1．引文

动力方壳锂离子电池在组装的最后一道工序，要进行密封钉激光焊接。为了保证激光焊接的优率，在焊接之前，要进行注液口的清洁。清洁一般采用无纺布浸润DMC（电解液溶剂）擦拭，或者用激光清洗机对注液口表面进行雕刻，使表面金属和电解液结晶物气化，来达到清洁的作用。一般锂电工厂制造过程中，会同时使用这两种方式清洁。甚至为了达到更高的优率，不惜增加一道人工作业工序清洁注液口。用棉签蘸DMC，对注液口表面及边角处清洁。

图1.密封钉YAG激光焊接

所有的这些方法，都是因为密封钉焊接是方壳电池组装的最后一道工序，要想方设法提高本工序优率。这也是市面上，为什么在密封钉焊接工序还一直采用脉冲激光焊接，而少用连续激光焊接的原因。当然随着激光焊接技术的提高，现在也有一些锂电厂开始使用连续激光焊接，比如现在的光纤激光焊接、复合激光焊接、环形光斑激光焊接等。

图2.工序流程图

本文这次主要谈谈密封钉主流的焊接方式，脉冲激光焊接，包括激光工作原理、焊接参数设置、工艺要求、品质管控等介绍。

2.激光产生原理

受激辐射

在频率为v=（E2-E1）/h的光源激励下，处于高能级E2的原子向低能级E1跃迁，同时辐射出一个光子hv，这个光子和激励光源的频率、传播方向、偏振方向相同。这个过程就是粒子的受激辐射。如图所示

图3.光子受激辐射

激光产生

受激辐射的光子和激励源的光子属性相同，一个激励光子和一个受激辐射光子再去激励2个粒子，就会产生4个相同的光子。4个光子又同时去激励4个粒子，产生8个相同的光子…，如此下去，就有大量的光子去激励大量的粒子，并产生大量相同的光子。这些受激辐射的光子是相干的，光子就被放大，形成了激光。

图4.激光产生

3.脉冲激光器

一般固体激光器、液体激光器、和一些特殊的气体激光器，均采用脉冲工作方式。如下介绍固体脉冲激光器的工作原理。

固体激光器由工作物质、泵浦源、全反射镜、部分反射镜、冷却水组成。泵浦源以一定脉冲方式发出光束，激励激光物质，使其受激辐射产生相同的光子。工作介质的两头是两块平行的反射镜，沿轴向传播的光束可以在两块反射镜来回反射，被放大形成激光束，激光从部分反射镜输出。两块反射镜和工作物质一起构成了谐振腔，冷却水在谐振腔和冷水机之间循环冷却。固体激光器以掺钕钇石榴石（Nd3+：YAG）激光器为代表，如表1是YAG激光器的性能。

图5.就光谐振腔

表1

激光器

波长/μm

振荡方式

频率/Hz

输出能量/J

用途

掺钕钇石榴石（Nd3+：YAG）

脉冲

0-

1-

点焊

由于汽车行业钣金焊接，以及近几年动力电池的兴起，激光焊接在国内也得到了很大的发展。例如联赢激光、大族激光、汉威激光、科锐激光在锂电行业享有名气，密封钉脉冲激光焊接优率可以达到99.5%以上。如下表是国内几家脉冲焊接机型的参数

表2

数据来源联赢激光

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