改变电池行业的核武器-激光焊接机

1.前言

在过去的二十年里，激光焊接技术已成为发展最快的创新之一，并彻底改变了传统的加工系统。与传统的切割和切片模式相比，激光焊接和激光切割模式提供了自动化操作，解决了毛刺、变色、掉尘、完美锂电池等诸多问题。它提供了基础。因此，从激光设备的使用入手，实际考察成堆零件的焊接和切割过程是非常重要的。

2.从激光焊接和激光切割开始

2.1 激光焊接

在激光焊接中，高能激光束主要用作热源。如果密度小于 104-105 W/cm2，焊缝会加热织物表面，使焊缝缓慢而均匀。或者，如果输出密度超过 105-107 W/cm2，峰值输出、幅度、重复率和激光脉冲能量的形成将熔化和细化某些粘合剂。 †† 这可以快速完成，良好的透明度很重要。

2.2 激光手术

激光切割主要用于材料的激光切割。这需要借助光学系统来控制激光束输出的效率。同时，根据激光运动控制系统，对工件进行开槽加工，激光束应用于液态材料、蒸发、烧成、开裂等。

使用激光焊接进行三重焊接

3.1 焊接设备的选择

焊工可以根据焊接要求选择半自动或全自动涂胶机。第一个通常是便携式激光焊机。例如迅雷激光焊机集成便携式激光焊机和 IPG 单模光纤激光器。通常，这些结构是具有 90° 散射间隔的 5 条板。裂纹可以放置在 5 缸火柴中。在压力机一侧，零件在激光束附近被拉伸。单个模制品回滚 90°，其余点为 0.50 毫米厚。它通过一个虚拟漏斗供电，当每个都通过一个由 5 个插槽组成的“圆孔”时，电池盖会自动锁定到位并自动连接到电池盒上。最常用的激光焊接工具是 SOUPACT 激光焊机和潮汐激光焊机。

3.2 焊接参数设置

当今的柔性锂离子电池具有约 0.2-0.5 毫米厚的铜针，用于各种类型的铝和铜烙铁，用于负极和实心导体。厚度约为0.2-0.6毫米。因此，对于激光焊接，激光波长应为1064 µm，激光输出应为110-200 W，光斑应为28 µm，激光瞄准速度和频率应为500 mm/s。每个脉冲为200 kHz，重复频率为0.4～20 MHz，脉冲宽度为0.4～20 MHz。 50-120ns。此外，确保实心轨道宽 1.2 至 2.4 毫米，实心轨道深 1.2 至 1.8 毫米。同时确保引脚宽度、距离精度和引脚高度不超过±0.15 mm。

3.3 焊接过程的控制

目前，在激光束焊接过程中，很少使用半自动焊接，通常采用全自动焊接。

对于全自动焊接，焊接过程如下。如图1所示，必须先开机才能找到零件。焊接和旋转只有在焊接电池舱和电池盖的位置正确时才能开始。安装、切割、运输等工序。

其次，在确认焊缝的准确位置后，它会执行自动对齐过程。由于电池盒是自动插入的，因此无法保证引脚对齐。在这种情况下就需要采用光电检测方式，当标签处于水平位置时，标签自动停止，保证了后续的冲压和焊接的正常运行。同时，铅焊料要求的高平整度要求使用电磁清洁器自动清除电池弯曲或变形的部分。

三、压合工艺主要以自动压合装置为主，该自动压合装置是一种微机控制的四连杆电磁自动机构，可在焊接前压合装料靴和安全阀。激光穿透焊接提供了适当的条件，由于每个锂电池有两个焊接点（相距约 0.50mm），锁定机构重复两次，激光焊接两次，以确保可靠性和电极安全。联系信息。 ..

最后，当焊接过程完成时，将电池插入下一个自动成型过程。通常，自动回缩机构是永磁滚动条。在正确的角度和位置下，您可以将电池滚轮拉向磁铁，将电池壳从刮板滑入弯曲凹槽并从凹槽滑到底部凹槽。住所。

激光手术在四极杆手术中的应用

4.1 切割设备的选择

根据锂电池轮毂材料的不同，各种系统都可以切割锂电池轮毂。例如，对于锂电池负极上的铜膜，可以选择波长为1064nm、最大功率密度为2.4×106W/mm2的MOPA光纤激光器。通过调制点火电流源，可以在兆赫的工作频率下实现从几纳米到几万纳米。手腕处的狭窄部分。再举一个例子，在锂电池的阳极铝箔的情况下，可以选择脉冲达到皮秒级的皮秒激光器，在输出状态通过阻断可以获得非常窄的脉冲信号。并且增益电平输出在几十兆赫的工作频率下实现了几纳米的“非常紧密的脉冲”切割。同时，皮秒激光器采用三倍频率将1064nm近红外激光转换为355nm紫外光和532nm绿光，满足各种材料的加工要求。冷静地工作。”执行。

4.2 设置切割参数

使用 1064 nm MOPA 光纤激光器切割 8.0 μm 铜箔（锂电池阴极）时，脉冲宽度可设置为 20 ns，工作频率和能量单脉冲分别为 760 kHz 和 0.13 mJ。改善铜箔的切割引线。排除故障并减小毛刺的大小。在 10 μm 内观察时，减少对箔条片的切割飞溅。锂电池中铜和熔床的尺寸缺陷。在某些情况下，可以进一步增加脉冲频率以防止熔融层的再冷凝，从而减少熔融层的“水垢”。如果调整脉冲宽度以增加平均输出，则需要根据激光焦点将焦距调整为60μm，并在切割铜时固定振镜的速度。层流 800 mm/s。由于铜箔的高导热性，材料吸收的激光能量不仅可以通过切口熔化蒸发，还可以沿着切口进出材料，形成熔化区。区。扩散。娑娜。一般来说，热变形的白色+红色+黄色区域在从截面进一步分布的融合区域下方清晰可见。

9.1W皮秒激光532nm绿激光用于切割铝箔的阳极和阴极板。脉冲宽度可设置为10 ps，切割速度可设置为1000 mm/s，重复频率可设置为300 kHz。去除受影响热区下方的亮白+红+黄白色发光层和红色热扩散层，减少阳极板的熔化和再冷凝区域，弱化熔化区域​​。铜箔正负极的电声弛豫时间为57.5 ps>10 ps（激光脉冲宽度），不满足电子在晶格中接收能量和完全交换热量的需要。 ..因此，您可以依靠高能激光环境。重点关注高能外电子的电离过程和内电子的碰撞过程，我们将观察针对高价和正弛豫的刻蚀热效应。根据观察调整切割参数，或使用辅助气体，如将常温辅助气体转为冷辅助气体。

4.3 断线过程控制

在锂离子电池极雕激光切割过程中，常用的切割方式有垂直切割和水平切割。前者用于切割堆叠的电池，极片在传送带上水平运送，极片必须到达。后者是一种激光发射装置，主要用于切割电池绕组极，通过在极片上放置防尘罩，随着时间的推移将切割过程中产生的灰尘吸收。 ..考虑到极棒吸附法容易造成极棒切割不规则、切割精度变差等问题，极棒切割锂离子电池及激光发射装置、水平移动装置、吸力切割模块设备 使用可以循环运输的设备。为保证棒材的切割精度，严格控制操作过程，去除棒材表面的防尘罩。即锂离子电池棒切割吸附装置设置在驱动模块承载的锂离子电池充气部分的上方，与膨胀的锂离子电池同时移动。圆形输送模块中第一条输送带的末端。将切割模块移动到切割位置后，控制器直接启动激光发射装置切割锂离子电池的极。电池极切割过程中产生的废料从模块的切割槽中排出。综上所述，激光加工技术的使用在保证焊接和激光切割质量的同时提高了加工效率，减少了维护工作。这提高了锂电池端子的切割和焊接效率。