行业方案 | 消费类小型锂电池的极耳激光焊接

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行业方案 | 消费类小型锂电池的极耳激光焊接
2023 年 08 月 14 日

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。

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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。

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▲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。

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▲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。

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▲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!