引言

在全球汽车产业加速向电动化转型的背景下，动力电池作为新能源汽车的核心能量载体，其性能、安全性与成本直接关系到电动汽车的市场竞争力。动力电池制造是一个融合材料学、电化学与精密机械等多学科技术的复杂过程，而高质量的连接技术则是贯穿整个生产流程的关键环节。面对动力电池大规模、自动化生产的需求，以及铜、铝等高导热材料的加工挑战，传统连接工艺如电阻焊与超声焊等，逐渐暴露出热影响区大、一致性不足、工艺窗口狭窄等局限。

激光焊接技术以其高能量密度、精确的热输入控制、非接触式加工以及易于集成自动化等突出优势，高度契合动力电池制造对精度、效率和可靠性的严苛要求，已成为从电芯制造到电池包组装全链条的核心工艺。本文旨在系统阐述激光焊接技术在动力电池各制造环节的具体应用，并分析其对产业发展的重要推动作用。

在电芯制造环节的应用

电芯作为动力电池的基本单元，其制造精度和密封性能是决定电池安全与性能的关键。在这一环节，激光焊接技术主要承担精密电气连接和最终封装密封两大任务。

首先，在电芯内部电气连接方面，激光焊接是实现极耳连接的关键工艺。在完成卷绕或叠片后，需要将数十至上百层正极（铝箔）与负极（铜箔）集流体引出的极耳分别可靠地连接，并与外部极柱或转接片形成导电通路（如图1所示）。激光焊接通过极短脉冲瞬间熔合多层箔材，形成电阻低、强度高的焊点。其突出优势在于热影响区极小，能有效避免焊接热量对邻近隔膜及活性材料造成损伤，从而保障电芯的电化学性能。

图1. 激光焊接锂电池电芯。

其次，在电芯封装密封环节，激光焊接是实现长期气密性的核心手段。对于方形铝壳或圆柱钢壳电池，激光被用于焊接顶盖与壳体。通过精确控制激光功率、速度和焦点，可在壳体上形成一道连续、致密且外观均匀的焊缝，从而有效防止电解液泄漏和外界湿气侵入，确保电芯内部化学环境在全生命周期内的稳定。

对于软包电池，激光焊接则主要应用于极耳与转接片（通常为镀镍铜或铝）的连接，其非接触的特性不仅提升了封装效率，也完全避免了铝塑膜封装材料在焊接过程中受损（如图2所示）。

图2. 激光焊接软包电芯极耳样品。

电池模组与电池包组装环节的应用

将单个电芯集成为模组和电池包，需要进行大量的电气连接和结构固定，这是激光焊接应用最集中、技术挑战也最大的环节。在电气连接方面，核心应用是电芯间的串并联焊接。通过将汇流排（通常是铝排或铜排）与电芯的极柱进行连接，构建起整个电池包的电路系统。

图3. 激光焊接锂电池汇流排。

此环节的难点在于：

1）材料特性挑战，铜和铝对常用红外激光的反射率高、导热快，焊接难度大；

2）异种材料连接，如铜汇流排与铝极柱的连接，极易生成脆性的金属间化合物（IMC），影响连接的长期可靠性。

为应对上述挑战，业界发展出多种先进激光工艺。摆动焊接通过光束周期性扫描来扩大熔池、增强材料搅拌；激光-电弧复合焊接则结合了两种热源的优势，协同稳定熔池、改善焊缝成形；而采用绿光或蓝光等短波长激光器，能显著提高铜、铝材料对激光能量的吸收率。这些技术共同作用，有效抑制了焊接飞溅与气孔，并精准控制了异种材料界面处脆性金属间化合物（IMC）的生成与厚度，从而实现了高质量、高可靠性的电气连接。

在结构连接方面，激光焊接也至关重要。例如，用于固定电芯的模组侧板、端板，以及电池包箱体与盖板之间的密封连接，均可采用激光焊接完成。相比传统的螺接或铆接，激光焊接能实现更高的一体化程度和连接强度，显著提升电池包整体的刚度及抗振动、抗冲击性能。

此外，在电池管理系统（BMS）中，连接电压与温度传感器信号线的精密微小焊点，也越来越多地采用激光焊接。其高精度与非接触的特点，确保了这些关键电气节点长期服役的稳定性与信号采集的可靠性。

总结

激光焊接技术以其较高的精度、速度和可靠性，融入了动力电池制造的每一工序。从微观的电芯极耳焊接到宏观的电池包结构连接，从保障电芯安全的气密性封装到决定电池性能的低电阻电气连接，激光焊接都发挥着不可替代的核心作用。

它不仅有效解决了铜、铝等难焊材料的加工难题，满足了大规模自动化生产对效率和一致性的要求，更通过对焊接热量的精准控制，最大限度地保护了电池的电化学性能。激光焊接技术的成熟与发展，已经成为推动动力电池能量密度提升、制造成本下降和安全性能增强的关键技术引擎，为全球新能源汽车产业的快速发展提供了坚实的制造基础。

（文章来源：高能束加工技术及应用）

转自：千链激光网

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