建立高性能的电池生产中心是当前汽车行业一大重要议程。位于亚琛的弗劳恩霍夫激光技术研究所正在积极努力实现这一目标。比如，在德国联邦教育研究部（BMBF）开展的“HoLiB”项目以及德国工业研究联合会（AiF）开展的“MikroPuls”项目中，来自亚琛的科学家正在研究如何利用激光技术将不同材料更经济地联结起来。

从内燃机转向以电力驱动这个趋势已无法停止。然而，只有在电池生产是高效、稳定的，电池间相互联结形成模块和组件，性能可靠且能满足即将到来的巨大存储容量需求时，这样的电池技术才算是成功的。

弗劳恩霍夫激光技术研究所正在开发电池单元有效联结激光工艺（如图：圆柱形电池上的激光焊接铜联结器），作为德国工业研究联合会的MikroPuls项目的一部分（来源：弗劳恩霍夫激光技术研究所）

锂离电池的效率提升
现在锂离子电池的生产流程已经比以前高效得多了。针对电池产业的集群竞争力，BMBF的“HoLiB——高通量过程生产锂离子电池”项目，将注意力集中在新技术的组装、叠装成型和联结，以及将完整过程链中不增加价值的工序裁撤掉上。德国布伦瑞克工业大学正在开发一种激光冲孔技术，可以在毫秒内将电极从连续导入的材料网中切割下来。有一个旋转堆叠轮会将阳极和阴极分离器组件分别放置，并将它们交替堆叠于库中。

三束源测试成功
这便是弗劳恩霍夫激光技术研究所的切入点：他们正在开发、认证一种激光工艺，可用于联结阳极和阴极的接触点——制动器片。因为阳极是用铜做的，阴极是用铝做的，而制动器也是用这两种材料做的，所以亚琛的研究人员决心测试一下三种不同的束流源。他们使用了一个蓝色二极管激光器（波长450nm），一个绿色圆盘激光器（波长515nm）以及一个红外光纤激光器（波长1070 nm）。

弗劳恩霍夫激光技术研究所研究助理Johanna Helm解释说：“我们正在研究哪种光束源最适合哪种操作任务。三束源测试表明，通过焊接将薄膜堆栈起来是可靠的。我们目前正在验证流程，并对制动器片进行焊接测试。”

他还建议使用一种有几个底座的转盘，可以将电极放在上面做激光接触。通过堆叠轮，将20个阳极、阴极以0.1秒的间隔堆叠起来，这样2秒内就能做好1个堆叠品了。当一个堆叠品被放置到转盘的某个位置时，转盘会继续保持快速旋转，这样旋转的堆叠轮就可以在下一个自由空间沉积更多的阳极和阴极，同时无需再费任何时间，就能开始第一个堆叠品基于激光的接触工序。

在HoLiB项目中，弗劳恩霍夫激光技术研究所正在众多其他研发中，寻找可用来特别可靠、快速地联结阳极和阴极的激光束源（图中：蓝色二极管激光器的联结过程）（来源：弗劳恩霍夫激光技术研究所）

纳秒激光脉冲保护热敏元件
在AiF的MikroPuls项目中，科学家们正在研究如何更有效地将电池单元联结起来。在工业伙伴的支持下，弗劳恩霍夫激光技术研究所正在开发用纳秒脉冲红外光纤激光将铜、铝和钢联结起来的工艺。

这些都是要求很高的工艺，因为薄电触点是热敏的，不能被加热到太高水平。如果焊接能量太少，产生的联结就不容易稳定；如果能量用得过多，又会影响电池的工作模式，或缩短电池的使用寿命。弗劳恩霍夫激光技术研究所研究员Elie Haddad解释说：“有些敏感的电解质在60°C时就会分解。这便是快速的MikroPuls工艺可以发挥优势的地方。它甚至可被用于做铜焊缝。它的最大平均功率200W，对组件施加的能量却很小。”

可靠的不同材料激光焊接
铜和铝之间的不同接头也构成了特别的技术挑战。Elie Haddad解释说：“金属间化合物会在这里迅速形成，从而降低焊缝质量。打个比方，它们能够升高接触电阻，引发热损失，使脆性接头不再能够承受机械力。”
专家利用拉伸剪切实验和扫描电镜图像分析焊接试验结果，发现它也会减少金属间相。有选择地识别最优参数的作用非常重要，这样用户才可以可靠地做出具有一致焊接深度以及高焊接质量的不同接头。

用袋状熔池上的铜铝接头以及圆柱形熔池上的铜钢接头进行试验，发现微脉冲联结可以实现与连续波（CW）焊接相同的接头效果，能耗显著降低，重复性更高，金属间相更少。它的唯一缺点就是通常需要更长的焊接时间，因此仍需要改进一些参数。

亚琛的工程师们已制成了一个集成了连续波光纤激光器和纳秒脉冲光纤激光器的系统。光束源可被单独控制。该系统不仅可以联结，还可以将材料移走，比如移到架构表面上。