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大揭秘:動力電池FPC激光焊常見難題及解決方案

2024-11-26 06:55

近年,隨著 FPC 展現(xiàn)出的優(yōu)異性能以及規(guī)?;a(chǎn)帶來的快速降本,F(xiàn)PC 替代傳統(tǒng)線束的進(jìn)程明顯提速。一方面,國內(nèi)電池廠商占有超過40%的全球份額,并且在產(chǎn)能擴(kuò)張上也更為積極。另外,在雙碳目標(biāo)下,儲能產(chǎn)業(yè)也有望大發(fā),F(xiàn)PC應(yīng)用有望拓展到儲能領(lǐng)域。
中國作為主要FPC制造基地,2018年FPC產(chǎn)值已經(jīng)達(dá)到全球56%。在需求端和生產(chǎn)端都進(jìn)一步向國內(nèi)集中的情況下,將帶動國內(nèi)車載動力/儲能FPC供應(yīng)商進(jìn)一步發(fā)展。

電池 FPC 激光焊常見難題及解決方案如下:

異種金屬焊接問題

難題:動力電池模組 FPC 焊接時,常涉及鎳、銅鍍鎳、鋁等異種金屬焊接,這些異種金屬熔點、線膨脹系數(shù)、熱導(dǎo)率和比熱容等熱物性參數(shù)不同,導(dǎo)致焊接時容易出現(xiàn)低熔點材料流失、合金元素?zé)龘p及蒸發(fā),焊縫化學(xué)成分變化,力學(xué)性能難以控制,還會因熔池結(jié)晶時產(chǎn)生較大焊接應(yīng)力與變形,使焊縫及熱影響區(qū)產(chǎn)生裂紋,甚至焊縫金屬與母材剝離等問題12.

解決方案:選擇合適的焊接工藝參數(shù),采用單模激光器進(jìn)行焊接,其光強(qiáng)呈高斯分布,光束質(zhì)量好,穿透力強(qiáng),容易達(dá)到金屬材料融化的閾值,可有效減少材料的燒蝕及金屬間化合物的產(chǎn)生,提升焊接效果12.

 

虛焊問題

難題:激光焊接過程中,如果能量不足、焊接速度過快、焊件表面有油污或氧化層等雜質(zhì),就容易導(dǎo)致虛焊,使焊接接頭的導(dǎo)電性和機(jī)械強(qiáng)度不足,影響動力電池的性能和安全性 。

解決方案:優(yōu)化焊接參數(shù),根據(jù) FPC 的材料、厚度以及焊接接頭的要求,精確調(diào)整激光功率、焊接速度和脈沖寬度等參數(shù),確保足夠的能量輸入以實現(xiàn)良好的焊接效果;焊前對焊件表面進(jìn)行徹底清潔和處理,采用合適的清洗劑去除油污和氧化層,保證焊件表面的潔凈度,提高焊接的可靠性。

 

電池軟板焊穿問題

難題:激光功率過大、焊接時間過長、FPC 材料厚度不均勻或存在局部缺陷等,都可能導(dǎo)致焊穿,破壞 FPC 的結(jié)構(gòu)完整性,造成短路等故障,嚴(yán)重影響動力電池的正常工作14.

解決方案:精確控制激光功率和焊接時間,通過試驗和優(yōu)化,確定最佳的功率和時間組合,避免能量過度輸入;加強(qiáng)對 FPC 材料的質(zhì)量檢測,確保材料厚度均勻、無明顯缺陷,對于厚度不均勻的部位,可適當(dāng)調(diào)整焊接參數(shù)或采用局部補(bǔ)償措施。

 

爆點問題

難題:焊接過程中,熔池內(nèi)的氣體逸出不暢,或焊件表面殘留有潤滑油、清潔液等雜質(zhì),在高功率密度的激光作用下,這些雜質(zhì)汽化并上浮到熔池表面,爆裂后產(chǎn)生大量飛濺,形成爆點,影響焊縫的外觀和質(zhì)量.

解決方案:焊前徹底清洗焊件,清除表面的雜質(zhì)和油污;優(yōu)化焊接工藝,如采用預(yù)點焊 + 縫焊的方式,通過點焊固定預(yù)防翹曲變形,減少炸孔缺陷;選擇合適的激光波形,如帶有前置尖峰并以指數(shù)形式衰減的波形,通過前置尖峰提高材料對激光的吸收率,后續(xù)的指數(shù)衰減波可防止功率密度過高導(dǎo)致的穿孔.

 

焊偏問題

難題:

FPC 尺寸較小、形狀復(fù)雜,在焊接過程中容易出現(xiàn)定位不準(zhǔn)確,導(dǎo)致焊偏,影響焊接接頭的質(zhì)量和可靠性,甚至可能使焊接點與電路圖案錯位,造成電路連接故障 。

解決方案:采用高精度的定位裝置和視覺檢測系統(tǒng),如 CCD 視覺定位,在焊接前對 FPC 進(jìn)行精確的定位和對準(zhǔn),確保焊接點與電路圖案的準(zhǔn)確匹配;優(yōu)化焊接工裝夾具的設(shè)計,保證 FPC 在焊接過程中的穩(wěn)定性,防止其發(fā)生位移或晃動 。

 

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