電動(dòng)汽車(chē)的動(dòng)力源是其鋰離子電池組，電池組最重要的參數(shù)之一是單位重量的充電容量(千瓦時(shí)/千克)。 這意味著，電池和汽車(chē)制造商希望盡可能多地安裝 "電池單元"(存儲(chǔ)電荷的基本鋰離子單元)，而去掉其它任何東西，例如將多個(gè)電池單元組合成一個(gè) "模塊 "的金屬部件，或?qū)⒍鄠€(gè)模塊組合成一個(gè)電池組，或?qū)㈦姵亟M完全去掉(即 C2V 或 "電池到汽車(chē)")。

一、這與激光有什么關(guān)系?

在電池組的制造過(guò)程中，有幾種工藝可以使用激光來(lái)提高可靠性和產(chǎn)量。

摒棄模塊化方法(電池、模塊、電池組)意味著幾乎不可能對(duì)電動(dòng)汽車(chē)的電池進(jìn)行維修或固定，因此電池的可靠性、安全性和結(jié)構(gòu)完整性必須非常高。這就是激光工藝發(fā)揮作用的地方。

在電池組的制造過(guò)程中，有幾道工序可以使用激光來(lái)提高可靠性和生產(chǎn)能力。我們來(lái)看幾個(gè)例子

二、電池單元的切割、清潔和焊接

電池由三層薄箔制成，陽(yáng)極箔(通常為鋁)、隔膜箔(聚丙烯或聚乙烯)和陰極箔(通常為銅)。陽(yáng)極和陰極箔涂有活性材料、導(dǎo)電劑和粘合劑的混合物。將箔片纏繞在一起制成電池，在陽(yáng)極和陰極上附著正負(fù)極金屬片，并將液體電解質(zhì)倒入電池中。

現(xiàn)代鋰離子電池工廠采用卷對(duì)卷工藝，即在將鋁箔包裝成單個(gè)電池之前，對(duì)長(zhǎng)卷鋁箔進(jìn)行涂層、干燥和切割處理。

高功率 (100 W) 納秒脈沖紅外和紫外激光器通常用于切割箔片、清潔極片以及將極耳焊接到陽(yáng)極和陰極上。與其它工藝相比，這些激光工藝具有很大的優(yōu)勢(shì)，因?yàn)樗鼈兛梢援a(chǎn)生更光滑的邊緣和表面，從而降低鋰枝晶形成的風(fēng)險(xiǎn)，這是鋰離子電池故障的常見(jiàn)原因。

三、焊接電池組框架和電源線(xiàn)束

電池框架用于固定電池、模塊、冷卻液管路 和動(dòng)力線(xiàn)束。在C2V概念中，這可以是汽車(chē)底盤(pán)的一部分。激光焊接可以產(chǎn)生堅(jiān)固可靠的接頭。傳統(tǒng)使用波長(zhǎng)為 1 微米的千瓦級(jí)光纖激光器。而被鋁和鋼有效吸收，該波長(zhǎng)不被吸收銅，用于電源連接。最近，綠色(515-535nm， 倍頻光纖激光器)和藍(lán)光(450nm直接二極管激光器)高功率 激光器首次亮相，以提高銅的吞吐量 焊接。不同金屬的良好焊接總是具有挑戰(zhàn)性的。一種新方法解決這個(gè)問(wèn)題就是控制激光光斑的形狀，比如使用兩個(gè)不同大小和功率的點(diǎn)。

四、目前正在研究的應(yīng)用

除了目前激光在電池制造中的應(yīng)用，還有一些應(yīng)用正在研究中。讓我們來(lái)看看其中幾種：

1、無(wú)片鋰離子電池(特斯拉于 2020 年獲得專(zhuān)利)。通過(guò)去掉標(biāo)簽，使用更大的電池，允許更短的電子路徑長(zhǎng)度。這將帶來(lái)更大的能量容量、更強(qiáng)的功率輸出和更長(zhǎng)的續(xù)航時(shí)間。

2、全固態(tài)電池。用固態(tài)電解質(zhì)(通常是陶瓷)取代液態(tài)電解質(zhì)。固體還可作為隔膜(從電池結(jié)構(gòu)中移除隔膜箔)。由于不會(huì)再因泄漏或溫度變化而膨脹，因此結(jié)構(gòu)可能更安全?？蓭?lái)更高的能量容量。

使用高功率超快激光對(duì)電極材料進(jìn)行納米結(jié)構(gòu)和紋理加工。實(shí)現(xiàn)不同的電極結(jié)構(gòu)(三維、孔、網(wǎng)格、線(xiàn)等)，提高電化學(xué)性能，減少循環(huán)過(guò)程中的機(jī)械張力，延長(zhǎng)使用壽命。

總之，與其它方法相比，激光應(yīng)用具有更高的可靠性和吞吐量，還能實(shí)現(xiàn)新技術(shù)。要成功利用激光工藝，就必須精確控制激光束參數(shù)，如激光功率和光束輪廓。我們可提供測(cè)量激光束參數(shù)的儀器和系統(tǒng)，以確保出色的性能。