Posted by on 2019年10月15日

激光焊接运用市场分析之锂电

激光焊接在锂电池领域的运用

锂离子电池由于具有比能量高、循环寿命长、自放电小、无回想效应和无污染等利益,广泛运用于各种电子设备(如移动电话、笔记本电脑、PDA、数码相机及数码摄像机等)以及交通工具(巡逻车、电动自行车、电动轿车等)上,成为我国动力领域关键支撑的高新技术工业。

动力电池指运用于电动车的电池,是相对于小容量电池(如手机、笔记本电脑电池等)而言的,具有较大的容量和输出功率,可用于电动车辆驱动电源及大型移动电源运用领域的二次电池。锂离子电池或电池组的制造工序非常多,而其间有多道工序,如防爆阀密封焊接、极耳焊接、软联接焊接、安全帽点焊、电池壳体密封焊接、模组及PACK焊接都以激光焊接为最佳工艺。动力电池用于焊接的质料主要有纯铜、铝及铝合金、不锈钢等。

图表 1 激光焊接在锂电池中的运用

资料来历:OFweek研究中心

1、电池防爆阀焊接

电池的防爆阀是电池封口板上的薄壁阀体, 当电池内部压力逾越规定值时, 防爆阀阀体分裂, 避免电池爆裂。安全阀结构美妙,这道工序对激光焊接工艺要求极为严峻。没有选用连续激光焊接之前,电池防爆阀的焊接都是选用脉冲激光器焊接,经过焊点与焊点的堆叠和掩盖来结束连续密封焊接,但焊接功率较低,且密封性相对较差。选用连续激光焊接可以结束高速高质量的焊接,焊接稳定性、焊接功率以及良品率都可以得到保证。

2、电池极耳焊接

极耳一般分为三种资料,电池的正极运用铝(Al)资料,负极运用镍(Ni)资料或铜镀镍(Ni-Cu)资料。在动力电池的制造过程中,其间的一个环节是将电池极耳与极柱焊接到一同。在二次电池的制造中需求将其与其他一铝制的安全阀焊接在一同。焊接不只需保证极耳与极柱之间的可靠联接,而且要求焊缝滑润美丽。

3、电池极带点焊

电池极带运用的质料包含纯铝带、镍带、铝镍复合带以及少数的铜带等。电池极带的焊接一般运用脉冲焊接机,跟着IPG公司QCW准连续激光器的呈现,其在电池极带焊接上也得到了广泛的运用,一同由于其光束质量好、焊斑可以做到很小,其在应对高反射率的铝带、铜带以及窄带电池极带(极带宽度在1.5mm以下)的焊接有着一同的优势。

4、动力电池壳体与盖板封口焊接

动力电池的壳体资料有铝合金和不锈钢,其间选用铝合金的最多,一般为3003铝合金,也有少数选用纯铝。不锈钢是激光焊接性最好的质料,特别304不锈钢,无论是脉冲仍是连续激光都可以获得外观和功用出色的焊缝。

铝及铝合金的激光焊焊接功用根据选用焊接方法的不同而略有差异。除了纯铝和3系铝合金选用脉冲焊接和连续焊接都没有问题,其他系列铝合金最优选择连续激光焊接方法,以减小裂纹敏感性。一同,根据动力电池壳体厚度选择适合功率的激光器,一般壳体厚度1mm以下时,可考虑选用1000W以内单模激光器,厚度在1mm以上需运用1000W以上单模或多模激光器。

小容量锂电池常选用比较薄的铝壳(厚度在0.25mm左右),也有18650之类的选用钢壳。由于壳体厚度的联络,此类电池的焊接一般选用较低功率的激光器即可。运用连续激光器焊接薄壳锂电池,功率可以进步5~10倍,且外观效果和密封性更好。因此有逐渐代替脉冲激光器在这个运用领域的趋势。

5、动力电池模组及pack焊接

动力电池之间的串并联一般经过联接片与单体电池的焊接来结束,正负极质料不同,一般有铜和铝2种质料,由于铜和铝之间选用激光焊接后构成脆性化合物,无法满足运用要求,一般选用超声波焊接外,铜和铜、铝和铝一般均选用激光焊接。一同,由于铜和铝传热均很快,且对激光反射率非常高,联接片厚度相对较大,因此需求选用较高功率的激光器才可以结束焊接。

激光焊接锂电池的特征

从锂电池电芯的制造到电池PACK成组,焊接都是一道很重要的制造工序,锂电池的导电性、强度、气密性、金属疲乏和耐腐蚀性,是典型的电池焊接质量点评标准。焊接方法和焊接工艺的选用,将直接影响电池的本钱、质量、安全以及电池的一致性。激光焊接仰仗焊接安全可靠、工艺精密、环保等优势,成为了许多焊接任务的首选方案。

图表 2 激光焊接的特征及优势

锂电池工业的展开情况分析

1、锂电池工业展开情况

经过十多年的展开,我国锂电池工作现已建立了包含锂矿采选、资料供应、电芯及PACK、电池回收等各个环节的无缺工业链。锂电池工作在下贱商场需求推动下,产量规划坚持高速添加,从2012年的17.2 Gwh添加到2017年的88.7 Gwh,5年时间内,产量添加了4倍。

图表 3 2012 -2017年我国锂电池芯年产量及增速(单位:Gwh)

资料来历:OFweek研究中心

电动交通工具(最主要是新动力轿车)、3C数码、储能工作是锂电池工业展开的三大推动力。2016年,新动力轿车以30.8 GWh的需求量逾越3C数码,成为锂电池最大消费商场,到2017年动力电池产量添加至44.5GWh。储能电池展开潜力巨大,但由于技术、政策等原因仍处于商场导入阶段,相对于动力电池相对滞后。未来跟着技术逐渐老到,储能商场也将成为拉动锂电池消费的另一极。

2、新动力轿车及动力电池工业展开情况

跟着全球动力危机和环境污染问题日益突出,工业节能化、环保化展开被高度重视,新动力轿车呈现爆发式添加。产量由2012年1.26万辆添加至2017年的79.4万辆,年复合添加率高达99.4%。2017年产销分别为79.4万辆和77.7万辆,同比分别添加53.6%和53.3%,产销量同比增速分别进步了2.1和0.3个百分点。2017年新动力轿车商场占比2.7%,比上年进步了0.9个百分点。我国已逾越美国成为全球范围内榜首大新动力轿车商场,连续三年产销量居世界榜首。

图表 4 2012-2017年我国新动力轿车产量( 单位 :万辆)

资料来历:OFweek研究中心

动力电池作为新动力轿车中心零部件,其展开紧随新动力轿车整体商场趋势,动力电池商场也呈现爆发式展开趋势,本钱的许多涌入带动了力电池产量的大幅进步。

图表5 2012-2017年我国动力电池需求量分析及猜想(单位:Gwh)

资料来历:OFweek研究中心

2017年我国轿车用动力电池产量抵达44.5Gwh,同比添加45%。OFweek估量,未来四年,动力电池需求量将坚持着40%以上的年复合添加速度,到2020年,我国新动力轿车动力电池需求量将打破120Gwh。

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