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东莞哪家企业汽车电池壳盖质量好?

电动汽车动力电池铝盒一般采用铝合金3003材料。该材料具有极易加工成形、高温耐腐蚀性、良好的传热性和导电性。铝合金3003的电池壳体(除盒盖外)可一次拉伸成形,相对于不锈钢壳,可以省去盒底焊接工艺。

铝合金3003主要是铝锰合金,合金元素主要为锰。铝和锰的沸点温度相差不大,在进行焊接时就不会出现因为金属元素烧损而导致焊缝质量下降等问题。铝合金对1064nm激光的反射率极高,且导热率高,这两个特性导致铝合金比较难于进行激光焊接。用于电池封装的铝盒壁厚为0.8mm,这种壳体焊接要求激光光束质量非常好,功率稳定性高、功率大。采用国产普通的Nd:YAG激光器进行焊接,由于激光光束质量不好,功率不稳定,很容易发生焊不透或者出现严重焊接变形等问题。

将基模或者近基模的入射光束通过一个长焦距的聚焦镜聚焦成直径为0.5mm左右(光纤激光焊接跟Nd:YAG激光器焊接时光斑直径不同,光斑处功率密度约为105W/cm2)的光斑,将入射激光相对于垂直方向进行12o~15o倾斜(保护激光器),同时,采取同轴吹气(保护气体)防止焊缝被氧化。激光照射到焊接材料上,使焊接部分表面材料瞬间融化,融化后的铝合金材料对激光的吸取效率迅速增大,表面熔融铝合金液体将吸取的能量通过热传导方式将拼焊部分深层铝合金融化,盒体和盒盖上铝合金就融合在一起,冷却之后便实现了无缝高强度焊接。

1、采用IPG企业500W光纤激光封装

(1)铝壳焊接IPG企业500W光纤激光器输出高斯型基模连续激光,经过长焦距聚焦镜聚焦,采取正离焦焊接的方式,使扫射到焊缝处光斑功率密度满足焊接要求。采取热传导焊接方式,焊接速度为40mm/s,同轴吹氩气保护。图1所示为焊接效果图,焊缝宽度约为1mm,表面均匀光滑,无裂纹。

(2)密封性压力测试对采用光纤激光焊接的铝盒进行压力测试,测试气压力范围是0.1~1.8MPa。气压为0.8MPa时,焊缝无裂纹,持续保压52s无漏气现象;逐渐增大气压到1.2MPa,30s以内能保持良好的气密性,30s之后铝壳突然开始严重变形,使保压恒压力曲线发生波动,焊缝仍无裂纹;继续增大气压到气压为1.8MPa时,铝盒仍能保持良好的气密性,受进气接口强度影响(接口变形后出现漏气)恒压力线有微小波动,焊缝无裂纹。压力测试后铝盒形状如图1所示。

2、采用GSI企业Nd:YAG激光器封装

图2所示为采用GSI企业600W的Nd:YAG激光器焊接的效果图。做焊接工艺试验时,该激光器输出平均功率为600W,峰值功率为2.2kW,输出激光光斑直径为0.9mm,焊接速度为5~10mm/min。该激光器采用热传导重叠焊接方式,入射激光将焊缝表面铝合金融化后,热传导融化焊缝深层铝合金,最终使盒体和盒盖铝合金材料融合在一起。因为该激光器为脉冲激光输出,峰值功率高,并且是高重叠焊接(重叠率达到90%),使得焊缝表层铝合金明显气化,焊缝比较粗糙。

结语

光纤激光器具有体积小、耗电量低、光束质量好和低维护成本的优点,相同功率的光纤激光器和GSI企业Nd:YAG激光器的价格相差不大,采用光纤激光器焊接铝盒的焊缝一致性和光滑性远好于Nd:YAG激光器。因此可以得出结论,光纤激光器在焊接铝合金材料方面优于Nd:YAG激光器。通过光纤激光器焊接的铝合金盒,具有焊缝窄、表面光滑无裂纹和气密性好等特点,在1.8MPa的气压下仍能保持较好的气密性。

随着新能源电动汽车的推广,采用铝合金壳体封装汽车动力电池是汽车电池轻量化的必然选择。随着光纤激光器价格不断降低、汽车动力电池需求量不断增大,采用铝合金材料封装汽车动力电池的企业将会越来越多。

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