隨著電動汽車(EV)行業需求的加快，動力電池制造是目前正在經歷實質性增長的熱門市場。媒體對電動汽車市場的報道也是壓倒性的好處。有報道稱，通用汽車公司計劃到2025年銷售100萬輛電動汽車。也有報道稱，中國汽車制造商2020年銷售121萬輛電動汽車，2021年將增長到200萬輛。這不僅對 動 力電池制造商有吸引力的市場，對提供電池焊接設備(尤其是激光焊接設備)的供應商也是如此。隨著電動汽車市場的迅速發展，激光行業已經垂涎三尺。
電池焊接不是新的激光應用。早在20世紀80年代末，國內的一家激光焊接系統制造商就提供了連接電池對的固態激光系統。但是在電動汽車出現之前，激光電池焊接應用程序實際上已經開始起飛。隨后的幾年里，埃隆馬斯克在電動汽車方面取得了成功，電動汽車成為激光焊接應用中的熱門詞匯。(威廉莎士比亞、埃隆馬斯克、電動汽車、電動汽車、電動汽車、電動汽車、電動汽車、電動汽車)順便說一下，2011年春天，我有幸在德國慕尼黑激光展上試運行特斯拉跑車原型。這個鋰電池是用激光焊接的。
圖1顯示了圓柱形電池頂部用激光焊接的銅連接片。
據最近一篇報道，德國弗勞恩霍夫激光技術研究所(Fraunhofer ?ILT)正在努力為汽車行業建立一個高性能電池單元生產中心。Fraunhofer ?ILT的科學家們正在研究如何使用激光技術經濟高效地連接各種材料，以便能夠高效可靠地制造電池裝置。為了能夠可靠地滿足未來電池容量的各種需求，可以將電池設備連接在一起，形成模塊和電池組等。
提高鋰離子電池的效率
在德國聯邦教育研究部(BMBF)贊助的名為HoLiB(生產鋰離子電池的高吞吐量工藝)的項目中，鋰離子電池的生產率比以前要高得多。Fraunhofer ?ILT正在開發和驗證將陽極和陰極連接到觸點3354避雷板的激光工藝。陽極由銅制成，陰極由鋁制成，避雷板由這兩種材料制成，因此研究人員決定測試三種不同的光源：波長450nm的藍光半導體激光器、波長515nm的綠色光盤激光器和波長1070nm的紅外光纖激光器。Fraunhofer ?ILT的研究助理Johanna ?Helm解釋說：“通過三種光源測試可以將金屬薄片焊接在一起，工藝可靠。”我們目前正在對工藝窗口進行驗證，并對避雷板進行焊接測試。”“。使用具有多個站的轉盤，可以將20個正負極以0.1s的間隔放置在轉盤上，在2s內放置20個正負極。轉盤的一個位置放置在極板上后，轉盤繼續快速旋轉，將極板放置在下一個位置。與此同時，已部署極點的車間的激光焊接過程可以在不損失時間的情況下開始。
納秒激光脈沖保護熱元件
在AiF項目MikroPuls中，科學家們正在研究如何更有效地連接電池設備，Fraunhofer ?ILT正在開發利用納秒脈沖紅外光纖激光器連接銅、鋁、鋼的工藝。薄的電觸點對熱敏感，不能加熱太多，因此這些工藝可能會非常困難。在這里，平衡是非常重要的。焊接能量太少，連接缺乏機械穩定性。如果施加的能量太多，電池的工作模式會受到影響或縮短壽命。Fraunhofer ?ILT的研究助理Elie ?Haddad表示：“快速MikroPuls流程是可以發揮優勢的地方，可以使用200瓦的最大平均功率進行銅焊，對焊接的零件會產生一些熱影響。”
異種材料的可靠激光焊接
銅和鋁之間的異種材料焊接也是特別的挑戰。因為金屬間階段的形成速度快，會惡化焊接質量，形成高連接阻力，形成無法承受熱量造成的高損失或機械力的脆接頭。因此，有選擇地確定銅鋁焊接中的最佳參數具有重要作用，可以穩定地生成具有一致焊接深度和高焊接質量的異種材料接頭。
對軟包裝電池的銅鋁連接器和圓柱電池的銅鋼連接器進行了測試，結果表明微脈沖焊接可以獲得與連續波(CW)焊接一樣好的連接器，能耗明顯減少，重復性高，金屬間相形也較少。但是微脈沖焊接的唯一缺點是焊接過程通常需要更長的時間，因此有需要改進的參數。
目前運行的系統集成了一臺連續波光纖激光器和一臺納秒脈沖光纖激光器。可以單獨控制兩個燈光。該系統不僅可以用于焊接材料，還可以用于去除材料，例如用于構造曲面。