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        論激光焊接技術(shù)在新能源電池領(lǐng)域中的應(yīng)用前景及存在的問題研究

        2020-05-11 11:49:11楊偉偉
        世界家苑 2020年2期
        關(guān)鍵詞:應(yīng)用前景存在問題

        摘要:附驥于中國新能源汽車的高速發(fā)展,國內(nèi)新能源電池產(chǎn)業(yè)不斷復(fù)合增長,其市場潛能是非常大的。而激光焊接技術(shù)不斷突破并廣泛應(yīng)用在新能源電池領(lǐng)域,在提升產(chǎn)品的安全性、高效率和可持續(xù)性方面貢獻(xiàn)了力量,為新能源電池打開新的市場提供技術(shù)支持和保障。本文立足探討激光焊接技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn),分析其應(yīng)用前景,以期規(guī)避其在新能源電池領(lǐng)域運(yùn)用的問題與不足。

        關(guān)鍵詞:激光焊接技術(shù);新能源電池;應(yīng)用前景;存在問題

        1 引言

        我國的新能源電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速,它是一個需要大量加工和測試的生產(chǎn)產(chǎn)業(yè),也是激光焊接技術(shù)應(yīng)用比較廣泛的產(chǎn)業(yè)之一,安全性、高效性、可持續(xù)和環(huán)保一直是世界新能源電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展的主題,激光焊接技術(shù)作為現(xiàn)代新能源電池生產(chǎn)中的重要加工方法之一,其發(fā)展也必然圍繞著這一主題并結(jié)合本專業(yè)的自身特點(diǎn)來進(jìn)行。由于激光焊接工藝優(yōu)越性、效率高、柔性好等優(yōu)勢,隨著新能源電池的廣泛性應(yīng)用及效能觀念日益增強(qiáng),激光焊接技術(shù)在新能源電池領(lǐng)域?qū)⒌玫礁嘀匾暫蛷V泛應(yīng)用。

        新能源電池制造過程中,激光焊接技術(shù)主要用于電池的極耳焊接、端蓋焊接、集流盤焊接、殼體焊接等零部件焊接。激光焊接技術(shù)運(yùn)用于新能源電池,可以提高產(chǎn)品的穩(wěn)定性,同時降低新能源電池的使用風(fēng)險,提升產(chǎn)品的使用效能,逐步實(shí)現(xiàn)新能源電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展的可持續(xù)、環(huán)保理念。

        2 激光焊接技術(shù)在新能源電池領(lǐng)域的應(yīng)用

        激光焊接技術(shù)“是一種具有高效的焊接技術(shù)的工藝,主要利用激光束產(chǎn)生輻射的能量實(shí)現(xiàn)作用,對激光束的能量進(jìn)行高效的聚焦處置,以此為基礎(chǔ),形成具有很高能量的激光脈沖,利用這些對相關(guān)的材料或物質(zhì)進(jìn)行處理與加工,使用這一技術(shù)的主要范圍在于對相關(guān)材料的微小部位進(jìn)行焊接”。與傳統(tǒng)焊接技術(shù)相比,激光焊接技術(shù)顯現(xiàn)出其獨(dú)特的優(yōu)勢,在對新能源電池的零部件進(jìn)行焊接過程中具有較大深度、不容易變形、具有較高的速度,并且對新能源電池焊接材料的材質(zhì)要求并沒有那么嚴(yán)苛。

        2.1 激光焊接技術(shù)適用于新能源電池的精密零部件加工

        激光焊接技術(shù)在實(shí)際運(yùn)用中,當(dāng)激光束照射材料表面時,通過聚焦會獲得一個尺寸特別小的光斑,結(jié)合焊接機(jī)械手臂精準(zhǔn)的移動定位,可以加工尺寸微小的精密工件。它對材料所照射面積之外的區(qū)域產(chǎn)生影響微乎其微,所以不會導(dǎo)致材料在焊接過程中出現(xiàn)較大損傷、變形,在焊接完成后也不需要進(jìn)行其他處理。相對于傳統(tǒng)加工方法,生產(chǎn)效率有很大的提高。激光束可以同時分成多束次級激光,這些激光束可以同時對一個工件的各個部位進(jìn)行焊接加工,對焊接時的精度有很好的把控,為精密焊接創(chuàng)造了有力的條件和技術(shù)支持。新能源電池因其體積小,精密零部件多,在實(shí)際的焊接過程中往往需要相對安全的焊接技術(shù),因而激光焊接技術(shù)是能夠滿足新能源電池對應(yīng)產(chǎn)品的需求,從而使得各種精密零部件都能進(jìn)行正常加工,同時使高難度的焊接作業(yè)得以順利完成。

        2.2 激光焊接技術(shù)適應(yīng)于新能源電池焊接材料的多樣性

        在新能源電池的實(shí)際焊接過程中,激光能在瞬間達(dá)到預(yù)定的能量密度,同時有效節(jié)約作業(yè)時間,提高新能源電池加工生產(chǎn)的效率。傳統(tǒng)的焊接技術(shù)往往需要焊接材料的材質(zhì)相同,而通過激光焊接技術(shù)就不需要對焊接材料的材質(zhì)有較高的要求,即使是材質(zhì)不同的焊接材料,比如新能源電池中的銅、鋁、鎳等材料都能夠利用激光焊接技術(shù)進(jìn)行輕松焊接。可以說,激光焊接技術(shù)的出現(xiàn)與應(yīng)用,有效彌補(bǔ)了傳統(tǒng)焊接技術(shù)所存在的不足,大大降低了焊接作業(yè)的難度。

        2.3 激光焊接技術(shù)大大提升了新能源電池生產(chǎn)的安全性

        新能源電池生產(chǎn)工藝主要包含三個方面,一是極片的制作,二是電芯的制造,三是電池的組裝,前兩者是新能源電產(chǎn)的基礎(chǔ)和核心,后者就關(guān)系到新能源電池的成品質(zhì)量的好壞。在實(shí)際的生產(chǎn)工藝流程中,新能源電池的生產(chǎn)流程極為復(fù)雜。其中,新能源電池產(chǎn)品安全性的高低直接關(guān)系到消費(fèi)者的生命安全。激光焊接技術(shù)可集中加熱的特點(diǎn)使焊縫的熱影響區(qū)變得很小,適合焊接一些對溫度敏感的特殊材料;同時搭配惰性氣體保護(hù)裝置,可防止金屬氧化,從而獲得組織性能良好的焊縫。因此,采用激光焊接技術(shù)完成新能源電池的組裝、焊接,能最大程度地保護(hù)電池生產(chǎn)的過程不被暴露在危險的環(huán)境之中,因?yàn)樾履茉措姵刂械恼?fù)極漿料制備都包括了液體與液體,液體與固體物料之間的相互混合,溶解和分散等工藝流程,并將伴隨著溫度、粘合度及環(huán)境而發(fā)生各種變化,激光焊接技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中不會對生產(chǎn)的環(huán)境造成影響或者改變,相對傳統(tǒng)焊接技術(shù)的火光影響,極大的提升了新能源電池生產(chǎn)的安全性。

        2.4 激光焊接技術(shù)有效應(yīng)對新能源電池焊接環(huán)境的復(fù)雜性

        激光焊接技術(shù)經(jīng)歷了半個多世紀(jì)的發(fā)展,技術(shù)相對來說已經(jīng)比較成熟且在多個領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用。激光焊接技術(shù)對外界的環(huán)境要求并不嚴(yán)格,在常溫環(huán)境下也能應(yīng)用激光焊接技術(shù),這使得某些材料的焊接作業(yè)可不用再依賴氣體保護(hù)或真空環(huán)境,很大程度來說較好地適應(yīng)了新能源電池焊接環(huán)境的復(fù)雜性,因?yàn)樾履茉措姵禺a(chǎn)品生產(chǎn)過程中對焊接技術(shù)有較高的要求,它能有效對激光焊接設(shè)備進(jìn)行控制并保障新能源電池在焊接程序后正常運(yùn)作。同時技術(shù)逐漸成熟后,可以對新能源電池焊接縫進(jìn)行非常嚴(yán)格的檢測,這些都是激光焊接技術(shù)應(yīng)用的廣泛性和有效性的體現(xiàn)。新能源電池焊接全過程對外部環(huán)境基本無污染,直接在空氣中進(jìn)行焊接,對環(huán)境的適應(yīng)性更強(qiáng)。

        3 結(jié)語

        綜上所述,激光焊接技術(shù)在新能源電池焊接工藝中已經(jīng)被廣泛使用,其技術(shù)的逐步完善和發(fā)展大大地推動了我國新能源電池領(lǐng)域的進(jìn)步,與傳統(tǒng)焊接技術(shù)相比有著其突出的應(yīng)用優(yōu)勢。在新能源電池焊接工藝中,激光焊接技術(shù)具有極高的能量密度,不依賴真空環(huán)境,也不受導(dǎo)電材料的影響,這些技術(shù)優(yōu)勢對新能源電池焊接工藝的發(fā)展有著不可或缺的作用。

        隨著新時代科技的不斷進(jìn)步和發(fā)展,激光焊接技術(shù)易于與計算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)、機(jī)械手和機(jī)器人配合,實(shí)現(xiàn)自動焊接,大大提高了新能源電池的生產(chǎn)效率。但激光焊接技術(shù)也有自身的局限性,其一是整套激光焊接設(shè)備的投資費(fèi)用很高,日常的設(shè)備維護(hù)費(fèi)用也很高;其二是在對接時,對裝配精度的要求相對高一些;其三是激光焊接技術(shù)在實(shí)際焊接中可焊接厚度有限,這也是其技術(shù)中的一個短板。智能化技術(shù)不斷發(fā)展的今天,激光焊接技術(shù)必然會往智能化方向發(fā)展,這在新能源電池焊接中有比較多的體現(xiàn)。國內(nèi)外在激光焊接技術(shù)上的研發(fā)及投入不斷增加,先進(jìn)的激光器也將相繼被研制出來,這些都將為激光焊接技術(shù)的快速發(fā)展提供強(qiáng)大的技術(shù)支撐。

        參考文獻(xiàn):

        [1] 段東磊.激光焊接技術(shù)在汽車制造中的應(yīng)用現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢[J].世界制造技術(shù)與裝備市場,2019.

        [2] 湯超.不銹鋼車體激光焊接工藝研究[D].華中科技大學(xué),2012.

        [3] 鄒瓊瓊,龔紅英,黃繼龍,等.激光焊接技術(shù)的研究現(xiàn)狀及發(fā)展[J].熱加工工藝,2016.

        [4] 姚建華.激光復(fù)合制造技術(shù)研究現(xiàn)狀及展望[J].電加工與模具,2017.

        作者簡介:楊偉偉(1989—),男,湖北宜城人,本科,中級機(jī)械工程師。

        (作者單位:武漢逸飛激光設(shè)備有限公司)

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