大圓柱電池的設(shè)計(jì)和制造為主機(jī)廠和消費(fèi)者帶來諸多好處。對(duì)于消費(fèi)者來說，將能夠獲得更長(zhǎng)續(xù)航里程、更大馬力、更快充電速度、更長(zhǎng)使用壽命，以及在寒冷天氣下更好的操控性。對(duì)于電池制造商來說，則有望進(jìn)一步精簡(jiǎn)生產(chǎn)流程并降低成本。

電池制造環(huán)節(jié)存在哪些挑戰(zhàn)？

不同制造商采用的大圓柱電池設(shè)計(jì)各不相同。每一種設(shè)計(jì)都有其特定的制造難點(diǎn)，尤其是在連接技術(shù)方面。例如，有些電池設(shè)計(jì)采用集流盤，集流盤在焊接到卷芯上時(shí)必須非常精確地控制焊縫深度。如果熔深控制不佳，可能會(huì)損壞隔膜，進(jìn)而導(dǎo)致電池內(nèi)部短路。同樣，蓋板與集流盤的焊接也需要小心控制熔深。在整個(gè)焊接過程中，必須控制熱輸入量，以免隔膜燙傷或損壞。 

封口是另一種連接技術(shù)，過去較小圓柱的電池生產(chǎn)已成功使用機(jī)械沖壓技術(shù)。但是，沖壓技術(shù)不能很好的用于尺寸較大的電池，所以需要一種新方法。

目前有哪些要求？

制造電池還涉及許多其他焊接工藝，同樣，這些工藝因制造商和設(shè)計(jì)而異。不過，最具挑戰(zhàn)性和最敏感的工藝有一些共同要求，包括需要：

• 最小的熱影響區(qū)
• 精確的熔深控制
• 消除飛濺 
• 高速焊接（通常在200-500m/s范圍內(nèi)）

另外，有些電池焊接工藝還將涉及異種金屬的焊接。

過去，滿足這每一項(xiàng)要求都存在挑戰(zhàn)，而且還沒有一種焊接技術(shù)能夠在每個(gè)工藝環(huán)節(jié)都具有出色表現(xiàn)。為此，制造商嘗試了各種解決方案，比如綠光（用短波長(zhǎng)來提高銅的吸收率），也包括采用非激光焊接方法（例如超聲波焊接箔片）。

選擇正確的激光器

可調(diào)環(huán)模 ARM 光纖激光器

Coherent 相干公司開發(fā)了一種新型激光器，適用范圍比以前的任何產(chǎn)品都更加廣泛。如此廣泛的適用性源于這項(xiàng)技術(shù)無論在空間分布上還是在時(shí)間上，都能對(duì)激光能量如何傳遞到工件表面進(jìn)行前所未有的精確控制。

其中的關(guān)鍵創(chuàng)新是采用了可調(diào)節(jié)環(huán)形光斑模式 (ARM) 技術(shù) - 這種光纖激光器的光束由一個(gè)中心光斑和環(huán)繞該光斑的另一個(gè)同心激光環(huán)組成，而不是傳統(tǒng)的單光斑輸出。最重要的是，中心和環(huán)形光斑的功率可以獨(dú)立控制，實(shí)現(xiàn)脈沖或連續(xù)輸出。下圖顯示了在焊接過程中，這種方法如何準(zhǔn)確靈活地分配激光能量。

FL-ARM 聚焦光斑基本功率模式

ARM 技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)在于它能夠非常精確地控制熔池動(dòng)態(tài)性能。這樣就可以進(jìn)行更一致和可控的加工，從根本上消除飛濺。這種類型的激光器對(duì)焊接銅特別有用，因?yàn)榄h(huán)形光束可以預(yù)熱材料，這大大增加了它對(duì)紅光的吸收率。此外，高功率密度的中心光束可將紅光耦合到銅中。鑒于光纖激光器的實(shí)用和成本優(yōu)勢(shì)，ARM 可調(diào)環(huán)模光纖激光器成功替代使用綠光固體激光器來焊接銅的工藝。 

擁有能夠完成多種不同任務(wù)的一臺(tái)激光器能為制造商提供更大的靈活性和經(jīng)濟(jì)性。例如，使用光閘，一個(gè)激光器的輸出可以在多個(gè)工藝之間共享（一對(duì)多工作站），簡(jiǎn)化了生產(chǎn)過程。此外，在生產(chǎn)過程中的多個(gè)站點(diǎn)使用通用型激光器可以減少備件庫(kù)存，有助于最大限度地減少維護(hù)或維修停機(jī)時(shí)間。 

通過在設(shè)計(jì)中采用更大尺寸的電池，電動(dòng)汽車對(duì)消費(fèi)者來說將變得更實(shí)用，而電池制造商可以降低制造成本。但是，這些電池更大的外形尺寸、更高的電流和更高的生產(chǎn)效率必須采用激光焊接技術(shù)。

Coherent 相干公司的 HighLight FL-ARM 系列光纖激光器為電池生產(chǎn)所需的精密和苛刻的焊接任務(wù)提供了效果極好且極為經(jīng)濟(jì)的解決方案，而且已經(jīng)在電池生產(chǎn)任務(wù)中證明了其有效性。

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