電池中國網 | IPG：AMB激光器可有效抑制焊接飛濺 助電池可靠性上新臺階
10月28日，威馬汽車發布《主動召回部分產品的說明》，將主動召回1282輛車，召回原因主要是由于電芯供應商在生產過程中混入了雜質，導致動力電池產生異常析鋰，極端情況下可能導致電芯短路，引發動力電池熱失控并產生起火風險，存在安全隱患。
有業內人士分析認為，電芯內的雜質一般是在電池生產過程中，如切割、焊接過程中產生的粉塵所致，而粉塵被視為電池安全的三大殺手之一，易導致電池內部短路，引發熱失控進而起火。動力電池生產過程復雜、工序繁多，普通切割、焊接粉塵較多，影響了電芯的可靠性。為提升電芯生產制造的可靠性、一致性和良品率，近年來電池企業傾向于采用光纖激光技術，以提高焊接精度、效率，減少粉塵和飛濺物。
據了解，光纖激光技術目前主要應用于動力電池生產過程中的電芯、極柱、軟連接、注液孔、防爆閥、模組、極耳等激光焊接；極耳、極片的切割和清洗、鉆孔、雕刻等環節。
圖為IPG(北京)光纖激光技術有限公司應用部經理張婧
“相較常規激光器，AMB光束模式可調激光器最大的優勢在于可以有效抑制飛濺產生，提升焊接質量及良率，特別是在電池行業應用較多的鋁、銅材料上效果非常明顯。”日前，IPG(北京)光纖激光技術有限公司應用部經理張婧博士在接受電池中國網采訪時表示，以AMB用于方形電芯密封焊為例，目前行業內高速頂焊速度200 mm/s，其中中心功率1450W、環形功率約為2000W；AMB焊接速度提升50%,可達300 mm/s，中心功率可達1800W，環形功率可達2500W，“焊接過程中近零飛濺，表面無氣孔且熔深均一、熔深一致性高、焊縫外觀平滑美觀，良品率大幅提高。”
據電池中國網了解，自中國發展動力鋰電池產業伊始，IPG就開始在華布局動力電池光纖激光技術及產品的研發。目前，IPG和世界上一些主要的電池制造企業都有合作，目前IPG產品已用至電池生產的多個環節，從極片切割、清洗，電芯、模組、PACK焊接，殼體清洗等都有涉及。
從應用產品的類別上，IPG研發量產的YLPN納秒脈沖系列激光器用于極片切割、清洗，YLR及YLS系列連續激光器用于各焊接制程已經非常成熟；新產品AMB光束模式可調激光器及LDD激光焊接過程監測系統已成為一些關鍵焊接制造的重要手段。
事實上，成立于1990年的IPG，從成立至今一直專注于光纖激光器的研發與制造，是全球高功率光纖激光器的領導者，從成立至今也積累了強有力的競爭優勢。
這種優勢主要體現在：一是IPG產品線豐富，在各個領域均有對應的產品方案。在原有主打產品持續助力動力電池制造外，IPG也不斷有新產品推出，來匹配客戶更高的質量及效率要求；二是除產品本身優勢外，IPG在全球都有強大的技術與工藝團隊支持，“IPG可以為客戶提供從工藝可行性驗證、工藝開發、現場調試等全方位的支持，選擇了IPG，就相當于同時選擇了整個IPG技術團隊的服務支持。”
這種技術優勢也使得IPG在動力電池領域有著非常強勁的研發及產業協作能力。如IPG針對不同封裝形式的電池均有合適的激光方案選配。以軟包電池為例，軟包電池極耳焊接，多為零點幾毫米薄金屬片疊焊而成，且很多情況下會涉及鋁/銅異種材料的焊接。這就要求對熱輸入嚴格控制，熱輸入過大，焊接變形大，且會產生大量的金屬間化合物脆性相，使接頭強度下降嚴重。如何在控制熱輸入的同時保證一定的搭接界面面積是得到優質焊縫的核心。采用IPG的1000-2000W單模激光器，芯徑14um，可以得到小的熔池、高的功率密度，同時結合擺動焊接，可以充分滿足焊接效果及效率要求。
同時在產品迭代更新上，其研發優勢也很好契合了動力電池技術的快速迭代更新。“過去，100W脈沖激光器曾經是極片切割的主打設備，但隨著產線升級及效率不斷提升的需求，我們持續推進200W、300W甚至500W更高功率等級激光器的應用，讓切割速度從30、45、60不斷提升，直至120m/min這樣的切割速度。”張婧在接受采訪時進一步補充道，另外在焊接制程中，過去公司主打的是YLS系列常規的連續激光器，現在他們推出的新產品AMB激光器，瞄準了飛濺這個痛點問題，可以有效抑制飛濺產生，提升焊接質量。
近年來，中國新能源汽車、動力電池產業快速發展，對于光纖激光器的需求和服務要求快速增加，據張婧介紹，為助力中國動力電池產業發展，IPG一直在加強中國市場的投入，“IPG在全球有24個應用中心，中國區就占到了4個，也可以看出IPG對中國市場非常重視，投入了很多技術研發和服務在此。”
為降低成本、提升檢測效率和可靠性，IPG還研發出LDD激光焊接全過程監測系統，“LDD最核心的優勢是可以實時檢測出焊縫熔深，且是整條焊縫各個點的熔深；同時還可以兼顧表面質量、熔寬等的檢測。”張婧表示，傳統方法主要是金相切片方式，屬于破壞性檢測，帶來人工及成本的浪費，且是焊后檢測，不具備實時性；而且切片只反映出切片位置處的熔深，較為隨機，難以對整條焊縫各點熔深進行測試。“在提升電池焊接可控性及安全性上，LDD相比傳統的檢測方法，有更高的精度及可靠性。”
值得一提的是，IPG的光纖激光器在動力電池生產過程中的焊接、清洗、切割等方面表現優異，目前在主流的電池制造及生產企業中有著很高的占有率及認可度。
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