點的產(chǎn)生概率。
在抑制爆點的技術(shù)手段上,綠光激光采用準(zhǔn)連續(xù)模式,能夠有效降低匙孔深度的波動,避免因熔池坍塌而引發(fā)氣孔爆點;藍(lán)光激光則通過高頻脈沖與光束擺動技術(shù)的配合,使熔池表面張力分布更加均勻,加快匙孔的閉合速度,進(jìn)而有效抑制飛濺。此外,兩種激光器都能夠顯著壓縮熱影響區(qū),減少焊接過程中脆性金屬間化合物的生成,降低熱應(yīng)力裂紋產(chǎn)生的風(fēng)險。這不僅拓寬了焊接工藝的操作窗口,還能有效避免因底部未熔合而導(dǎo)致的爆點問題。
在實際生產(chǎn)應(yīng)用中,藍(lán)光/綠光激光器的卓越性能得到了充分驗證。寧德時代在焊接銅極耳時,采用波長450nm、功率200W、光束擺動頻率500Hz的藍(lán)光激光,成功將爆點率從紅外激光焊接時的5%以上降至0.3%,同時將焊接速度提升至15m/min,生產(chǎn)效率大幅提高。比亞迪在鋁殼體密封焊接中,使用波長515nm、功率400W并配合氦氣保護(hù)的綠光激光,將氣孔率從紅外焊接時的8%降低至0.5%以下,密封強度提升至150MPa,極大地提高了電池的密封性能。特斯拉的4680電池采用綠光預(yù)熱(100W)加紅外深熔焊(800W)的復(fù)合焊接方式,成功實現(xiàn)了銅鋁異種焊接,將界面電阻從1.2mΩ降至0.7mΩ,且完全消除了爆點缺陷,提升了電池的整體性能。
盡管綠光/藍(lán)光激光器在電光效率、單瓦成本和維護(hù)周期等方面與傳統(tǒng)紅外激光器相比存在一定差距,但從技術(shù)經(jīng)濟(jì)性的全面分析來看,它們能夠顯著降低爆點率,提高產(chǎn)品良率,從而使鋰電池的制造成本降低0.5-1元/Ah(以100Ah電芯計算)。從電池的全生命周期成本考慮,其經(jīng)濟(jì)性優(yōu)勢十分顯著。
隨著科技的不斷進(jìn)步,藍(lán)光/綠光激光器在鋰電池焊接領(lǐng)域?qū)⒊旌喜ㄩL技術(shù)、提升半導(dǎo)體激光直接輸出效率以及利用AI實時調(diào)控焊接參數(shù)等方向發(fā)展。這些技術(shù)創(chuàng)新將致力于實現(xiàn)零爆點焊接,有力推動高能量密度電池的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程,為鋰電池行業(yè)的發(fā)展注入強大動力。可以預(yù)見,在技術(shù)不斷創(chuàng)新的推動下,藍(lán)光/綠光激光器必將在鋰電池制造領(lǐng)域發(fā)揮更為關(guān)鍵的作用,助力整個行業(yè)邁向新的發(fā)展高度。
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