解决方案简介

简介

电池系统制造商需要一种经济高效、快速且可靠的焊接方法，用于薄铝箔和铜箔的应用场景。非接触式激光焊接对他们来说是一个颇具吸引力的选择，但在过去，当箔厚度小于 200 µm 时却无法使用。这是因为现有的光纤激光器无法在必要的空间分布下提供足够的能量。 具体而言，高功率光纤激光器会导致顶部箔片受损，而低功率光纤激光器则无法达到足够的熔透深度。可调环模光纤激光器（ARM）利用单模中心光束克服了 这些限制。

工艺

在电池模块的生产中，一项常见的任务是通过将较薄的铝汇流排叠加焊接到较粗的铜条上，实现多个电池的串联连接。 测试内容是将 0.2 mm 厚的铝片（顶部）焊接到 1.5 mm 厚的铜条（底部）上。测试采用了 HighLight FL4000CSM-ARM 光源，该光源配备 25 µm/170 µm（中心光束/环形光束）工艺光纤以及远程焊接扫描头，可在工作表面上将光束放大 3 倍。 中心光束功率为 500-800 W，环形光束功率为 1000-1200 W。激光功率作用时间为 0.18-0.32 秒。中心光束和环形光束的功率可独立控制。

成果

在不损坏薄铝箔的情况下，实现了高质量的全穿透焊接（见图 2）。该过程不会产生飞溅，也不需要使用填充焊丝。取得这些积极成果的原因在于ARM 激光器利用环形光束稳定了钥孔焊接深度。单模中心光束具有高亮度（能量密度高但总能量低），在实际焊接时不会因引入过多热量而损坏材料。 最后，通过独立控制使环形光束的功率缓慢下降，使材料能够以受控方式冷却，从而最大限度地减少了熔池湍流并消除了飞溅。 

应用领域

用于电池和电动汽车应用场景的薄箔及热敏材料的激光焊接。这包括电池行业中铜箔及铜箔组与极耳的焊接，以及铝片与铜条的焊接。