基于间隙调控的极耳集流盘激光焊接质量优化-李昊岳.pdf

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1、材料结构精密焊接与连接全国重点实验室材料结构精密焊接与连接全国重点实验室1李昊岳，郭俊卓，宫建锋，李俐群广东 深圳2025-9-102025激光焊接助力智能制造创新应用论坛哈尔滨工业大学 郑州研究院哈尔滨工业大学 材料结构精密焊接与连接全国实验室18845027760,基于间隙调控的极耳/集流盘激光焊接质量优化State Key Laboratory of Precision Welding&Joining of Materials and Structures材料结构精密焊接与连接全国重点实验室材料结构精密焊接与连接全国重点实验室2目录1研究背景及意义3典型参数的影响规律4间隙调控的影响机制

2、5成形对导电性的影响2试验材料与设备选型材料结构精密焊接与连接全国重点实验室材料结构精密焊接与连接全国重点实验室3一、研究背景及意义 增加动力电池能量密度是有效提高新能源汽车续驶里程的方案纯电驱动战略 保障国家能源安全 推进碳达峰碳中和 实现智能化网联化 电动车无里程焦虑问题 用户低成本购买与使用 安全保障与快速充电 高比能、低成本是促进产业发展的关键产业发展需要高比能电池现状材料结构精密焊接与连接全国重点实验室材料结构精密焊接与连接全国重点实验室4一、研究背景及意义 圆柱电池是最常见的锂离子电池，也是第一款被商业化的锂离子电池 趋势：圆柱电池逐步向大型化方向发展，预计46系成为动力电池主流圆

3、柱电池现状1991年，索尼发布18650圆柱电池，开启了锂电池商用时代1997年，全球首辆混合动力汽车丰田普锐斯搭载松下圆柱镍氨电池1998年，松下18650圆柱电池装配全球笔记本电脑2008年，特斯拉与松下合作，开启了纯电动车圆柱电池时代2015年，特斯拉全球销量超过5万，拉动松下圆柱电池出货量达4.5GWh2017年，特斯拉年销量突破10万辆，为松下贡献10GWh的圆柱电池订单2020年，特斯拉推出4680大圆柱电池，带领动力电池行业进入大圆柱时代2022年，特斯拉宣布在加州试点工厂一周产出86.8万个4680电芯单体容量提升35%能量密度提升20%系统售价下降约9%单体容量提升5倍充放电

4、功率提升6倍续航里程增加16%材料结构精密焊接与连接全国重点实验室材料结构精密焊接与连接全国重点实验室5一、研究背景及意义圆柱电池现状续行里程 成本降低改进程度 46系列圆柱电池兼顾能量密度与成组效率 圆柱电池在缓解热膨胀方面具有明显优势 空间利用率提升有利于一体化集成的实现方形电池与圆柱电池的膨胀比较圆柱电池在一体化集成技术上的应用材料结构精密焊接与连接全国重点实验室材料结构精密焊接与连接全国重点实验室6一、研究背景及意义 大圆柱(4680)电池作为新兴车用锂离子电池，具有高能量密度、超快充、散热快等优点 焊接过程中产生的飞溅、气孔和波动性大等缺陷，为电池极耳焊接带来巨大难题大圆柱电池现状材

5、料结构精密焊接与连接全国重点实验室材料结构精密焊接与连接全国重点实验室7一、研究背景及意义 正负极采用全极耳的设计结构，使电池过电流能力增强，减少欧姆产热量并提高功率密度 全极耳的优势主要体现在：降低电池内阻，提高电池充放电倍率；同时为焊接带来了巨大挑战全极耳结构卷绕极耳全极耳电池结构单级耳双极耳/多极耳全极耳材料结构精密焊接与连接全国重点实验室材料结构精密焊接与连接全国重点实验室8连接工艺对比一、研究背景及意义超声波焊接Ultrasonic welding 主要用于软包电池，焊接圆柱电池时，在压力和振动的作用下可能会破坏电池结构的完整性电阻点焊Resistance welding 适用于电池

6、汇流排焊接，电池极耳材料为铜，具有高导电性和高导热性的特点，电阻焊难以焊接激光焊接Laser welding 精度高、热影响区小、焊接速度快、过程无接触，在大圆柱电池的全极耳焊接中得到广泛的应用材料结构精密焊接与连接全国重点实验室材料结构精密焊接与连接全国重点实验室9一、研究背景及意义焊接难点分析解决方案1.AMB激光能量分布提高焊接稳定性2.控制焊前压紧力来调控层间隙尺寸难 点单光束激光AMB激光能量形式电芯传感器焊接夹具受压面积示意图受力区域焊缝 材料高反射、过程高焊速增大波动性1mm孔洞飞溅300m铜箔气孔300m集流盘气孔超薄多层 厚度小层数多的结构加剧焊接波动性材料结构精密焊接与连接