动力电池极耳焊接,归根结底还是铜的问题
铜在熔化前会反射 1 µm 光源发出的绝大部分光,熔化后又骤然吸收。绿光与蓝光光源之所以存在,正因为这个转变难以控制。
用近红外激光连接铜,本质是一个吸收率问题。室温下,铜对 1 µm 波长的反射率约为 95%。随着受热熔化,吸收率急剧攀升。因此该工艺处在一个不稳定的阈值上:功率略低则毫无反应,略高则材料突然耦合、强烈吸收,并可能喷溅熔融金属。
这对电池意味着什么
电芯到汇流排的连接、极耳连接,材料是铜或铜铝,又薄、数量又多,而且对电性能至关重要。飞溅过多的焊点,有导电碎屑进入电芯组件的风险。熔深不一致的焊点,会带来电阻波动,进而发热,在数千次循环后演变为可靠性问题。
数量放大了这一切。一个电池包可能包含数千个焊点,工艺能力必须在全部焊点上都成立。
波长给出的答案
铜对 515 nm 绿光的吸收远好于红外,对约 450 nm 的蓝光半导体光源则更好。从高吸收率起步,消除了那个不稳定阈值:耦合从第一刻起就可预测,工艺窗口显著变宽。
代价是成本与可用功率。绿光与蓝光光源的每瓦成本仍高于成熟的 1 µm 光纤激光,而最高功率依然只在红外波段才有。
折中方案
业界广泛采用两种务实的折中。其一是光束整形——采用环形模式或双芯光束,由外围环带预热表面、中心芯驱动熔深,在不改变波长的前提下稳定耦合。其二是在主脉冲到达之前,用短预脉冲把表面温度提升到高吸收区间。
两者把差距缩小到足以让红外光源在许多铜接头上仍然可行——这一点很重要,因为装机基数、服务网络和成本曲线都在红外这一侧。
什么决定选择
对于超大批量、飞溅限制严格的薄极耳,绿光与蓝光在工艺能力上越来越占优。对于绝对功率更重要的较厚汇流排,配合光束整形的红外仍占主导。这个决定很少关乎「原理上哪个更好」,几乎总是关乎「在这个具体接头上、以要求的节拍,哪个能给出稳定工艺」。
本文由 LasersNews AI 编辑台撰写,并经人工编辑审阅。
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