动力电池包PACK制造工艺系列③：激光焊接——强劲的动力粘合剂

欢迎各位小伙伴来到“PACK工艺系列合集”！新能源汽车的爆发式增长，带动动力电池包（PACK）制造工艺不断革新。作为电池系统的“骨骼”与“神经”，激光焊接技术以高精度、高强度的特性，成为保障电池安全性与可靠性的核心工艺。接下来将从激光焊接的概念、关键步骤、性能要求及未来趋势四大维度，解析激光焊接如何为动力电池注入强劲“粘合力”。

电池包PACK制造工艺系列①：电芯预处理——电芯一致性如何保证及解决！

电池包PACK制造工艺系列②：模组或CTP模块装配——电池包的“高阶积木”如何装配？

01 激光焊接的核心概念：从“热熔”到“精密缝合”

激光焊接利用高功率密度的激光束（波长1064nm或532nm），通过聚焦形成微小热源区，使金属材料瞬间熔化并形成焊缝。其核心优势在于：

能量集中：功率密度可达10⁶ W/cm²，热影响区仅0.3mm，减少对电池材料的损伤；

材料兼容性：可焊接铝、铜、镍等高反材料，尤其适用于动力电池中铝壳体（厚度0.6~0.8mm）与铜极耳的异种金属连接；

工艺灵活性：支持脉冲焊（用于薄材防爆阀）与连续焊（用于壳体密封），适配方形、圆柱、软包电池全场景。

以特斯拉4680电池为例，其极耳环形焊接采用多轴激光技术，焊点一致性达99.9%，显著提升导电效率与安全性。

动力电池的激光焊接贯穿电芯制造、模组组装两大阶段，需严控五大核心环节：

激光清洗前后的极柱表面对比

• 壳体与盖板密封：采用连续激光焊接铝合金壳体（Al3003），焊接速度达200mm/s，焊缝气孔率＜2%，确保耐压1MPa不泄漏；

• 防爆阀焊接：0.1mm铝片采用脉冲激光拼接焊，破坏压力精确控制在0.4~0.7MPa，防止电池过压爆炸。

• 预处理：极耳折弯后压平至厚度公差±0.05mm，表面经紫外激光清洗，提升铝材吸收率30%；

• 焊接参数：铜-铜焊接采用1.5~2.5kW脉冲激光，铝-铝焊接采用绿光激光（532nm）扫描“之字形”轨迹，导电面积≥极耳截面的80%。

• 连接片焊接：多轴机器人实现电芯串并联，焊点拉力＞30N（断裂需发生在母材而非焊点）；

• 外壳密封：激光+电弧复合焊（功率3~5kW），焊缝抗拉强度≥母材85%，通过10万次振动测试。

2是要做好CCD识别，避免焊接位置的偏差和偏移！

焊接定位与路径规划

• 极耳/极柱定位：通过CCD视觉引导机器人精准抓取电芯，定位精度±0.1mm，适应2000mm/s高速激光切割。
• 焊缝跟踪：实时校正激光焦点位置，避免焊偏（如特斯拉4680电池环形焊缝一致性达99.9%）。

表面缺陷检测

• 焊缝形貌分析：采用结构光三维测量技术，捕捉焊缝高度、塌陷深度（如检测0.1mm塌陷）。
• 极片瑕疵识别：覆盖涂布露箔、极耳毛刺、隔膜褶皱等20余类缺陷，检测速度达120m/min。

质量一致性控制

• 焊后复检：集成AOI（自动光学检测）系统，通过X射线扫描焊缝气孔率（要求＜5%）。
• 数据追溯：结合SPC（统计过程控制）分析焊接参数波动，实现CPK＞1.67的工艺稳定性。

接下来才是激光焊接，具体的原理如下所示：

动力电池对焊接质量的要求近乎苛刻，需通过三重检验关卡：

• 拉力测试：极耳焊点承受＞30N拉力，模组外壳焊缝耐1MPa水压；

• 气密性检测：充入0.3MPa氮气，压降＜5kPa/min（等效IP67防水）。

• 接触电阻：采样端子焊接电阻＜100μΩ，温升测试中通10A电流，温度上升＜30℃；

• 缺陷检测：AOI视觉系统识别飞溅、塌陷（毛刺＞0.1mm即判废），X射线扫描气孔率＜5%。

• 热循环测试：-40℃~85℃循环100次，焊点无脱落；

• 盐雾测试：激光打码字符经48小时5% NaCl喷雾仍清晰可辨。

常见焊接不良：漏焊、虚焊、炸点、焊偏、焊点不全等

激光焊接过程及焊接飞溅现象，引用自知乎-独汆组一号（或公众号LaserLWM）

随着动力电池产能向TWh级迈进，激光焊接技术正向三大方向突破：

智能化：AI实时监控200+参数（如功率、离焦量），预测焊点质量准确率98%，不良率从0.5%降至0.1%；

绿色化：绿光激光（532nm）能耗降低30%，适配固态电池纳米级电极焊接；

集成化：六轴机器人实现CTC底盘一体化复杂结构焊接，效率提升40%。

（四）焊后EOL检测

EOL（End of Line）检测是激光焊接后的关键质量控制环节。通过一系列的检测手段，如外观检查、无损检测等，对焊接后的电池包进行全面的质量评估。EOL检测能够及时发现焊接过程中可能出现的缺陷，如焊缝不连续、气孔、裂纹等，确保电池包在出厂前符合严格的质量标准。

包括：机构组装、电气安规性能、BMS通信、内部电器部件逻辑是否正常、电池之间电压和温度是否正常等功能测试。

作用：保证动力电池系统功能正常，避免故障产品流入客户端。

引用自：《电动汽车动力电池系统设计与制造技术》

激光焊接是动力电池包制造中“看不见的防线”，其工艺精度直接决定电池的寿命与安全。随着新能源汽车向高压化、长续航演进，激光焊接技术将持续突破材料与工艺极限，为绿色出行提供更可靠的“动力粘合剂”。

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