新能源纽扣电池电芯正负极与不锈钢壳体之间的焊接
纽扣电池因体形较小,在各种微型电子产品中作为后备电源得到了广泛应用。目前广受关注的电子产品,如TWS(无线蓝牙)耳机、智能手表、智能音箱等所用到的电源,都是新型可充电式纽扣电池,在消费者对电子产品的高强续航力、高安全性和个性化需求下,各大电池厂商开始争相生产能量密度更高、规格多样、材料多样的新型可充电式纽扣电池。
随着3C电子行业的纵深发展,对配套电池的装配与焊接精度、焊接质量都提出了更高要求,传统焊接加工技术很难达到新型纽扣电池的高标准焊接指标。相比之下,激光焊接机技术能够满足纽扣电池的加工技术多样性,如异种材料(不锈钢、铝合金、铜、镍等)焊接、不规则的焊接轨迹、良好的焊接外观、牢固的焊缝、更细致的焊接点以及更准确的定位焊接区域等。激光焊接技术不仅能提高产品焊接的一致性,而且还降低了焊接过程中对电池造成的伤害,成为新能源纽扣电池的具佳焊接工艺方式。
新能源纽扣电池电芯正负极与不锈钢壳体之间的焊接
此部位焊接工艺难度系数较高,负极铜箔厚度0.05mm,正极铝箔厚度0.05mm,不锈钢壳体厚度0.12~0.15mm,如果参数设置不合理,治具压合不到位或者操作不当,很容易造成虚焊、焊穿、不锈钢壳体外观面氧化变色等不良情况。 所以,这里选用的焊接方式为精密MOPA激光点焊或者螺旋线焊接,在需要焊接的部位瞬间产生高温熔合,实现无接触焊接,准确定位,生产效率高且电池好。
为纽扣电池电芯负极与不锈钢壳体的焊接成品图,负极为红铜箔。铜材的导电性很好,但是对于焊接而言,它为高反光材料,对激光的吸收率很低,不到10%;加上材料极薄,在受热区域面积过大、受热时间过长或者激光功率密度不够的情况下,铜箔极易变形,造成焊接不良,这在很大程度上增加了焊接工艺的难度。
因MOPA激光焊接设备具有更高的能量密度,更容易达到材料吸收阈值,有效地避免了上述缺陷。如图1所示,单个焊接点的区域直径为0.25mm,以直径0.25mm的圆周为基准,将其平均分布为6等分。在MOPA激光高峰值、高速度、小脉宽、小受热面积的情况下,能很好地将铜箔跟不锈钢壳体紧密牢固地焊接在一起,并且不会引起铜箔变形。焊接效果放大后如图1中右图所示,焊点均匀,无虚焊,铜箔无变形,电池壳体背面无变色等不良情况,焊接牢固可靠。
图2为纽扣电池电芯正极与不锈钢壳体的焊接成品图,正极为铝箔。铝材导电性较好,也属于高反光材料,对激光的吸收率较低,在20%左右。采用MOPA激光螺旋式焊接方式,焊接能量均匀,焊接点形状、熔深、牢固度一致性较好,外观平滑美观,无变形。焊接效果放大后如图2中右图所示,螺旋线焊接轨迹均匀,线条无虚焊,铝箔无变形,电池壳体背面无变色等不良情况,焊接牢固可靠,符合客户要求。
新能源纽扣电池顶盖的密封焊接
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