激光焊接作为一种高效精密的连接方式，具有明显的优势：加工效率高、加工精度高、热影响区小、焊件变形小、自动化程度高等等。将激光焊接应用在汽车动力电池焊接上可以大大提高其安全性、可靠性和使用寿命。

动力电池的激光焊接部位多，其材料主要是铝合金，少量部位采用紫铜、镍等材料，还有极少数采用不锈钢作为电池外壳，在这些材料中，镍和不锈钢的激光焊接工艺相对较为简单，也更为成熟，但是铝合金和紫铜的激光焊接依然存在较多的难点。除材料特性的影响之外，焊接接头的状态也会对焊接效果产生较大影响。

待焊接的材料种类及状态

待焊材料种类

铝合金和紫铜作为待焊接的材料时，其常规方式的激光焊接效果不良的主要原因在于：

①两者对于光纤激光来说均属于高反材料，对光纤激光的吸收率不高，导致焊接过程稳定性较差；

②两者的导热性能较好，焊缝成型困难，易产生气孔。

同时这两种材料也存在一定的差异，相对来说，铝合金对光纤激光的吸收率比紫铜的高，而紫铜的导热性能更优于铝合金的，所以两者激光焊接难点的解决办法有相同的地方，也存在着一定的差异：

铝合金

1采用相对较小的聚焦光斑（0.1mm～0.3mm）进行焊接；

2焊接速度不能太低，控制在60mm/s以上；

3采用光纤-半导体激光复合焊接；

4采用摆动焊接。

紫铜

1采用较小的聚焦光斑（0.02mm～0.2mm）进行焊接；

2焊接速度要快，建议100mm/s以上；

3采用摆动焊接。

待焊材料状态

本文中所述的待焊材料状态是指材料的表面清洁度、预处理程度，这些情况均会导致焊缝质量变差，具体的结果表现及解决方案：

材料表面有杂质

难点表现：

焊缝存在气孔，密封性不够，强度不够；

焊缝有爆点，产品报废。

解决方案：

待焊材料焊接前需去除油污、水渍等杂质。

铝合金表面氧化物未清理

难点表现：

焊缝气孔较多，密封性不够，强度不够；

成型不稳定，良品率降低。

解决方案：

待焊材料焊前进行去氧化膜处理，然后尽快进行焊接。

材料待焊处加工粗糙

难点表现：

成型不均匀，外观较差；

容易出现焊漏，无密封性。

解决方案：

材料进行机加工处理，需平整无变形。

焊缝所属部件类型及要求

目前主流的汽车动力电池有三种，分别是方形电池、圆柱电池以及软包电池，最常用的是方形电池，并且它也是采用激光焊接部位最多的电池类型，另外两类电池市场份额以及激光焊接需求均相对要少很多。焊缝主要存在的问题是强度不够、密封性不够和成型不好，导致这些问题的产生，其共性是因为焊接工艺选择不正确，此外还有待焊部位结构及其焊缝要求所导致的焊接难点，具体情况及解决方案：

软包电池部件

极耳/汇流排

焊接难点：

材料薄，多片叠焊易虚焊，导致强度不够，导电性不好。

解决方案：

控制来料平整度；

设计优良性能的夹具，控制装夹间隙。

焊接难点：

焊缝连接宽度不够导致强度不够。

解决方案：

选用小纤芯光纤激光器，采用摆动焊接。

圆柱电池部件

21700电池盖帽

焊接难点：

材料薄，易烧穿，强度达不到。

解决方案：

控制来料一致性；

设计优良性能的夹具，控制装夹间隙；

选用小纤芯光纤激光器，并用振镜高速（300mm/s以上）焊接。

模组

焊接难点：

熔深要求较大，焊缝成型较差。

解决方案：

激光器纤芯选择50μm～100μm，使用较高功率进行高速（80mm/s以上）焊接。

方形电池部件

注液孔、翻转片、极柱、防爆阀

注液孔

翻转片

极柱

防爆阀

焊接难点：

气孔多，容易出现爆点，导致密封性不够。

解决方案：

提高待焊部位的清洁度；

选用50μm纤芯的光纤激光器，焊接速度可适当提高。

壳体封口

焊接难点：

气孔多，容易出现爆点，导致密封性不够。

解决方案：

提高待焊部位的清洁度；

选用50μm纤芯的光纤激光器，焊接速度可适当提高；

选用小纤芯光纤激光器+半导体激光器进行复合焊接。

焊接难点：

方形焊缝四个拐角处容易烧穿，导致密封性不够。

解决方案：

选择加速性能更好的焊接平台；

采用较高的焊接速度，缩短拐角处激光的照射时间。

焊接难点：

焊缝成型不均匀，加工效率不够高。

解决方案：

选用小纤芯光纤激光器+半导体激光器进行复合焊接。

汇流排

焊接难点：

材料薄，多片叠焊易虚焊，导致强度不够，导电性不好。

解决方案：

控制来料平整度；

设计优良性能的夹具，控制装夹间隙。

焊接难点：

焊缝连接宽度不够导致强度不够。

解决方案：

选用小纤芯光纤激光器，采用摆动焊接。

侧板

焊接难点：

焊接部位多，效率要求高。

解决方案：

选择高功率光纤激光器，进行远程扫描焊接。

软连接

焊接难点：

材料薄，多片叠焊易虚焊，导致强度不够，导电性不好。

解决方案：

控制来料平整度；

设计优良性能的夹具，控制装夹间隙。

焊接难点：

焊缝连接宽度不够导致强度不够。

解决方案：

选用小纤芯光纤激光器，采用摆动焊接。