[发明专利]一种用于电池系统的激光焊接方法

说明书

本发明激光焊接技术领域，公开了一种用于电池系统的激光焊接方法，包括如下步骤：对电池盖的焊接点进行预处理；在预处理后的所述焊接点填充焊接材料，并将电池和电池盖夹持在夹具中；对所述焊接材料进行焊接，形成焊接接头；对所述焊接接头进行检测；检测合格之后，完成焊接。本发明中通过对电池盖的焊接点进行预处理之后在焊接点填充焊接材料，并将电池和电池盖夹持在夹具中，采用最大功率为400W，波长为1071nm，M2值约为1.08的连续波Yb掺杂光纤激光器处对所述焊接材料进行焊接，形成焊接接头，可以在宽广的参数窗口中生产出具有优异电气和可接受机械性能的接头，有效地促进更高效的电池组的生产，从而提高功率利用的能源效率。

技术领域

本发明属于激光焊接技术领域，具体涉及一种用于电池系统的激光焊接方法。

背景技术

汽车行业的电气化和电池供应是快速增长的工业领域，因为它是最有责任降低温室效应和与之有关的产生有害气体的高排放。因此，各方面的研究都聚焦于开发更环保的替代品。其中，全电动或混合动力汽车的开发和大力推广应该是应对这一挑战的答案。汽车行业的电气化，核心之一就是电池的应用。因为电池组的有限能量密度(定义为电池每质量存储的能量)是电动汽车的瓶颈之一。将当前可用电池组的能量密度提高一个数量级将是行业找到有效解决方案的关键。除了改进电池能量密度的技术外，提高电池生产的能源效率是另一个挑战。它可以通过多种方式进行改进，包括优化单个电池单元之间的连接。深入地讲，电池连接的关键特性是它们的电阻和机械强度。

电气性能对于功率利用效率很重要(即最小化损耗和不太严格的热管理)，而机械性能对于电池组的耐用性和安全原因也很重要。钎焊/焊接的固有特性是，由于应用导电率甚至高于要连接的材料的导电性填充材料，它们能够形成具有前所未有的低接触电阻的接头。使用激光作为钎焊/焊接的热源，通过严格和精确地控制过程能量，为电池制造过程增加了前所未有的灵活性。激光钎焊/焊接产生的接头的优异电气特性与足够的强度相结合，从而为高质量电池连接提供了有吸引力的生产途径。

在基于填料的连接技术中，要连接的部件通过填料材料的熔化和随后的再凝固粘合在一起。在这些方法中，润湿由熔融填料连接的表面非常关键。根据形成接头所需的温度，基于填料的连接技术分为两组：对于焊接，填料的液相温度低于450℃，而对于钎焊，它超过450℃。钎焊和焊接是制造具有最小电接触电阻的连接的最佳选择，正如它们在电子工业中的广泛使用所验证的那样。在这两种技术中，钎焊可以产生具有更高机械强度的连接。基于填料的连接技术可以通过各种方式实现：电阻，超声波，感应和激光焊接/钎焊是广泛使用的制造替代方案。激光焊接/钎焊从这些技术中脱颖而出，因为它能够连接具有卓越电气和机械连接特性的不同合金。这使得激光焊接/钎焊在连接车辆电池组中的应用具有吸引力。

人们普遍认为，电池组的能量密度是电动汽车发展的关键瓶颈。基于激光辅助填料的连接将通过产生高质量的粘合剂有效地促进更高效的电池组的生产，从而提高功率利用的能源效率。高导电率合金的应用确保了前所未有的低接触电阻，即使在连接不同的材料时也是如此。使用激光作为热源具有非接触式的额外好处，确保对用于熔化填料的能量进行精细控制。这就解释了为什么激光钎焊/焊接与竞争性连接技术相比是有利的。但是，到目前为止，该领域的研究方法和指导方针非常稀缺。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于电池系统的激光焊接方法，以解决上述背景技术中提出现有技术中的问题。

为实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种用于电池系统的激光焊接方法，包括如下步骤：步骤一、对电池盖的焊接点进行预处理；步骤二、在预处理后的所述焊接点填充焊接材料，并将电池和电池盖夹持在夹具中；步骤三、将所述夹具放置在最大功率为400W，波长为1071nm，M2值约为1.08的连续波Yb掺杂光纤激光器处对所述焊接材料进行焊接，形成焊接接头；步骤四、对所述焊接接头进行检测；步骤五、检测合格之后，完成焊接。