摘要

IPG推出新產品YLS-AMB光束模式可調激光器及LDD-700焊接全過程監(jiān)測系統(tǒng)，助力中國動力電池產品性能進一步提升。

2020年，一系列的新能源汽車起火召回事故再次引發(fā)關于動力電池安全的討論。

通用、寶馬、福特、現(xiàn)代四家國際車企合計召回了近20萬輛主力電動汽車，召回原因直指動力電池。

在現(xiàn)代KONA EV召回事件中，韓國國土交通省汽車安全研究所KATRI給出的調查結果是，主要問題出在電池制造不良，正負極之間的隔膜由于制造過程中的質量差而損壞，可能會導致內部短路從而引起火災。

寶馬給出的召回原因是，三星SDI的電池組在生產過程中可能存在雜質。初步判斷認為，部分電芯沒有按照寶馬的要求生產。而福特Kuga PHEV的召回，官方給出的結論同樣是電芯生產過程中混入了雜質。

電芯內部混入雜質主要有兩種可能，一是鋰電池正負極等原材料中混入了雜質；二是電芯在焊接、切割、清洗等生產過程中混入了粉塵或異物，極端情況下可能導致電芯短路，引發(fā)動力電池熱失控并產生起火風險。

事實上，激光焊接尤其是大功率焊接過程中，容易產生飛濺，這將對電池性能產生直接影響。消除飛濺也成為了電池企業(yè)對激光設備企業(yè)提出的迫切要求。

為進一步提升電芯制造的可靠性、一致性和產品良率，全球高功率光纖激光器和放大器的領導者——IPG，憑借其國際領先的光纖激光器研發(fā)技術，推出新產品YLS-AMB光束模式可調激光器及LDD-700焊接全過程監(jiān)測系統(tǒng)，助力中國動力電池產品性能進一步提升。

目前，光纖激光技術主要應用于動力電池生產過程中的電芯、極柱、軟連接、注液孔、防爆閥、模組、極耳等激光焊接；極耳、極片的切割和清洗、鉆孔、雕刻等環(huán)節(jié)。

作為全球高功率光纖激光器和放大器的領導者，IPG的光纖激光器已經在鋰電池制造過程中大規(guī)模應用。

從應用產品的類別來看，IPG研發(fā)量產的YLPN納秒脈沖系列激光器用于極片切割、清洗；YLR及YLS系列連續(xù)激光器用于各焊接制程已經非常成熟。

值得注意的是，無論是從電芯的轉接片焊接、頂蓋密封焊接還是模組的BUSBAR焊接，激光焊接過程中產生的飛濺都可能造成電芯內部短路，從而對電池系統(tǒng)安全產生嚴重威脅。

此外，原有焊接過程中的質量監(jiān)控和追溯采取抽檢方式，無法實時檢測電芯焊接全過程以及焊縫內在質量情況，這也給電芯制造留下了一些安全隱患。

在此情況之下，IPG推出了YLS-AMB光束模式可調激光器，瞄準激光焊接產生飛濺的痛點，大幅提升焊接質量。

IPG(北京)光纖激光技術有限公司應用部經理張婧博士對高工鋰電表示，YLS-AMB光束模式可調激光器可有效抑制飛濺產生，提升整體焊接質量及良率，特別是在電池行業(yè)應用較多的鋁、銅材料上效果非常明顯。

據(jù)悉，IPG研發(fā)的YLS-AMB系列光束模式可調激光器可提供高達25 kW的總輸出功率，可以根據(jù)材料加工要求，任意組合小光斑、高能量密度、高能量中心光束和較大環(huán)形光束。50μm中心功率高達9kW；100μm中心功率高達12kW。

與此同時，IPG可根據(jù)客戶對不同輸出功率的選擇，可定制中心/環(huán)形光束輸出功率以及相應的中心光纖和環(huán)形光纖芯徑組合。

憑借創(chuàng)下行業(yè)紀錄的輸出功率，YLS-AMB系列光纖激光器可以通過同一激光器對不同厚度、多種材料進行優(yōu)質加工。

在使用過程中，YLS-AMB通過將光束模式獨立且動態(tài)調整的小光斑高能量密度的中心光束和較大環(huán)形光束任意組合，使得客戶能夠處理更為廣泛的材料厚度范圍，從而提高穿孔和切割速度及質量，并優(yōu)化焊接性能。

在焊接方面，AMB通過產生穩(wěn)定的匙孔和熔池，焊接時可降低90%飛濺。飛濺減少意味著工件少返工，停機時間減少且焊接區(qū)域污染少。AMB環(huán)形光斑激光器在提升焊接速度和穩(wěn)定性的同時，對焊接的氣密性和焊縫美觀度上有著顯著的作用。

IPG中國高功率焊接銷售經理蔣寶文表示，IPG推出的AMB環(huán)形光斑激光器已經在頭部電池企業(yè)中批量應用，可近乎實現(xiàn)無飛濺焊接，極大提升焊接效率以及質量，提升電池產品性能。

在減少飛濺的同時，為進一步降低成本、提升檢測效率和可靠性，IPG還推出了基于相干干涉成像技術的LDD-700焊接全過程監(jiān)測系統(tǒng)。

LDD-700焊接全過程監(jiān)測系統(tǒng)入圍2020 PRISM棱鏡獎決賽。該解決方案可提供非破壞性實時多功能焊接監(jiān)測，以此提供質量保障。焊前監(jiān)測模式包括跟蹤焊縫位置、檢查到材料的工作距離并在加工開始前查找縫隙、不良固定或不良裝配；在焊接過程中，在匙孔底部實時監(jiān)測記錄焊縫熔深以防過淺或過度穿透，以及工藝不穩(wěn)定性；焊后檢查是對焊縫表面高度、焊道寬度和表面缺陷(如深坑和爆裂) 進行檢查。

具體來看，LDD-700可在每次焊前、焊中和焊后記錄和發(fā)送各零件的實時數(shù)據(jù)。當零件發(fā)生損壞和焊接缺陷時，LDD-700 會向操作人員和系統(tǒng)發(fā)出警報，以便立刻采取措施更正，迅速恢復正常操作，確保向客戶交付的都是良品。

通過提供更完整和更精確的測量記錄，LDD-700焊接全過程監(jiān)測系統(tǒng)使得每件產品可追溯，生產與安全相關的零部件時，避免因質量不確定造成工件大量報廢，幫助制造商降低廢品率且及早發(fā)現(xiàn)缺陷件。

蔣寶文表示，過去的一年，IPG與集成商一起合作，從軟包電池開始進行了大量的LDD-700焊接全過程監(jiān)測系統(tǒng)的推廣驗證。實踐證明，LDD-700的測量數(shù)值與焊接熔池的實際形態(tài)非常接近，相比傳統(tǒng)的金相切片檢測方法，檢測效率和精度更高。目前LDD-700已在軟包電池焊接工位應用，在方形電池包的BUSBAR焊接工位，LDD-700也已取得成功案列。

全球6000名員工和專家團隊，在多個國家建有生產、銷售及服務基地，30年技術積累，專注工藝研發(fā)，憑借豐富的產品線和強大的技術與工藝團隊支撐，IPG的光纖激光器已經在全球主流動力電池和主機廠中批量應用，助力電池企業(yè)產品質量提升和成本降低。

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