激光技术在储能/动力电池PACK自动化产线中的应用- 大数跨境

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激光技术在储能/动力电池PACK自动化产线中的应用

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2023-12-22

导读：激光加工技术因其自身的技术优势，在锂电池行业的电芯和模组等激光焊接、极片材料切割，打标等发挥着越来越重要的作

激光加工技术因其自身的技术优势，在锂电池行业的电芯和模组等激光焊接、极片材料切割，打标等发挥着越来越重要的作用。本文主要介绍了锂电池激光焊接机自动化生产线中的物料传输系统、自适应系统、视觉定位系统、MES制造执行管理等关键技术。

锂电池因其能量密度高、电压高、环保、寿命长及可快速充电等优点，深受3C数码、动力工具等行业的青睐，对新能源汽车行业贡献尤为突出。作为新能源汽车的核心部件，其供电性能、稳定性、安全性是决定新能源汽车性能的一个重要方面，动力电池焊接质量对动力电池的性能起着决定性的作用，进而决定了整车性能。激光加工技术因为其自身的技术优势，在锂电池行业的电芯和模组等激光焊接、极片材料切割，打标等发挥着日益重要的作用。

激光焊接在锂电池制造中的应用

激光焊接是以激光束作为能量源，利用聚焦装置使激光聚集成高功率密度的光束照射在工件表面进行加热，在金属材料的热传导作用下材料内部溶化形成特定的溶池。激光焊接是一种新型的焊接方式，目前处在高速发展阶段。采用激光焊接时，工件的热影响区较小；焊点小，焊接尺寸精度高；其焊接方式属于非接触性焊接，无需加外力，产品变形小，焊接质量高，效率高，易于实现自动化生产。

从锂电池电芯的制造到电池PACK成组，焊接都是一道很重要的制造工序，锂电池的导电性、强度、气密性、金属疲劳和耐腐蚀性，是典型的电池焊接质量评价标准。焊接方法和焊接工艺的选用，将直接影响电池的成本、质量、安全以及电池的一致性。

在众多焊接方式中，激光焊接以如下优势脱颖而出：首先，激光焊接能量密度高、焊接变形小、热影响区小，可以有效地提高制件精度，焊缝光滑无杂质、均匀致密、无需附加的打磨工作；其次，激光焊接可精确控制，聚焦光点小，高精度定位，配合机械手臂易于实现自动化，提高焊接效率，减少工时，降低成本；另外，激光焊接薄板材或细径线材时，不会像电弧焊接那样容易受到回熔的困扰。

电池的结构通常包含钢、铝、铜、镍等多种材料，这些金属可能被制成电极、导线，或是外壳，因此，无论是一种材料之间或是多种材料之间的焊接，均对焊接工艺提出了较高要求。激光焊接的工艺优势就在于可以焊接的材质种类广泛，能够实现不同材料之间的焊接。

激光焊接在锂电池

PACK产线中的关键技术

锂电池激光焊接机电池模组自动化生产线，一般包括电芯上料、扫码、测试、清洗、分选、模组堆垛、堆垛检测以及模组焊接、焊接检测、模组下料等工序，物料传输系统、自适应系统、视觉定位系统、MES制造执行管理等，是整条产线中的关键技术，也是适配小批量多品种生产形态的重要技术支撑。

物料传输系统

从电芯上料到最终模组下料，整个物料的传送通过物料传输系统来完成，物料传输系统还可以根据工艺的调整需求灵活扩展工位，不同工位之间的传递无需人为操作，模组定位板自带产品尺寸调整机构，能适应不同尺寸模组的装夹，非常适配小批量多品种的生产需求。

自适应系统

在电池模组的生产过程中，电芯来料软包、方型及圆柱几种最为常见，不同种类规格尺寸的电芯在堆垛成不同尺寸的模组后，每经过一道工序都需要适配自适应系统来确保整线节拍的联动，尤其是焊接工序，只有适应不同尺寸的模组才能完成模组ＰＡＣＫ工序。

自适应系统采用多轴组合联动，实施产品加工区域内位置定位，不受任何形式来料的限制，完成焊接工作并传送到下一道工序。

视觉定位系统

电芯焊接面清洗、模组打标、汇流片焊接通常是采用激光加工的方式来完成，电池模组装配后，往往尺寸公差较大，很难达到激光加工对间隙位置尺寸要求，导致加工质量急速下降。视觉定位系统的导入则能满足精准定位的需求，精度可达到 ±０.05ｍｍ，通过视觉拍照数据采集，并将来料偏差反馈给控制系统，从而实现了加工位置的高精度定位。

ＭES制造执行管理系统

ＭES制造执行管理系统具有开放式的开发平台，可在系统底层平台基础上快速、敏捷的按用户需求完成 MES项目的实施开发，人工只需按照MES的参数指示指导工作，并通过图表的形式综合统计和分析后，对现有的生产设定信息进行改进。从电芯上料到最终模组下料，每一道工序的参数、数据、及其它来料信息等，都可以通过 MES系统快速查询并及时分析处理，真正做到过程可控产能高效。激光焊接工序中的工艺数据包直接集成于MES系统中，以方便用户调用和切换，整套MES系统可以直接将生产线打造成准无人化生产车间，人工只需要在外围进行物料补充，提高了安全性。预留的工业通讯接口，用户不仅能实现远程监控管理，还可以与企业ERP有效对接，真正实现智能化、信息化工厂。

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来源：恒川激光

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