激光技術已成為電動汽車 (EV) 電池生產中越來越重要的工具。高功率激光工具現在通常用于在電動汽車電池生產過程中分幾個步驟處理材料。激光切割陽極和陰極材料。他們在焊接前清除零件上的電解質、灰塵和其他污染物。作為相干光源，它們用于焊接箔片、接線片、電池連接器、電池罐、母線和其他電池組組件。激光還可以清潔和紋理表面以準備粘合，并標記組件以實現可追溯性。

在選擇激光技術來加工特定的電池材料時，要考慮的最重要因素之一是正在加工的材料。不同的材料在不同程度上吸收和反射表征不同激光源的波長。

電動汽車電池以及生產它們的生產線使用大量揮發性材料。因此，安全成為電池制造商的首要任務也就不足為奇了。此優先級適用于所使用的激光技術，即使它涉及 1 類認證的激光產品。

如果激光焊接工具對電動汽車電池組件施加過多能量，則這些工具可能會損壞產品或產生安全風險。因此，重要的是激光工具能夠控制熔池的大小和深度，以使其不會影響電池罐或其中保護層的厚度和電阻。由 Laserax 提供。

重要的問題包括在安全閥和爆破片周圍使用激光，它們比其他電池組件更薄。在可能著火的溶劑或可能熔化的塑料材料周圍使用激光時也必須小心。此外，激光能量的誤用會使組裝電池過熱，增加內部壓力并可能導致爆炸。

雖然制造商在安全方面保持謹慎是正確的，但有一些解決方案可以解決他們的擔憂。

過程安全和解決方案

熱管理是電池制造過程的關鍵部分。組件由過熱時會起火、爆炸或嚴重損壞的材料制成。揮發性電解質、溶劑和其他有害物質可能殘留在暴露的表面上，熱量可能會引發反應。如果激光束的能量刺穿電池并到達電池的所謂果凍卷，則可能會出現其他危險情況。這可能會通過熔化陽極和陰極之間的隔板而造成短路。

由于激光在加工材料時通常會產生熱量，因此圍繞電池材料、組件和成品組件的使用存在許多擔憂。為了維持安全高效的制造過程，電池制造商通常會實施嚴格的安全測試和措施來降低風險。合格的激光系統集成商必須知道如何通過了解兩個主要風險來源來滿足這些要求：激光工藝中的次優性能和缺乏可能有助于發出激光系統故障信號的反饋。除了增加安全風險外，這兩種情況也會導致加工零件出現缺陷。

需要優化

因此，優化激光工藝至??關重要，它是安全和質量等式的第一部分。優化可以通過調整幾個系統參數來實現，包括光束形狀、掃描速度、脈沖能量和光束大小。例如，較大的光束尺寸意味著聚焦在零件上的能量更加分散。類似地，較低的脈沖能量可以減少一個區域的熱量積聚。

然而，激光優化可能很復雜，因為單個過程很少適用于所有應用。不同的合金、表面幾何形狀和表面污染物提出了指導調整激光工藝的特定要求。

激光技術在電動汽車電池的整個制造過程中無處不在。激光用于在焊接操作之前從電池部件(頂部)清潔電解質、灰塵和其他污染物，并用于紋理電池表面(中)以準備粘合。激光通過為可追溯性目的標記組件進一步促進了電池制造(底部)。由 Laserax 提供。

例如，鋁比鋼軟。因此，會損壞鋁制零件的特定激光工藝不會損害鋼制零件。為了防止在使用也用于制造鋼部件的系統時蝕刻鋁，有必要降低激光束的能量。

同樣，較厚的污染物需要延長激光工藝的持續時間才能正確清潔表面。在另一個示例中，黑色涂料比白色涂料更快地吸收激光，因此去除白色涂料需要更多的激光能量。

在使用激光制造電池組件時，針對特定應用優化激光工藝是安全的基礎，也是最大限度減少產品損壞的基礎。就電池而言，損壞的產品不僅僅是質量或性能問題。這可能會給汽車客戶帶來安全風險。

例如，設計用于蝕刻電池外殼的激光系統需要光束參數，這些參數將在給定的目標區域內沉積精確的能量。與焊接應用相比，清潔、蝕刻和標記任務都需要相對較低的激光功率水平。反過來，焊接需要非常精確的輸出功率來處理材料，使其足以將其融合到另一種材料上。如果施加的能量過多，或者金屬太薄，激光焊接工具會穿透承載正電流的接線片，從而損壞用于防止電池內部危險壓力水平的排氣盤。或者，激光束可以穿透負極片并直接擊中電池的果凍卷。

此外，對于激光焊接，重要的是控制熔池的大小和深度，使其不影響電池罐或其中保護層的厚度和電阻。除了激光設置之外，還有幾個因素會影響熔池尺寸，包括材料深度、要焊接的兩個表面之間的間距以及被焊接金屬的純度。所有這些參數都可以根據電池組件設計的公差而變化。因此，為此類應用優化激光參數需要系統設計人員和集成商開發一種平衡配置，以確保在指定公差內的所有變化都能獲得一致的結果。如果激光器的配置有利于一個設計變量而不是其他設計變量，

優化激光工藝以確保安全和質量的關鍵通常涉及調整激光參數以沉積執行手頭任務所需的最少能量，無論是清潔、蝕刻、焊接還是其他操作。這樣做可以最大限度地提高速度、安全性和質量，同時防止損壞電池材料和組件。

需要反饋

收集激光工藝實時反饋的方法是安全方程式的第二部分。

當今市場上的許多激光系統都不監控其光學組件的狀態或性能。這是制造電池時的問題。像任何其他機器一樣，激光系統可能會停止正常運行。布線、電氣元件或振鏡電機跳躍的隨機和不可預測的問題都會影響激光性能，從而影響工藝安全和零件質量。

不同功率 (P) 水平下鋁-銅 (Al-Cu) 接頭焊接結果的橫截面圖。經參考 1 許可使用。由 CC BY 4.0 提供。

例如，如果激光的振鏡電機在系統處理鋁塊時跳動，最壞的情況可能是表面燒傷。制造商可以解決問題并迅速重新開始生產。但是，對于電池，這個問題可能會導致爆炸。

優化激光工藝以確保安全和質量的關鍵通常涉及調整激光參數以沉積執行手頭任務所需的最少能量。制造商可以通過使用數字掃描儀來解決這個問題，如果出現性能異常，該掃描儀會提供快速反饋。如果此類掃描儀檢測到問題，則可以對其進行編程以自動關閉激光源以避免安全問題。采用反饋的數字掃描儀非常適合需要高精度的應用。這包括電池的材料加工，也包括太陽能電池板等部件。

驗證結果

激光系統提供的反饋越多——而且提供的頻率越高——材料加工操作就越高效和安全。

理想情況下，在激光工藝完成其周期后立即使用相機或接觸角儀等測量設備。此類設備可驗證表面是否已正確清潔或其表面處理是否符合要求。當修正可能為時已晚時，許多制造商反而會在生產周期的后期驗證他們的清潔或焊接過程。如果組裝模塊中的電池單元出現故障，則其性能會顯著降低，并且必須對模塊進行返工，這會耗費時間和金錢。

在制造過程后期進行的質量測試也提供了較少的信息來幫助隔離質量問題的根源。如果電池模塊出現故障，并不意味著清潔或焊接過程是罪魁禍首。問題可能出在制造過程中的其他地方。對激光器和其他制造工具性能的頻繁且普遍的反饋有助于快速找出質量或安全問題的根本原因，并允許制造商采取積極措施來解決這些問題。

為電動汽車制造電池可能是一個危險的過程。雖然激光加工工具可以幫助提高產量和提高產品質量，但它們的性能參數必須根據每個特定應用的材料特性和設計閾值進行調整。實施源以在加工操作期間提供頻繁的反饋將進一步確保激光工具保持針對應用的優化。通過采用這些措施和預防措施，制造商可以降低工人和消費者面臨的風險，最大限度地提高生產效率，并提高成品電池的電池性能。