隨著今年工信部《中國制造2025》規劃提出的“節能與新能源汽車”作為重點發展領域，明確了繼續支持電動汽車、燃料電池汽車發展，提升動力電池等核心技術的工程化和產業化能力，為我國節能和新能源汽車產業發展指明了方向。

聯贏激光作為專注于激光焊接及自動化的企業，不忘初心，在激光焊接工藝上深入研發，成功研發出了復合焊接技術，及配套的自動化設備，助力動力電池生產效率實現質的飛躍。目前頂蓋高速焊接設備（20PPM）現已在動力電池龍頭企業寧德時代獲得大批量應用。

復合焊接工作原理

復合焊接是將兩種不同波長的激光通過特制的激光出射單元復合在一起，使兩束激光的軸線在空間上重合，主波段激光進行深熔焊接，次波段激光具備預熱緩冷的作用，并適度進行熱傳導焊接。

復合焊接主要的優勢如下：

1． 增加金屬材料表面吸收；

2． 減少激光焊接缺陷（氣孔、裂紋），提高焊縫強度；

3． 獲得比較完美的焊道；

4． 生產效率高。

復合焊接是由兩束激光共同作用于材料進行焊接，那么單獨的光纖激光或者半導體激光能不能進行頂蓋高速焊接呢？兩者復合后焊接特點發生了什么變化？以下我們對光纖焊接、半導體焊接、以及復合焊接的特點作了簡要總結：

綜上所述，單獨的光纖焊接和半導體焊接均不能滿足高速頂蓋焊接工藝需求，而復合焊接技術完美結合了兩者的優點，可謂頂蓋高速焊接的最優工藝解決方案。

頂蓋復合焊接應用優勢

我們把動力電池頂蓋焊接的光纖焊接方案與復合高速焊接方案的一些項目進行了對比，如下表1所示：

表1 焊接方案對比表

由表1內容可知，復合高速焊接由于激光設備的減少，減少了電池生產商的占地成本，整體的高電光轉換率減少了運行成本，并且在生產效率上、焊接工藝效果上均優于傳統光纖焊接方案。以下對部分工藝效果作詳細介紹：

1． 焊接外觀

由下圖可以明顯看出，在高速焊接（200mm／s）狀態下，復合焊接焊縫平整，焊縫一致性優，外觀完美。而光纖焊接焊縫波動明顯，焊縫一致性較差。

2． 熔池穩定性

光纖焊接的焊接外觀跟焊接參數存在密切的關系，越靠近焦點，功率密度越高，焊接外觀越粗糙，而復合焊接焊接過程中，光纖進行深熔焊接的同時，半導體同步進行熱傳導焊接，熔池穩定性大幅提高，即使在焦點焊接也能獲得較高的外觀。另一方面，CPK作為反應生產過程能力的指標，復合高速頂蓋焊接熔池CPK可以＞10（一般要求＞1.67）。

3． 焊縫底部氣孔

鋁合金焊接中主要的氣孔為H2孔，因為H2在液態鋁合金的溶解度遠高于固態，因此如果在熔池凝固過程中，熔池凝固速度大于氣體溢出速度，便形成了焊縫中的氣孔。鋁合金焊縫的H2孔一般處于熔池的底部，呈小而規則的圓形。因此我們分別檢測了光纖高速焊和復合高速焊后頂蓋熔池底部氣孔，如下圖所示：

如圖片所示，復合焊接頂蓋熔池底部氣孔遠遠少于光纖焊接頂蓋，這是因為半導體光斑較大，降低了熔池的冷卻速度，使氣孔有充分的時間溢出。

4． 污染兼容性

在動力電池生產流程中，頂蓋焊接工序之前還有極耳超聲波焊接、轉接片焊接、頂蓋入殼等多個工序，很容易對電池頂蓋造成污染，影響頂蓋焊接工序的生產良品率，其中以隔膜粉末（PVDF／聚偏氟乙烯）為主要污染源，我們用PVDF粉末污染頂蓋后分別用光纖激光以及復合激光進行焊接，結果如下：

實驗結果顯示，增加PVDF粉末污染后，復合焊接頂蓋外觀變差，但未產生焊接缺陷，不良率0／20，而光纖焊接頂蓋不僅外觀變差，并且產生了較多的爆點缺陷，不良率6／10，即復合焊接在污染兼容性上優于光纖焊接，這也在量產良率上有明確體現，復合焊接的量產良率比光纖焊接高了近1％。

頂蓋復合焊接設備簡介

頂蓋復合焊接設備主要包括UW復合激光器、UW復合焊接頭以及配套的自動化設備，以下為圖示及簡要說明：

1． 激光器及出射頭

2． 20PPM自動化方案 總體結構

3． 20PPM自動化方案 設備動作流程

4． 20PPM自動化方案 焊接結構簡介