新能源电池铝壳激光焊接技术白皮书

新能源电池铝壳激光焊接技术白皮书

摘要

随着新能源汽车产业的快速发展，动力电池作为核心部件，其性能与安全性备受关注。铝壳因具备轻量化、高导热性和耐腐蚀等优势，已成为动力电池的主流外壳材料。激光焊接技术凭借高精度、高效率及低热影响等特点，在电池铝壳制造中发挥着关键作用。本白皮书旨在系统介绍新能源电池铝壳激光焊接的技术原理、应用优势、工艺挑战及未来发展趋势，为行业提供技术参考。

一、技术原理与特点

激光焊接利用高能量密度的激光束作为热源，通过熔化铝材表面实现精密连接。其技术特点包括：

1.高能量密度：聚焦后的激光束可实现微米级精度的焊接，焊缝深宽比高，热变形小。

2.非接触加工：避免机械应力对电池结构的损伤，适用于薄壁铝壳（通常厚度为0.6-2.0mm）的焊接。

3.自动化兼容性：易于集成至智能化产线，实现高速连续生产，提升电池制造效率。

二、应用优势

在新能源电池铝壳制造中，激光焊接主要应用于盖板密封、电芯连接及防爆阀焊接等关键环节，其优势显著：

1.密封性保障：通过连续均匀的焊缝，确保电池壳体的气密性，防止电解液泄漏。

2.强度与一致性：焊接接头抗拉强度高，且工艺稳定性好，适合大规模生产需求。

3.轻量化支持：减少传统焊接中增加的辅料重量，助力电池能量密度提升。

三、工艺挑战与解决方案

尽管激光焊接技术优势突出，但在铝壳应用中仍面临以下挑战：

1.铝材高反光性：铝对红外激光反射率超90%，易导致能量利用率低。

解决方案：采用短波长光纤激光器或绿光激光，增强材料吸收率；通过坡口设计或表面处理优化光束耦合。

2.气孔与裂纹：铝中氢元素在快速冷却时易形成气孔，热应力可能引发裂纹。

解决方案：采用摆动焊接技术扩大熔池，促进气体逸出；优化工艺参数（如功率、速度及保护气体），控制冷却速率。

3.装配精度要求高：激光焊对工件间隙敏感（需控制于0.1mm内）。

解决方案：通过高精度夹具与视觉定位系统，实现毫米级对接精度。

四、未来发展趋势

1.智能工艺调控：结合AI与实时监测技术（如熔池视觉传感），动态修正焊接参数，提升良品率。

2.复合工艺创新：激光-电弧复合焊接等技术将进一步解决铝壳深熔焊缺陷，兼顾效率与质量。

3.材料适配升级：针对高硅铝合金等新型电池壳材料，开发专用激光器与工艺库。

4.绿色制造：通过节能激光源与无烟尘工艺，减少碳足迹，契合可持续发展目标。

结语

激光焊接技术是新能源电池铝壳制造的核心工艺，其进步直接推动电池安全性、可靠性与能量密度的提升。未来，随着工艺优化与智能化融合，该技术有望为全球能源转型提供更坚实的装备支撑。