工业和信息化部8月2日公布了“2023年1-8月最新全国锂离子电池行业运行情况”,据报告显示,2023年上半年,我国锂离子电池产业延续增长态势。
锂电池产业持续增长,小型锂电池产业同频爆发。行业预测,2025年全球小型锂电池出货量将近220GWh,国内小型锂电池出货量将超140GWh。
与动力电池的生产一样,在消费类小型锂电池的焊接、生产过程中,激光焊接因为其高精度、高稳定性和高效率的特性,让它同样成为了小型锂电池生产线上的重要加工工艺。
宝辰鑫激光凭借在激光器领域的研发和生产经验,及长期以来在行业的深耕,推出了系列的锂电池激光行业解决方案,其中,消费类小型锂电池极耳激光焊接,已在多个客户现场稳定运行,得到复制性推广应用。
方案背景
在某电池行业巨头企业的项目中,客户需求为一套适用于小型锂电池的正负极片与PCBA焊盘激光焊接的方案系统,同时,该套系统还可适用于极耳与电芯正负极的焊接。
系统对材料的兼容性要求高、焊接质量要求极高。以其中的镍片焊接为例,焊接拉力要求>3.0 KGF,熔深<0.05mm。
在总体要求方面,焊接方案的整体良率要求≥99.9%,功率稳定性要求≤±0.5%。
具体的工艺要求如下:
✔2×2排布的4个焊点,焊点直径要求大小在0.5~0.8mm之间,要求拉完有残余4个有效焊核;
✔焊点大小均匀,要求无炸火、脱焊、虚焊、点偏、点穿、少焊点、焊点发黑、焊点弱等不良;
✔焊接表面无毛刺,外观良好。
方案配置
核心器件上,激光器选择使用创鑫激光单模准连续光纤激光器(QCW)150/1500W,该系列激光器具有高质量的激光输出,高功率、高效率,高可靠性,寿命长等优势特点,适用于动力电池电极焊接、手机精细焊接、电子元件激光精密焊接等场景。
(QCW)150/1500W具体的性能参数如下:
技术指标 | 基本技术参数 |
激光器型号 | MFSQ-150/1500 |
激光器类型 | 光纤激光器 |
波长 | 1080nm |
模式 | 脉冲/连续 |
功率 | 平均功率:150W |
峰值功率:1500W | |
功率不稳定性 | ±1.5% |
输出光纤芯径 | 14μm |
脉冲宽度范围 | 0.02ms - 50ms |
振镜扫描范围 | 100*100mm(210场镜) |
冷却方式 | 风冷 |
光束质量 | ≤1.1M² |
重复定位精度 | ±0.02mm |
供电电压 | 220V VAC |
工艺小结
针对不同的焊接材料,采用专门化的焊接工艺,结合专业的振镜头和控制软件,经过多次验证,得出一个“最优解”。其中部分材料的焊接工艺如下:
| 0.06mm铜镀镍-0.15mm铜
-焊接功率:75%;
-焊接模式:连续;
-螺旋直径:0.55mm;
-焊接速度:180mm/s。
▲经检测得出结论:在该项材料的焊接中,焊点大小0.72mm,背痕清晰可见,拉拔力9.86N,拉拔后残留焊核4个,符合要求。
| 0.06mm铜镀镍-0.3mm铜
-焊接功率:90%;
-焊接模式:连续;
-螺旋直径:0.55mm;
-焊接速度:180mm/s。
▲经检测得出结论:在该项材料的焊接中,焊点大小0.73mm,背痕清晰可见,拉拔力10.46N,拉拔后残留焊核4个,符合要求。
| 0.06mm铜镀镍-0.3mm镍
-焊接功率:64%;
-焊接模式:连续;
-螺旋直径:0.7mm;
-焊接速度:800mm/s。
▲经检测得出结论:在该项材料的焊接中,焊点大小0.71mm,无背痕,拉拔力9.01N,拉拔后残留焊核4个,符合要求。
目前,该套方案已在客户现场上线,宝辰鑫激光将持续深耕新能源锂电池行业,以激光器为核心,为客户提供高质量、高效率的一站式激光行业解决方案,助力大国智造!