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一块安全的动力电池,在激光焊接环节会发生些什么?

一块安全的动力电池,在激光焊接环节会发生些什么? 德擎光学DILIGINE
2025-04-21
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导读:“史上最严电池安全令”出台,新能源电池迈向“零缺陷”生产

日前,工业和信息化部组织制定的强制性国家标准《电动汽车用动力蓄电池安全要求》(GB38031-2025)由国家市场监督管理总局、国家标准化管理委员会批准发布,将于 2026 年 7 月 1 日起开始实施。
新规以“全场景安全防护”为导向,新增多项严苛测试标准,直击新能源电池安全隐患。


核心升级包括:

  1. 底部撞击测试模拟车辆行驶中电池包底部剐蹭、碰撞场景,要求电池在机械冲击后无起火、爆炸或电解液泄漏;

  2. 快充循环后安全测试强制电池在完成 500 次快充循环后仍能通过热失控、短路等安全性验证,严控快充导致的材料老化风险;

  3. 热扩散与防护强化要求电池系统在单体热失控后,5 分钟内不得起火,并新增过充、过放、短路等极端工况的防护层级。



此次修订不仅是技术指标的提升,更标志着动力电池安全从“静态达标”转向“动态验证”。底部撞击测试倒逼电池结构设计革新,更推动厂商采用更高强度箱体材料与焊接工艺



01

激光焊接质量

动力电池的安全底线


动力电池的激光焊接环节是电池制造的核心工艺之一,直接影响电池的安全性、密封性和导电性能。动力电池的激光焊接贯穿电芯、模组到 Pack 全流程,涉及电池正负极极柱焊接、电池防爆阀焊接、电池转接片焊接、电池壳体拼接焊接、电池模组和电池包焊接等,其工艺精度直接决定电池的安全性与寿命。


> 焊接位置及质量与电池性能的关联

焊接部位

常见缺陷

影响的电池性能指标

具体影响表现
电池极柱
孔、
虚焊
导电性、
循环寿命、
安全性

炸孔和虚焊增加接触电阻,导致局部发热;循环中因热疲劳加速劣化,可能引发短路。

防爆阀
炸孔、
密封不良

安全泄压能力、

密封性

炸孔导致防爆阀提前泄压或失效,内部压力异常时无法及时释放,增加爆炸风险。

注液孔
偏、
炸孔
密封性、
外观完整性

焊偏导致铝PIN翘起,密封失效引发漏液;炸孔直接破坏注液孔密封。

极耳与
汇流排

孔、
裂纹
导电性、
均流性、
机械强度

气孔和裂纹增加电阻,导致电流分布不均;异种金属界面脆性IMC层降低接头强度。

电池壳体与盖板

未熔透、
气孔、
下翘
密封性、
压强度、
寿命

密封性下降导致电解液泄漏;耐压不足引发表壳变形或破裂,降低电池寿命。

模组与
Pack

虚焊、

热裂纹

机械强度、
电气性能、
热管理、
密封性、
耐久性

虚焊导致局部温度差电压差,带来失效的风险;热裂纹影响散热路径,加剧温升不均。

*来源:[1] 动力电池激光焊接技术的应用现状与展望[J]. 焊接, 2022, (9).; [2] Identifying Faulty Electrical Contact Points in Li-Ion Battery Packs. Journal of The Electrochemical Society, 2022.


> 详解焊接质量与电池性能的关联性



  1. 正负极极柱焊接影响导电性和内阻

    极柱焊接不良会导致内阻升高,发热甚至失效;虚焊或气孔会导致电流分布不均,缩短电池循环次数(如快充时更易劣化);焊接强度不足可能因振动或热膨胀导致极柱脱落,引发短路或电弧放电。

  2. 防爆阀焊接影响安全性和密封性

    由于铝材对激光的反射率高,且材料很薄,因此防爆阀在激光焊接过程中容易出现焊穿或者炸孔,导致其失去控制电池内部压力的功能。防爆阀焊接过深或材料变形可能改变泄压阈值,导致漏液或爆炸风险;焊缝气孔或裂纹可能直接导致电解液泄漏,引发外部短路或腐蚀。

  3. 防爆阀焊接影响安全性和密封性

    由于铝材对激光的反射率高,且材料很薄,因此防爆阀在激光焊接过程中容易出现焊穿或者炸孔,导致其失去控制电池内部压力的功能。防爆阀焊接过深或材料变形可能改变泄压阈值,导致漏液或爆炸风险;焊缝气孔或裂纹可能直接导致电解液泄漏,引发外部短路或腐蚀。

  4. 注液孔焊接影响密封性、外观完整形

    注液孔的密封焊接又称为焊PIN,PIN的焊接质量直接关系到电池的密封程度,焊PIN不良会导致电池漏液、外观不良等问题。焊PIN过程中的主要缺陷是焊偏导致的成形不良及类似防爆阀的炸孔。

  5. 极耳与汇流排焊接影响整个电池组的可靠性

    在加工过程中,极耳与汇流排如果焊接不良,会导致电池组内部电阻增大,降低供电能力;如果焊接过度,则有可能对附近的电池壳体造成损伤,导致电解液泄漏等问题。

  6. 壳体焊接影响结构气密性、结构强度、寿命

    电池壳体与盖板为电能的储存和释放提供稳定的密闭环境,其焊接质量直接决定电池的密封性及耐压强度,从而影响电池的寿命和安全性能。该处焊缝强度不足可能使壳体在底部撞击测试中变形,挤压内部电芯导致短路(新国标GB 38031重点考核项);过度焊接导致壳体形变,降低电池能量密度(单位质量储能量)。

  7. 模组和电池包焊接影响电气性能、机械强度、热管理、密封性与耐久性

    模组虚焊点的存在会使得电池组内部出现局部温度差和电压差,进而使得存在虚焊点电池组的循环寿命等性能低于正常电池组异种金属焊接(如Al-Cu)形成脆性金属间化合物(IMC),增加电阻;IMC层导致接头脆化,循环载荷下易开裂;焊缝不均匀性降低接头抗振动和冲击能力;焊接过程中高温可能损伤电池单元(如电解液分解)。

*来源:[1] 动力电池激光焊接技术的应用现状与展望[J]. 焊接, 2022, (9).; [2] Identifying Faulty Electrical Contact Points in Li-Ion Battery Packs. Journal of The Electrochemical Society, 2022.


随着新国标对焊接质量要求的提升,实时在线监测、智能化焊接系统将成为行业标配,通过精准控制各环节焊接质量,动力电池的安全性、寿命和能效可全面提升,推动新能源电池向“零缺陷”生产迈进。




02

全维度激光焊接检测,

开启360°无死角天眼



德擎光学 DILIGINE 致力于让每一块动力电池的激光焊接旅程,都布满智能制造的感官网络,从焦点、功率到熔深、焊缝等维度,全方位守护生产质量,全过程预防及识别缺陷,让激光工艺既精准又高效。

接下来以一个动力电池模组为例,跟随它去经历激光焊接的多重洗礼,以及质量检测的“天眼”守卫。


> 动力电池的激光焊接之旅

1、高精度实时寻焦


在大批量正式生产之前,利用激光焦点测量仪(LFS)可实时测量焦距偏移数值,并实时反馈焦距偏离值给上位机,用于校正离焦避免焊接质量问题出现。


2、在线缺陷检测


激光焊接缺陷检测仪(WDD)通过光电传感器,将金属蒸汽、激光反射以及熔池热辐射等光信号转为电信号,分析后获取焊缝缺陷信息,实现缺陷检测与质量控制。



3、AI 融合检测


德擎光学已将 AI 技术与光学检测深度融合,突破传统检测瓶颈,实现更高效、更精准的质量控制。根据真实产线数据统计,AI 融合检测有效降低了 50% 的过杀,大幅提升精密制造产线的检测精准度,减少工件浪费,提升生产效率。



4、光学断层扫描


光学断层扫描测量仪(OTS)采用光学相干断层扫描成像技术,不受材质和颜色的影响。高速扫描振镜结合远心镜头,可无死角地在线测量三维形貌及检测品质。


针对动力电池的各个激光焊接位置及环节,德擎光学均有相应的激光焊接质量检测解决方案,可灵活组合使用,应对不同产线的环境差异和实际问题。




☎️ 欢迎后台咨询,

获取您的专属检测解决方案 🧰




相约 CIBF 2025

关于电池焊接检测,欢迎与德擎光学团队深度交流!

第十七届深圳国际电池技术交流会/展览会(CIBF 2025)

2025年5月15-17日

深圳国际会展中心

德擎展位:11T139



参考文献:
1. 杨彪, 刘福运, 檀财旺, 林丹阳, 宋晓国. 动力电池激光焊接技术的应用现状与展望[J]. 焊接,2022, (9). 
2. 吴雁, 李朝阳, 郭立新, 肖礼军, 孙士学. 焊接工艺参数对铝/铝激光焊焊缝形貌及力学性能的影响[J]. 焊接, 2021, (11): 27-30,47.
3. Alexy M, van de Wall D, Shannon G, et al. Batteries need strong connections–are resistance, laser and micro TIG welding the best suited joining technologies[J]. Biuletyn Instytutu Spawalnictwa, 2019, 1(2019): 53-63.
4. Xulai Yang*, Wenjing Yang and Rui Xue. Identifying Faulty Electrical Contact Points in Li-Ion Battery Packs. Journal of The Electrochemical Society, 2022.




○ 关于德擎光学DILIGINE / About us

德擎光学成立于 2017 年,是一家由多名海归博士联合创办、致力于研发和生产激光加工配套自动化设备的高新技术企业。公司提供激光焊接、激光表面处理及激光增材制造等制造工艺的自动化检测及控制方案,帮助提升智能制造水平。



了解德擎产品

焊前控制

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增材制造监控

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