2025年激光锂电自动化设备需求约430亿元(3)

3）转接片焊接：转接片与软连接是连接电池盖板与电芯的关键部件。它必须同时考虑 到电池的过流、强度及低飞溅的要求，所以在与盖板的焊接过程中，需要有足够的焊缝宽度，且需要保证没有 particle 落在电芯上，避免出现电池短路。而作为负极材料的铜，属 于低吸收率的高反材料，在焊接时需要更高的能量密度去焊接。
4）壳体封口焊接：动力电池的壳体材料有铝合金和不锈钢，其中采用铝合金的最多， 也有少数采用纯铝。不锈钢是激光焊接性最好的材质，无论是脉冲还是连续激光都能够获得外观和性能良好的焊缝。使用连续激光器焊接薄壳锂电池，效率可以提升 5~10 倍，且外观效果和密封性更好。现在为了追求更快的焊接速度和更均匀的外观， 大部分公司已经开始采用复合焊和环形光斑取代以往低速的单光纤焊接。
5）密封钉（电解液注入口）焊接：密封钉（注液孔盖帽）的形式也较多，其形状通常 为一个直径 8mm、厚度约 0.9mm 的圆形盖帽，其焊接的基本要求就是耐压值达到 1.1MPa，密封且不能有针孔、裂纹和爆点的存在。作为电芯焊接的最后一道工序，密封钉 焊接的良率尤为重要。密封钉焊接时由于有残留电解液的存在，导致有爆点、针孔等缺陷， 而抑制这些缺陷的关键方式则是减小热输入量。
6）动力电池模组及 PACK 焊接：电池模组可以理解为锂离子电芯经串并联方式组合， 并加装单体电池监控与管理装置。电池模组的结构设计往往能决定一个电池包的性能和安全。其结构必须对电芯起到支撑、固定和保护作用。由于铜和铝之间采用激光焊接后易形成脆性化合物，无法满足使用要求，通常采用超声波焊接；铜和铜、铝和铝一般均采 用激光焊接。同时，由于铜和铝传热均很快，且对激光反射率非常高，连接片厚度相对较大，因此需要采用较高功率的激光器才能够实现焊接。

在动力电池应用方面，相比于传统电弧焊、电阻焊等，激光焊接具有材料契合度高、 高效精密、自动化集成的优势。激光焊接优势明显。1） 材料契合度高：动力电池壳体多为铝材材质，更适合使用激光进行焊接，激光焊接防止飞 溅和气孔，有利于提升电池良品率及安全性能；2）高效精准：传统的氩弧焊、电弧焊都是 通过接触式焊接，降低了焊接速度，激光能量密度高，热影响区变化范围较小，属于非接触焊接，焊接速度快，加工精度高，变形小；3）自动化集成：激光焊接系统具有高柔性， 与机器人联合组成的焊接系统可以形成多功能的激光加工系统，易实现自动化生产。
特别值得注意的是，在动力电池行业，激光焊接相较于切割及打标具有定制化、客户 粘性强等特点，进入壁垒更高。
1）激光焊接设备呈现非标定制化的特点。产品由客户根据自己的产品确定技术指标， 行业内以宁德时代的技术指标最为先进。动力电池行业的激光焊接设备主要有：密封钉焊接系统、顶盖焊接系统、软连接焊接系统、极柱焊接系统、防爆阀焊接系统、PACK 及模组焊接系统等；依据下游客户的场地限制、自动化水平、技术要求等，需要重新进行定制化设计。
2）激光输出的稳定性控制。为了对焊件输出统一、稳定的焊接激光束，就需要激光输 出功率具有良好的一致性以及能够精确控制激光输出功率，功率过低会导致焊接熔融不足而影响焊接质量，功率过高或上下波动会导致飞溅、气孔等不良效果。同时部分重要的工业材料如铝、铜等材料， 采用激光焊接方式呈现高反射性、难焊特点，容易形成飞溅、裂纹和气孔，影响焊接质量 和效果，因此研发设计具有针对性的激光器就显得尤为重要。
3）针对不同的焊接材料设定 激光焊接工艺参数。包括激光光束属性、光束聚焦及焦点特性、辅助气体特性、加工材料 性质、合适的夹具及机械件等多项工艺参数，以达到最优焊接效果。
4）焊接工艺技术参数及要求会影响激光器的选择、自动化传动装置、夹治具、控制软 件等的设计开发。在研发设计过程中，需要对激光光源有着比较深刻的了解和研究，如激 光的波长范围、激光的能量密度、激光的焊接的速度、激光焦点和材料的位置关系等，并且要理解材料特点。
3. 三重驱动力共振，百亿市场规模指日可待
3.1 驱动力一：新一轮动力电池扩产到来，激光锂电设备需求高涨
动力电池行业与新能源汽车行业息息相关，政策驱动下，新一轮动力电池投资扩产高 拉动设备需求提升。在全球范围内，新能源汽车取代传统燃油汽车趋势明显，2019 年，全 球新能源汽车市场渗透率仅为 2.5%，尚处于发展初期，2020 年新能源汽车销量接近 10% 的增长。到 2025 年， 我国新能源汽车新车销量占比达到 25%左右；中国动力电池市场占据全球动力电池市场份额 50%以上，成为全球第一大动力电池市场。在政策驱动下，激光锂电设备市场需求或迎 来高速发展。

文章来源：《自动化技术与应用》 网址: http://www.zdhjsyyy.cn/zonghexinwen/2022/0126/1328.html