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激光焊接与电池制造业

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导读: 电池制造业日益成为21世纪制造业中最大的新挑战。虽然全球电池年生产量已达数百亿件,但传统的电池制造技术在电池效果和成本预算方面,已不能满足飞速增长的电池应用范围。

电池制造业日益成为21世纪制造业中最大的新挑战。虽然全球电池年生产量已达数百亿件,但传统的电池制造技术在电池效果和成本预算

  电池制造业日益成为21世纪制造业中最大的新挑战。虽然全球电池年生产量已达数百亿件,但传统的电池制造技术在电池效果和成本预算方面,已不能满足飞速增长的电池应用范围。我们大多数人已经非常清楚,电池应用在混合动力汽车、插电式混合动力汽车以及全电动汽车中。除了在汽车行业的应用之外,成本经济、具有高性能的电池在电力和替代能源业应用方面也非常有吸引力。如今,“高性能和经济性”应该被用来清晰地描述和认可电池在帮助我们解决能源挑战中所扮演的英雄角色。因为现在市场上对电池应用的能量储存和电池寿命的要求更高,对电池的重量和成本要求更低,制造过程中的挑战仍在解决中。

  在上述行业应用的众多电池技术中,以满足各种应用领域的多种需求。而且对于给定的电池品种,也会有很多不同的产品外形变化,从而可能导致不同的制造方法。新型电池多是圆柱或平面设计。电池单元被堆叠,包装起来,或者阵列起来,使独立的单元被合并为串联和并联的电路。单元和单元之间的连接可能涉及到相似的或不同的金属材料,有两个或两个以上不同的分层。尽管设计存在多样性,但在所有这些电池设计概念中,都有一个共同点不断出现。这项共同的挑战就是需要将越来越薄的各种金属材料以更快的速度连接起来,而这正是激光焊接技术的应用领域。接下来创想激光为大家介绍电池制造业如何引用激光焊接机。

  有一种公认的、被频繁运用的激光焊接解决方案是基于振镜扫描激光焊接机。这种“远程焊接”技术在广阔的激光焊接世界中并非特别新颖,但在扫描头和激光性能上的改进,正让它越来越受到广泛关注。功率日益增加的高功率光纤激光器发射出几乎完美的光束,现在可以在焊接加工的极限速度内被完全充分利用,而且限制了其它焊接运动系统的加速问题并未对其产生影响。该光束质量还保证了更大的视觉范围、更长的运行时间和更多地入射角,能在许多电池焊接配置中用来同时完成多个焊点的焊接。

  振镜扫描激光焊接适用于许多电池配件的制造

  其它有关高速振镜扫描激光焊接的进步还包括新兴的“飞行光路”焊接技术。在这个案例中,需要达到的广阔的覆盖区域、高焊接速度和非常高的加速度等都能通过精准的同步扫描轴(A,B)和互相垂直的机械运动方向(X,Y)来实现。这种高性能的激光焊接技术目前正用于电池焊接以及燃料电池焊接工艺发展带来的挑战中。

  最后一个电池激光焊接难题是加工的稳定性和质量保证方面。基于激光焊接的高速度和灵活性,制造过程的成功还要依赖于整个系统中其它机械配件的性能,来快速实现良好的焊缝。这是一个非常艰巨的任务,特别是考虑到焊接的小尺寸和高速度,以及在电池生产所需完成的焊缝数量巨大。同时,考虑到在最终电池封装中要求的焊接数量,6等级的焊接质量还是不够的,需要达到更高的质量水平。对于这些主要挑战(工艺路线和焊接质量保证)的解决,大多是通过高速图像采集和分析来获得。其中的一些方法已经在一些更低速度的激光焊接应用中尝试了,但是需要进一步提高速度和精确性,这也是在电池制造业中充分发挥激光焊接潜力的保证。


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