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激光清洗:在电池行业的应用

1.挑战?

存在的问题

在电池模块或组件制造中,极耳与电芯焊接强度较弱,或者没有焊接强度。(注:极耳就是从电芯将正负极引出来的金属导电体)

零件表面污染会导致焊接接头的电导率降低,最终限制了电池组的整体性能。

产生的原因

在焊接工序之前,运输和处理电池的过程中会引入污染物,并产生氧化物。尤其当电池是通过航海运输时。

解决的方法

在焊接前,去除焊缝接头处的污染物,同时应避免零件损伤和产生危险碎片。

 阳极和阴极的表面清洗能够确保高质量焊接

电池性能与电芯和极耳之间的连接质量大大相关。有许多技术用于这一目的:激光焊接,电阻焊接,MicroTIG焊接,超声金属焊接。然而,焊缝接头的质量还取决于零件的清洁度。正负极表面的污染物包括油脂,油,腐蚀抑制剂和加工中的其它化合物。这些污染物会导致焊缝处熔接不良、裂纹和孔隙等问题。解决的方法,就是在焊接前清洁表面。

2.用什么方法清洗电池表面?

用于清洗电池表面的方法主要有两种:介质爆破清洗(喷砂或者干冰爆破清洗)和激光清洗。

介质爆破清洗是使用磨料直接撕开表面污染物。尽管该过程是有效的,但也会导致一些微凹槽,从而影响到成品的焊接强度和外观。如果使用正确,激光清洗不会损伤表面。正是这一种不损坏表面也能清洗表面的能力,使得激光清洗有效的改善了整个焊接过程。

3.什么是激光清洗(烧蚀)?

通过清洗电池阳极和阴极表面,提供了一个原始且重复性好的表面质量,从而大大提高后续焊接质量和成品率。不管焊接采用何种工艺,例如电阻焊接、激光焊接还是超声波金属焊接,表面清洗都显著有效。

激光清洗是将激光聚焦到基材上从而去除表面材料的过程。这一过程也叫做烧蚀。材料的去除量取决于激光强度、脉宽和波长,以及材料本身,即吸收激光的能力和破坏该区域化学键所需能量。该过程采用脉冲纳秒光纤激光器或者连续波激光器来实现。前者由于激光功率密度高而应用更加广泛。

相比较传统的介质爆破方法,如喷砂和干冰爆破,激光清洗有许多好处:清洗速度快、操作方法和环境要求灵活、安全、成本效益高,且对环境更加友好。

电池行业正在转向使用激光清洗电池连接面,以提高焊接质量和降低成本。

快速

激光清洗快速和干净地去除表面污染物,减少了后续处理的需要。有报道指出,激光清洗比传统介质爆破清洗过程快15倍。这减少了清洗时间,大大提高生产节拍,降低了制造成本。

安全

激光清洗不使用磨料。磨料爆破清洗作业会产生较多粉尘和较高噪声。对暴露在该环境下的工人,会引起矽肺、肺癌和呼吸等问题。激光清洗只产生非常少量的粉尘,即零件表面清除的材料。这些少量粉尘很容易通过吸尘装置搜集。激光清洗作业相对安静,不需要带耳塞来抑制声音。

成本效益高

激光清洗系统的总成本大大低于介质爆破系统所需成本。

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