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新能源纽扣电池的激光焊接工艺解读

　　新能源纽扣电池的激光焊接新工艺，纽扣电池也因体形较小，在各种微型电子产品中作为后备电源得到了广泛应用。目前广受关注的电子产品，如TWS（无线蓝牙）耳机、智能手表、智能音箱等所用到的电源，都是新型可充电式纽扣电池，在消费者对电子产品的高强续航力、高安全性和个性化需求下，各大电池厂商开始争相生产能量密度更高、规格多样、材料多样的新型可充电式纽扣电池。

　　随着3C电子行业的纵深发展，对配套电池的装配与焊接精度、焊接质量都提出了更高要求，传统焊接加工技术很难达到新型纽扣电池的高标准焊接指标。相比之下，激光焊接技术能够满足纽扣电池的加工技术多样性，如异种材料（不锈钢、铝合金、铜、镍等）焊接、不规则的焊接轨迹、优秀的焊接外观、牢固的焊缝、更细致的焊接点以及更精准的定位焊接区域等。激光焊接技术不仅能提高产品焊接的一致性，而且还降低了焊接过程中对电池造成的伤害，成为新能源纽扣电池的最佳焊接工艺方式。

　　新能源纽扣电池电芯正负极与不锈钢壳体之间的焊接

　　此部位焊接工艺难度系数较高，负极铜箔厚度0.05mm，正极铝箔厚度0.05mm，不锈钢壳体厚度0.12——0.15mm，如果参数设置不合理，治具压合不到位或者操作不当，很容易造成虚焊、焊穿、不锈钢壳体外观面氧化变色等不良情况。

　　所以，这里选用的焊接方式为精密MOPA激光点焊或者螺旋线焊接，在需要焊接的部位瞬间产生高温熔合，实现无接触焊接，精准定位，高效生产优质电池。

　　图1：纽扣电池的负极（铜箔）与电池不锈钢壳体之间的焊接。

　　图2：纽扣电池的正极（铝箔）与电池不锈钢壳体之间的焊接。

　　图1为纽扣电池电芯负极与不锈钢壳体的焊接成品图，负极为红铜箔。铜材的导电性很好，但是对于焊接而言，它为高反光材料，对激光的吸收率很低，不到10%；加上材料极薄，在受热区域面积过大、受热时间过长或者激光功率密度不够的情况下，铜箔极易变形，造成焊接不良，这在很大程度上增加了焊接工艺的难度。

　　目前我们采用的MOPA激光焊接设备具有更高的能量密度，更容易达到材料吸收阈值，有效地避免了上述缺陷。如图1所示，单个焊接点的区域直径为0.25mm，以直径0.25mm的圆周为基准，将其平均分布为6等分。在MOPA激光高峰值、高速度、小脉宽、小受热面积的情况下，能很好地将铜箔跟不锈钢壳体紧密牢固地焊接在一起，并且不会引起铜箔变形。焊接效果放大后如图1中右图所示，焊点均匀，无虚焊，铜箔无变形，电池壳体背面无变色等不良情况，焊接牢固可靠。

　　图2为纽扣电池电芯正极与不锈钢壳体的焊接成品图，正极为铝箔。铝材导电性较好，也属于高反光材料，对激光的吸收率较低，在20%左右。采用MOPA激光螺旋式焊接方式，焊接能量均匀，焊接点形状、熔深、牢固度一致性较好，外观平滑美观，无变形。焊接效果放大后如图2中右图所示，螺旋线焊接轨迹均匀，线条无虚焊，铝箔无变形，电池壳体背面无变色等不良情况，焊接牢固可靠，符合客户要求。

　　新能源纽扣电池顶盖的密封焊接

　　这个部位的焊接工艺有一定难度。纽扣电池顶盖是厚度为0.12——0.15mm的不锈钢材料，纽扣电池壳体与盖板连接处，加工后为厚度0.1mm的不锈钢材料。两块如此薄的材料进行密封焊接，且要求外观平整顺滑、无变形，对于传统焊接来说根本无法实现。

　　此工序焊接难点在于材料极薄，如果焊接工艺参数设置不当，功率过大容易直接击穿电池壳，伤到内部电芯且材料极易变形，热影响区大；功率小了无法形成熔池达到焊接目的。