工艺者说 | 双光束（环形光斑）激光器在新能源锂电池壳盖满焊中的应用

在动力锂电池的生产制造中，电芯入壳后，需要将电芯壳体和顶盖通过焊接进行连接，达到电芯与外界隔离的作用。当前的常规解决方案是先将壳体和顶盖进行预焊，然后进行满焊。

满焊，又称全焊，意思是在焊接过程中，需要将焊接的两个部件完全融合成为一个整体。满焊对焊缝的要求高，需尽可能地使焊接的两者没有间隙，以达到无缝连接的焊接效果。

针对上述的工艺要求，宝辰鑫采用双光束（环形光斑）激光器为核心的焊接方案，经验证，各方面工艺都达到客户严格的标准。

方案概述

动力汽车电池的外壳材料通常采用3003铝合金，而铝合金在焊接过程中可能会面临飞溅和内部气孔等问题。面对这一问题，宝辰鑫双光束（环形光斑）激光器迎刃而解。

宝辰鑫双光束（环形光斑）激光器，采用环形光斑设计，在进行动力电池外壳焊接时，可利用光斑较小的内环的高功率密度光斑作用于工件，生成匙孔，获得足够的焊接熔深；利用外环对焊接过程中的熔池提供更多能量以增大焊缝宽度，并延长匙孔闭合时间，帮助熔池气体逸出，从而降低焊缝气孔率。

△方案示意

应用配置

在该项目中，材料顶盖厚度为2mm，外壳厚度为0.3mm铝材，需达到的焊接要求具体为：熔深0.3~0.9mm ，熔宽1.4±0.5mm，余高≤0.2mm。

根据客户的需求，对材料和应用样品进行分析后，整理出焊接方式如下图所示：

△焊接示意

工程师在过往焊接经验基础上，对焊接配置进行多重验证后，得出一套最优的焊接方案。

焊接方案采用宝辰鑫专为行业研发的高性能双光束（环形光斑）激光器（DBW-2000/2000M），并选配合适的芯径配比和焊接头，系统使用宝辰鑫激光焊接系统，得到了良好的焊接质量。

激光器技术参数：

应用数据

经过DOE测试，在焊接内外环功率、速度、离焦量等若干因子中找到最为合适的参数，得到金相数据分析结果如下：

通过数据及外观，我们发现：

-整体外观光滑、焊接过程无明显飞溅；

-焊缝稳定可靠、无炸点、无虚焊、R角形貌较好。

采用双光束（环形光斑）激光器的焊接方案，整体达到客户需求。