电池激光焊接工艺流程

激光焊接作为现代精密制造的核心技术，因其能量密度高、热影响区小、加工精度高、易于自动化集成等显著优势，已成为动力电池、3C消费电子电池等生产过程中不可或缺的关键工艺。它直接关系到电池模组的连接可靠性、安全性和一致性。其完整的工艺流程环环相扣，严谨而精密。

一、焊前准备阶段

1.来料检验与清洁：

这是确保焊接质量的第一道关卡。待焊接的电池电芯（如圆柱、方形或软包电池）、连接片（通常为铝或铜材质）、盖板等部件必须经过严格检验，确保尺寸、平整度、清洁度符合要求。任何微小的油污、氧化物或粉尘都会在高温下气化，产生气孔、飞溅，导致虚焊或炸火，严重影响焊点强度和导电性。因此，通常需要采用酒精、丙酮等溶剂进行超声波清洗，并确保在洁净环境中进行后续操作。

2.精确定位与夹紧：

采用高精度的治具（夹具）将电池与连接片等待焊工件固定在预设位置。夹具的设计至关重要，它必须保证工件之间的装配间隙极小（通常要求小于0.1mm），并且紧密贴合。不良的配合会产生间隙，激光能量无法有效熔化工件，极易形成焊接不连续、咬边等缺陷。同时，夹具的压紧力需适中，既要防止工件移动，又不能压伤电芯。

3.工艺参数设定：

根据被焊材料的材质（如铝-铝、铝-铜、铜-铜）、厚度以及焊接需求（如密封焊、深熔焊），在焊接控制系统中预设一套最优化的工艺参数。这包括：

激光功率：决定输入能量的大小。

焊接速度：影响热输入和熔深。

脉冲频率/波形：对于脉冲激光，波形控制能量释放方式，影响焊缝成型。

离焦量：激光焦点相对于工件表面的位置，正离焦或负离焦会显著改变光斑大小和能量密度，从而控制熔深和焊缝宽度。

保护气体及流量：通常使用高纯氩气，从侧向吹向焊接区域，用以隔绝空气，防止金属在高温下氧化、产生飞溅，并保护激光镜头不被污染。

二、焊接执行阶段

1.焊缝寻址：

通过机器视觉系统（CCD相机）对工件的实际位置进行拍照定位，并与预设的理论坐标进行比对补偿。这消除了因治具或来料本身的微小偏差导致的焊接路径错误，确保每一道焊缝都精准落在预定轨迹上。

2.激光发射与焊接：

控制系统发出指令，激光器发出高能激光束，通过振镜或机器人运动系统，精确扫描到工件接合部位。激光能量被金属表面吸收，瞬间使局部金属熔化并形成一个熔池。随着激光束的匀速移动，熔池随之向前推进，并在后方冷却凝固，形成一条连续、均匀、美观的焊缝。

在此过程中，实时监测系统（如PSD光斑追踪、熔深监测等）会持续工作，对焊接过程中的等离子体、反射光等信号进行采集分析，一旦发现异常（如穿孔、未焊透），可立即反馈给控制系统进行报警或参数微调。

三、焊后处理与检验阶段

1.初步清洁与冷却：

焊接完成后，工件会在治具上短暂停留自然冷却，使焊缝金属完成结晶。有时会使用气枪吹除焊缝表面附着的少量烟尘和溅射物。

2.质量检验：

这是保证产品出厂质量的最终环节，通常采用多种方式结合：

外观检验：通过肉眼或自动化视觉检测设备，检查焊缝表面是否连续、均匀，有无裂纹、咬边、凹坑、过度凸起、飞溅等明显缺陷。

无损检测：

密封性检测（气密性检测）：对于电池盖板等需要绝对密封的部位，使用氦质谱检漏仪进行检测，确保无泄漏。

X射线检测：利用X光透视焊缝内部，检查是否存在气孔、裂纹、未熔合等内部缺陷。

破坏性检测（抽检）：定期对生产线上的样品进行抽检，通过进行撕裂试验、金相分析、拉伸剪切测试等，定量地分析焊缝的熔深、熔宽以及力学强度是否达标。

3.数据追溯：

整个焊接过程中的关键参数（如功率、速度、能量等）和检测结果都会被记录并绑定到该电池模组的唯一编码上，实现全生命周期的质量追溯。

总结

电池激光焊接工艺流程是一个集机械、光学、自动化、材料科学于一体的系统性工程。从严谨的焊前准备，到精准的焊接执行，再到全面的焊后检验，每一个环节都至关重要。只有对每个细节进行严格控制，才能生产出安全、可靠、高性能的电池产品，为新能源汽车、储能系统等高端应用领域提供坚实的动力核心。