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PACK制造工艺系列③:激光焊接——万亿赛道上的“光之手术刀”

2025-10-20

01 激光焊接的核心概念

激光焊接是一种利用高能量密度的激光束作为热源的高效精密焊接方法。它通过将激光束照射到材料表面,使材料迅速熔化并形成焊缝,从而实现材料之间的牢固连接。

激光焊接的特点:能量密度高、焊接速度快、热影响区小、焊接变形小等优点

适用范围:特别适合于对精度和质量要求较高的应用场景。


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02 激光焊接的关键步骤

(一)极柱激光清洗

操作目的:利用激光束清洗极柱表面待焊接区域的污渍、锈迹、氧化物等,提高焊接合格率

工艺控制点:功率、速度、高度、频率、清洗区域、粉尘的收集处理问题等


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激光清洗前后的极柱表面对比


(二)CCS安装

CCS:Cell Connection System,集成母排,指利用利用注塑框、吸塑膜或热压膜等将汇流排、FPC、传感器等集成在一起的组件。

汇流排:具有良好的导电性能和机械强度,通过激光焊接实现相邻电芯的高压串/并联

FPC:Flexible Printed Circuit,柔性印刷电路,将电芯的电压、温度、电流等信号传输到BMS,实现对电池状态的实时监控和管理

传感器:NTC贴片传感器采集电芯的温度,电压传感器实时监测电芯电压

塑胶结构件:主要用于支撑和固定信号采集组件以及其他部件,确保整个系统的稳定性和可靠性

CCS常用的加工工艺有:注塑支架+铆接工艺、吸塑隔离板+热铆工艺,其加工流程的主要步骤为:切膜、清膜、预装配、压合、半成品检测、焊接、拆卸/插温感、成品检测等


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CCS的安装与定位:CCS一般通过工装或定位孔实现定位,并在模组上进行初步固定,防止焊接过程中发生位移


(二)焊前CCD定位

在激光焊接之前,CCD(电荷耦合器件)视觉定位技术发挥着至关重要的作用。通过工业级高分辨率的CCD相机采集工件的高清图像,并结合图像处理算法提取特征点坐标,从而引导激光焊枪精准定位。

1.高精度定位:通过高分辨率相机和图像处理算法,能够实现微米级的精确定位,确保激光焊接在正确位置进行,满足精密焊接的需求,显著提高焊接质量。

2.自动化与智能化:CCD系统具备实时反馈和纠偏功能,能够自动识别工件偏移并调整焊接路径,实现“定位-焊接-检测”的一体化流程,减少人工干预,提高生产效率和自动化水平。

适应性强与成本效益:CCD定位采用非接触式测量,避免了对工件的损伤,同时能够适应复杂环境和不同材质的工件。此外,它降低了对熟练工人的依赖,减少了废品率和设备维护成本。


(三)激光焊接

激光焊接是电池包制造的核心工序之一。在这一过程中,激光束被精确地照射到焊接部位,使材料迅速熔化并形成牢固的焊缝。

优势:能实现高精度、高效率的焊接,同时对材料的热影响较小,有助于保持电池包的整体性能和安全性。


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常见焊接不良:漏焊、虚焊、炸点、焊偏、焊点不全等

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激光焊接过程及焊接飞溅现象


焊渣清理:

激光焊接过程中,可能存在许多焊渣和其他残留物,这将对电池性能产生严重的负面影响和潜在的安全隐患,如增加内部,降低容量等,严重时可能造成短路,引发热失控。清理焊渣是电池包生产过程中的关键环节,目前多采用负压吸尘器对焊接过程产生的金属粉尘和飞溅焊渣进行清理。(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。