新能源紐扣電池的激光焊接工藝解讀
來源:尚拓激光 日期:2022/12/22
隨著3C電子行業(yè)的縱深發(fā)展,對(duì)配套電池的裝配與焊接精度、焊接質(zhì)量都提出了更高要求,傳統(tǒng)焊接加工技術(shù)很難達(dá)到新型紐扣電池的高標(biāo)準(zhǔn)焊接指標(biāo)。相比之下,激光焊接技術(shù)能夠滿足紐扣電池的加工技術(shù)多樣性,如異種材料(不銹鋼、鋁合金、銅、鎳等)焊接、不規(guī)則的焊接軌跡、優(yōu)秀的焊接外觀、牢固的焊縫、更細(xì)致的焊接點(diǎn)以及更精準(zhǔn)的定位焊接區(qū)域等。激光焊接技術(shù)不僅能提高產(chǎn)品焊接的一致性,而且還降低了焊接過程中對(duì)電池造成的傷害,成為新能源紐扣電池的最佳焊接工藝方式。
激光焊接機(jī)新能源紐扣電池的激光焊接新工藝,紐扣電池也因體形較小,在各種微型電子產(chǎn)品中作為后備電源得到了廣泛應(yīng)用。目前廣受關(guān)注的電子產(chǎn)品,如無線藍(lán)牙耳機(jī)、智能手表、智能音箱等所用到的電源,都是新型可充電式紐扣電池,在消費(fèi)者對(duì)電子產(chǎn)品的高強(qiáng)續(xù)航力、高安全性和個(gè)性化需求下,各大電池廠商開始爭相生產(chǎn)能量密度更高、規(guī)格規(guī)格多樣、材料多樣的新型可充電式紐扣電池。
新能源紐扣電池電芯正負(fù)極與不銹鋼殼體之間的焊接
此部位焊接工藝難度系數(shù)較高,負(fù)極銅箔厚度0.05mm,正極鋁箔厚度0.05mm,不銹鋼殼體厚0.12/0.15mm,如果參數(shù)設(shè)置不合理,治具壓合不到位或者操作不當(dāng),很容易造成虛焊、焊穿、不銹鋼殼體外觀面氧化變色等不良情況。
所以,這里選用的焊接方式為精密MOPA激光點(diǎn)焊或者螺旋線焊接,在需要焊接的部位瞬間產(chǎn)生高溫熔合,實(shí)現(xiàn)無接觸焊接,精準(zhǔn)定位,高效生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)電池。
上圖為紐扣電池電芯負(fù)極與不銹鋼殼體的焊接成品圖,負(fù)極為紅銅箔。銅材的導(dǎo)電性很好,但是對(duì)于焊接而言,它為高反光材料,對(duì)激光的吸收率很低,不到10%;加上材料極薄,在受熱區(qū)域面積過大、受熱時(shí)間過長或者激光功率密度不夠的情況下,銅箔極易變形,造成焊接不良,這在很大程度上增加了焊接工藝的難度。
目前我們采用的MOPA激光焊接設(shè)備具有更高的能量密度,更容易達(dá)到材料吸收閾值,有效地避免了上述缺陷。如圖1所示,單個(gè)焊接點(diǎn)的區(qū)域直徑為0.25mm,以直徑0.25mm的圓周為基準(zhǔn),將其平均分布為6等分。在MOPA激光高峰值、高速度、小脈寬、小受熱面積的情況下,能很好地將銅箔跟不銹鋼殼體緊密牢固地焊接在一起,并且不會(huì)引起銅箔變形。焊接效果放大后如圖1中右圖所示,焊點(diǎn)均勻,無虛焊,銅箔無變形,電池殼體背面無變色等不良情況,焊接牢固可靠。
上圖為紐扣電池電芯正極與不銹鋼殼體的焊接成品圖,正極為鋁箔。鋁材導(dǎo)電性較好,也屬于高反光材料,對(duì)激光的吸收率較低,在20%左右。采用MOPA激光螺旋式焊接方式,焊接能量均勻,焊接點(diǎn)形狀、熔深、牢固度一致性較好,外觀平滑美觀,無變形。焊接效果放大后如圖2中右圖所示,螺旋線焊接軌跡均勻,線條無虛焊,鋁箔無變形,電池殼體背面無變色等不良情況,焊接牢固可靠,符合客戶要求。
新能源紐扣電池頂蓋的密封焊接
這個(gè)部位的焊接工藝有一定難度。紐扣電池頂蓋是厚度為0.120.15mm的不銹鋼材料,紐扣電池殼體與蓋板連接處,加工后為厚度0.1mm的不銹鋼材料。兩塊如此薄的材料進(jìn)行密封焊接,且要求外觀平整順滑、無變形,對(duì)于傳統(tǒng)焊接來說根本無法實(shí)現(xiàn)。
此工序焊接難點(diǎn)在于材料極薄,如果焊接工藝參數(shù)設(shè)置不當(dāng),功率過大容易直接擊穿電池殼,傷到內(nèi)部電芯且材料極易變形,熱影響區(qū)大;功率小了無法形成熔池達(dá)到焊接目的紐扣電池頂蓋與殼體之間的激光密封焊接效果圖。
使用這兩款設(shè)備焊接引腳,焊點(diǎn)均勻穩(wěn)定,外觀美觀,拉力強(qiáng)度牢固,均滿足客戶需求。這兩款設(shè)備在焊接新能源紐扣電池方面,主要有如下優(yōu)勢:
無電流通過電池,避免電池內(nèi)部擊穿;
非接觸焊接,避免加工物件因加壓而變形;
精密激光束瞬間加熱,避免電池?zé)釗p傷;
焊接能量、時(shí)間均勻,焊接點(diǎn)形狀大小、熔接深淺牢固一致,外觀平滑美觀,熱影響區(qū)小;
設(shè)備體積小、便攜,可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化,配合流水線作業(yè)。
電子產(chǎn)品的高速發(fā)展,將對(duì)新型紐扣電池有著大量需求。MOPA激光精密焊接機(jī)和QCW精密激光焊接機(jī),為新能源紐扣電池生產(chǎn)中的焊接需求,做好了準(zhǔn)備。尚拓激光提供激光焊接設(shè)備定制服務(wù),可以為您量身定制屬于您的專屬激光焊接機(jī)設(shè)備。
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