楊彪， 劉福運(yùn)，2， 檀財(cái)旺，2， 林丹陽(yáng)，2， 宋曉國(guó)，2

(1.哈爾濱工業(yè)大學(xué)，先進(jìn)焊接與連接國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，哈爾濱 150001；2.哈爾濱工業(yè)大學(xué)(威海)，山東省特種焊接技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，山東 威海 264209)

0 前言

當(dāng)前社會(huì)的環(huán)境和能源問(wèn)題日益受到重視，傳統(tǒng)的內(nèi)燃機(jī)汽車消耗大量石油資源并造成嚴(yán)重的尾氣污染，發(fā)展更環(huán)保低耗的新能源汽車已經(jīng)成為行業(yè)風(fēng)向[1]，其中，電動(dòng)汽車的發(fā)展最為迅速。目前，許多著名汽車品牌如特斯拉、比亞迪、奧迪等都推出了電動(dòng)車型并取得了良好的市場(chǎng)反響。在電動(dòng)汽車中，動(dòng)力電池是核心部件之一。

動(dòng)力電池為汽車提供動(dòng)力，在很大程度上決定了汽車的使用性、可靠性和安全性。為了方便生產(chǎn)和維護(hù)，動(dòng)力電池一般采用模塊化設(shè)計(jì)，擁有最小的電池單元。通過(guò)若干單元的組配，可以滿足不同車型對(duì)電池組的輸出需要。無(wú)論是電池單元還是電池組，其生產(chǎn)制造的過(guò)程中都大量應(yīng)用激光焊接技術(shù)。

為了滿足車身輕量化的需求，動(dòng)力電池各部件一般采用鋁合金制造。鋁合金化學(xué)活潑性很強(qiáng)，表面極易形成氧化膜，而且線膨脹系數(shù)較大，導(dǎo)熱性能極強(qiáng)，在激光焊接時(shí)很容易產(chǎn)生爆點(diǎn)、氣孔和焊接裂紋等缺陷[2]。此外，部分電極材料還會(huì)使用銅，此時(shí)鋁-銅異種材料焊接還會(huì)產(chǎn)生由脆性金屬間化合物導(dǎo)致的低強(qiáng)、開(kāi)裂等問(wèn)題[3]。動(dòng)力電池的模塊化設(shè)計(jì)對(duì)于單個(gè)電池及電池組的焊接都提出了極高的要求，提高激光焊接的質(zhì)量對(duì)提升動(dòng)力電池的壽命和可靠性具有重要意義。文中以動(dòng)力電池中的激光焊接技術(shù)的應(yīng)用部位分類介紹了其發(fā)展現(xiàn)狀，并進(jìn)一步分析其發(fā)展方向。

1 激光焊接應(yīng)用位置

在動(dòng)力電池生產(chǎn)線中，首先需要制造電池單元，然后將多個(gè)單元組裝為電池組，最后為電池組添加冷卻等附加裝置并封入支撐箱體形成一個(gè)完成的模塊, 如圖1[4]所示。

圖1 動(dòng)力電池的模塊化設(shè)計(jì)

對(duì)于電池模組外部箱體，它是整個(gè)電池模組的承力部件，一般由若干型材拼接而成，其材料一般是5xxx或6xxx的鋁合金，也有部分型號(hào)采用鎂合金[5-6]。電池箱體的焊接以電弧焊或攪拌摩擦焊為主，具有成熟的技術(shù)示范和應(yīng)用推廣，如圖2[7]所示。然而，受制于設(shè)備成本、高裝配精度要求及鋁鎂合金高反射率等問(wèn)題，激光焊接技術(shù)在動(dòng)力電池厚箱體連接上并沒(méi)有特別廣泛的應(yīng)用[8-9]。

圖2 典型的汽車動(dòng)力電池箱體框架焊接過(guò)程

與電池箱體不同，動(dòng)力電池單元和電池組的制造采用1xxx系(1050,1060等)或3xxx(3003等)鋁合金，它們具有更好的可塑性、耐蝕性和導(dǎo)電性等性能。除了鋁合金，部分零件還會(huì)采用紫銅制造。這些零部件的厚度一般在1 mm左右, 其接頭形式主要包括搭接疊焊和對(duì)接，接頭尺寸較小，需要可達(dá)性好、加工精度高的焊接方法進(jìn)行連接。這時(shí)采用電弧焊或攪拌摩擦焊難以取得滿意的效果，而采用激光焊接具有較大的優(yōu)勢(shì)。激光熱源能量密度高、柔性高且可達(dá)性好，非常適合小尺寸電池零部件的加工[10]。對(duì)于鋁-銅合金高反射率的問(wèn)題，利用小型脈沖激光的高峰值功率可實(shí)現(xiàn)薄板零件的高質(zhì)量連接。激光焊接技術(shù)廣泛用于動(dòng)力電池的殼體、防爆閥、匯流排等零部件的加工過(guò)程[11]，如圖3[12]所示。

圖3 激光焊接在動(dòng)力電池行業(yè)的主要應(yīng)用

2 激光焊接應(yīng)用現(xiàn)狀

2.1 電池殼體與蓋板焊接

動(dòng)力電池的殼體和蓋板起到封裝電解液和支撐電極材料的作用，為電能的儲(chǔ)存和釋放提供穩(wěn)定的密閉環(huán)境，其焊接質(zhì)量直接決定電池的密封性及耐壓強(qiáng)度，從而影響電池的壽命和安全性能[13]。電池殼體主要采用Al3003鋁合金，其厚度一般在0.6～0.8 mm之間，一般采用小功率脈沖激光焊接。殼體與蓋板的連接位置如圖4[14]所示，該處的激光焊縫的主要質(zhì)量問(wèn)題是未熔透、氣孔和下榻，這些缺陷會(huì)降低電池的密封性。

圖4 動(dòng)力電池殼體與蓋板連接部位示意圖

未熔透和下塌產(chǎn)生的原因是采用了不恰當(dāng)?shù)暮附庸に?，通過(guò)工藝優(yōu)化可以解決。李林賀等學(xué)者[13]發(fā)現(xiàn)在脈沖峰值功率不變的情況下，焊縫熔深隨脈寬的增大逐漸增大，而只有脈寬超過(guò)某一臨界值時(shí)，控制熔深達(dá)到特定值即可保證耐壓強(qiáng)度達(dá)到行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)1 MPa。此外，許為柏學(xué)者[15]證實(shí)焊接速度過(guò)快會(huì)導(dǎo)致脈沖點(diǎn)搭接不良出現(xiàn)虛焊，焊接速度過(guò)慢會(huì)導(dǎo)致熱裂紋傾向增大，將焊接速度保持在10～20 mm/s 的范圍內(nèi)可以保證穩(wěn)定的熔深。在工藝優(yōu)化的基礎(chǔ)上，部分學(xué)者[16-17]采用脈沖波形優(yōu)化的策略進(jìn)一步控制熔深、優(yōu)化焊縫成形。通過(guò)改變脈沖激光在時(shí)域上的能量分布，能減少了燒損和裂紋，控制焊縫下塌，提升焊縫的承壓效果，如圖5[16]所示。

圖5 脈沖激光矩形波與預(yù)熱保溫波形焊接效果對(duì)比

針對(duì)氣孔問(wèn)題，李慶等學(xué)者[14]指出電池外殼與蓋板的厚度很薄，脈沖激光連接時(shí)處于熱導(dǎo)焊模式，氣孔主要是氧化膜或水汽分解導(dǎo)致的冶金型氣孔。通過(guò)優(yōu)化工藝，降低激光功率并提高焊接速度，氣孔率最多降低到1.1%。為了進(jìn)一步減少氣孔，單紹平等學(xué)者[18]和呂賢良等學(xué)者[19]提出采用振鏡激光代替脈沖激光點(diǎn)焊，利用匙孔對(duì)熔池的攪拌作用可以加快氣泡逸出，幾乎能完全消除密封焊縫的氣孔，如圖6[18]所示。

圖6 有無(wú)振鏡激光焊接焊縫對(duì)比

Zhou等學(xué)者[20]在優(yōu)化焊接工藝的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步研究了激光擺動(dòng)模式對(duì)于鋁合金接頭強(qiáng)度的影響。在常用的直線形擺動(dòng)、∞形擺動(dòng)和8形等模式中，8形擺動(dòng)的焊接接頭具有最高的抗拉強(qiáng)度，同時(shí)其焊縫區(qū)域晶粒明顯細(xì)化，如圖7[20]所示。

圖7 激光擺動(dòng)模式對(duì)接頭強(qiáng)度的影響

2.2 電池防爆閥密封焊接

防爆閥是確保電池安全的重要部件，可有效地防止電池?zé)崾Э貢r(shí)發(fā)生爆炸。當(dāng)電池內(nèi)部溫度異常，內(nèi)部壓力升高到1.0～1.2 MPa時(shí)，防爆閥在壓力作用下被動(dòng)開(kāi)啟排除內(nèi)部氣體，避免壓力過(guò)高造成爆炸。防爆閥在動(dòng)力電池的蓋板上，如圖8[21]所示，它是一種純鋁質(zhì)(1060或3003)圓形薄片，厚度在0.08～0.1 mm

圖8 動(dòng)力電池防爆閥焊接位置

之間。由于鋁材對(duì)激光的反射率高，且材料很薄，因此防爆閥在激光焊接過(guò)程中容易出現(xiàn)過(guò)燒穿孔或者炸孔，導(dǎo)致其失去控制電池內(nèi)部壓力的功能。

過(guò)燒缺陷出現(xiàn)的原因是鋁合金對(duì)激光反射率高，生產(chǎn)時(shí)往往采用較高的激光功率，而防爆閥的厚度太小，很容易熔穿。其解決方案通常是選擇合適的焊接工藝參數(shù)，控制熱輸入[22]。此外，楊晟等學(xué)者[21]提出調(diào)整脈沖激光的波形解決這一問(wèn)題。采用帶有前置尖峰并以指數(shù)形式衰減的波形，通過(guò)前置尖峰可以提高鋁材對(duì)激光的吸收率，而后續(xù)的指數(shù)衰減波可防止功率密度過(guò)高導(dǎo)致的穿孔，如圖9[21]所示。

圖9 前置尖峰的指數(shù)形式衰減激光脈沖波形

對(duì)于炸孔缺陷，耿立博學(xué)者[23]認(rèn)為它是由激光焊接過(guò)程中熔池內(nèi)的氣泡逸出所導(dǎo)致的。一方面，動(dòng)力電池蓋板和防爆閥是厚度很薄的沖壓件，加工時(shí)容易殘留沖壓油、清潔液等。在高功率密度的激光作用下，這些液體極易汽化并上浮到熔池表面，爆裂的同時(shí)產(chǎn)生大量飛濺并在焊縫表面留下凹坑，形成炸孔；另一方面，防爆閥的寬厚比一般可達(dá)30左右，焊接時(shí)極易產(chǎn)生熱變形翹曲，進(jìn)而導(dǎo)致它和頂蓋的裝配間隙中存在大量空氣。焊接時(shí)這些殘留空氣受熱膨脹，噴出熔池會(huì)進(jìn)一步加劇形成炸孔缺陷的傾向。為了解決這一問(wèn)題，一方面要加強(qiáng)焊前對(duì)蓋板和防爆閥的清洗，另一方面可以優(yōu)化焊接順序，采用預(yù)先點(diǎn)焊+縫焊的方式，通過(guò)點(diǎn)焊固定預(yù)防翹曲變形，減少炸孔缺陷，如圖10[23]所示。

圖10 防爆閥的優(yōu)化焊接順序(預(yù)先點(diǎn)焊+縫焊)

2.3 電池注液孔密封焊接

注液孔是預(yù)留在動(dòng)力電池蓋板上的一個(gè)圓形小孔。在動(dòng)力電池殼體與蓋板完成連接后，通過(guò)注液孔向殼內(nèi)注入電解液。注液孔的密封焊接又稱為焊PIN，實(shí)際生產(chǎn)中完成注液后要先用膠釘封住注液孔，然后在膠釘外覆蓋鋁質(zhì)PIN，把PIN焊接在蓋板上完成封口，如圖11[24]所示。經(jīng)過(guò)此工序電池內(nèi)部完全被密封起來(lái)，PIN的焊接質(zhì)量直接關(guān)系電池的密封程度，焊PIN不良會(huì)導(dǎo)致電池漏液、外觀不良等問(wèn)題。焊PIN過(guò)程中的主要缺陷是焊偏導(dǎo)致的成形不良及類似防爆閥的炸孔。

圖11 動(dòng)力電池注液孔密封焊接

鋁制PIN焊偏的問(wèn)題主要是由熱變形導(dǎo)致的。鋁制的PIN厚度很低，在激光熱源的作用下被迅速加熱。在冷卻過(guò)程中，已焊接區(qū)域由于應(yīng)力積累發(fā)生變形，未焊區(qū)域傾斜翹起，導(dǎo)致最終全部焊接后鋁PIN向一側(cè)翹起。馬可人等學(xué)者[24]通過(guò)優(yōu)化激光焊接順序解決這一問(wèn)題，將原本鋁PIN密封焊縫由閉合環(huán)縫形式轉(zhuǎn)變?yōu)槿c(diǎn)定位+縫焊的模式，大大降低了鋁PIN側(cè)偏的可能性。

2.4 電池極柱焊接

動(dòng)力電池上設(shè)置有正極極柱和負(fù)極極柱，用于電能的輸出及與外部電路的連接。其中，為了滿足高容量的使用需求，動(dòng)力電池一般需要串聯(lián)或者并聯(lián)成電池組使用，電池成組時(shí)其正負(fù)極柱與轉(zhuǎn)接塊之間的連接需要通過(guò)激光焊實(shí)現(xiàn)，如圖12[23]所示。

圖12 極柱的激光焊

電池極柱激光焊的主要問(wèn)題同樣是炸孔缺陷，其產(chǎn)生的原因和防爆閥的類似。極柱焊縫實(shí)質(zhì)上是鋁轉(zhuǎn)接塊和極柱的配合面，鋁塊孔直徑僅為6 mm左右，此處極易殘留沖壓油、清潔劑等雜質(zhì)。高能量密度的激光造成焊件溫度激增，導(dǎo)致極柱處殘留的雜質(zhì)快速汽化，氣泡逸出并克服熔池表面張力離開(kāi)熔池造成炸孔缺陷。在這一過(guò)程中，脈沖激光功率的快速變化進(jìn)一步增加了形成炸孔的趨勢(shì)。因此，除了加強(qiáng)焊前清洗，通過(guò)優(yōu)化激光功率變化也能減少炸孔缺陷。耿立博[23]將常用的“一道焊”方式更改為兩道焊，利用低功率的第一次焊接預(yù)熱材料并排出氣體，利用高功率的第二次焊接使熔深達(dá)到要求，如圖13[23]所示。

圖13 工藝優(yōu)化前后的激光功率變化曲線

2.5 極耳與匯流排的焊接

對(duì)于電動(dòng)汽車而言，單個(gè)電池?zé)o論是輸出能力還是容量都遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能支持行駛所需，實(shí)際驅(qū)動(dòng)汽車的是電池組。電池組由大量電池單元串、并聯(lián)而成，這其中核心部件是匯流排。匯流排又稱母排，它連接電池單元，將多個(gè)電池的輸出疊加到一處，因而可以滿足汽車動(dòng)力的高功率需要。匯流排與電池極耳的連接通過(guò)激光焊接實(shí)現(xiàn)，此處的焊接質(zhì)量將直接影響整個(gè)電池組的可靠性。在加工過(guò)程中，如果焊接不良，則會(huì)導(dǎo)致電池組內(nèi)部電阻增大，降低供電能力；如果焊接過(guò)度，則有可能對(duì)附近的電池殼體造成損傷，造成電解液泄露等問(wèn)題[16]。

動(dòng)力電池的極耳與匯流排一般是由鋁或銅材料制造而成，如圖14[25]所示，因此匯流排的焊接接頭形式一般是Al-Al同種或者Al-Cu，Al-Fe異種接頭。焊接時(shí)的主要問(wèn)題是氣孔、熱裂紋及異種金屬界面脆性金屬間化合物導(dǎo)致的強(qiáng)度降低[4]。

圖14 動(dòng)力電池極耳與匯流排的焊接接頭

部分學(xué)者[25-27]通過(guò)工藝優(yōu)化提升匯流排的焊接質(zhì)量，通過(guò)改變激光功率、焊接速度、光束傾角和離焦量能減少焊接缺陷并獲得良好的焊縫成形。對(duì)于鋁合金薄板件焊接，氣孔通常是熔池卷入保護(hù)氣或氧化膜分解析氫造成的。白健宇學(xué)者[25]證實(shí)通過(guò)加強(qiáng)焊接清洗并在合適的工藝區(qū)間內(nèi)增大焊接速度可以減少匯流排焊縫中的氣孔。

除了工藝優(yōu)化，也有學(xué)者致力于優(yōu)化激光光源本身的特性。黃易[28]和吳曉紅[29]對(duì)比了準(zhǔn)連續(xù)脈沖激光器和單模連續(xù)激光器的焊接效果，結(jié)果發(fā)現(xiàn)單模連續(xù)激光焊接效果要明顯優(yōu)于準(zhǔn)連續(xù)脈沖激光，采用單模激光具有更大的工藝窗口且效率更高。其原因是準(zhǔn)連續(xù)脈沖激光的焊縫本質(zhì)上是一個(gè)個(gè)單一焊點(diǎn)疊加而成，在相鄰焊點(diǎn)的重合處被熱量疊加，更容易產(chǎn)生氧化、氣孔和裂紋等問(wèn)題。而連續(xù)激光功率輸出穩(wěn)定，更容易獲得質(zhì)量均一的焊縫。然而，由于鋁、銅合金的反射率較高，脈沖激光的高峰值功率具有天然優(yōu)勢(shì)，為了達(dá)到相同的焊接效果，需要使用平均功率更高的連續(xù)激光和更好的光束質(zhì)量，因而會(huì)大大增加生產(chǎn)成本。

Grabmann等學(xué)者[30]放棄了常規(guī)1 064 nm波長(zhǎng)的脈沖激光器，轉(zhuǎn)而采用515 nm的綠光激光器焊接銅片。鋁、銅等高反材料對(duì)于短波激光具有更高的吸收率，因此能取得更好的焊接效果。

Zhu等學(xué)者[31]采用了大族激光推出的納秒級(jí)脈沖激光器，通過(guò)超快螺旋線掃描的方式焊接Al-Cu異種接頭，超短的激光脈沖能有效控制異種金屬的界面反應(yīng)。

針對(duì)Al-Fe體系的極耳與匯流排，筆者團(tuán)隊(duì)基于納秒脈沖激光器也實(shí)現(xiàn)了優(yōu)質(zhì)連接。其中，納秒激光的掃描間距對(duì)于Al-Fe異種接頭的強(qiáng)度有重要影響[32]。掃描間距直接影響了焊接接頭處的熱量積累，如圖15[32]所示，從而改變焊點(diǎn)處的熔深，進(jìn)而決定了界面處Al和Fe元素的混合程度和最終金屬間化合物的分布，接頭強(qiáng)度因此發(fā)生變化。此外，Shu等學(xué)者[33]還發(fā)現(xiàn)脈沖頻率與Al-Cu異種接頭中的氣孔率顯著相關(guān)，如圖16[33]所示，通過(guò)優(yōu)化脈沖頻率能減少焊縫中的氣孔缺陷，提升接頭的力學(xué)性能。為了進(jìn)一步調(diào)控異種金屬的界面反應(yīng)，提升Al-Fe接頭的力學(xué)性能，Niu等學(xué)者[34]提出了基于中間元素調(diào)控冶金反應(yīng)的思路，焊接時(shí)在Al-Fe接頭界面處加入Cu箔，異種金屬界面的冶金反應(yīng)體系由原先的Al-Fe二元變?yōu)锳l-Cu-Fe三元。Cu元素的存在能有效抑制Al和Fe元素在界面處的擴(kuò)散，減少脆性的Al-Fe金屬間化合物，提升接頭強(qiáng)度，如圖17[34]所示。

圖15 納秒激光掃描間距對(duì)焊接接頭的影響

圖16 脈沖頻率對(duì)焊接接頭的影響

圖17 中間調(diào)控元素Cu對(duì)Al-Fe接頭元素分布的影響

Asirvatham等學(xué)者[35]和Haddad等學(xué)者[36]分別在Al-Fe和Al-Cu搭接接頭連續(xù)激光焊接中引入光束擺動(dòng)來(lái)改善接頭質(zhì)量。擺動(dòng)激光能夠調(diào)制焊接區(qū)域的熱量分布，抑制界面的金屬間化合物層，并降低裂紋敏感性，如圖18[35]所示。擺動(dòng)激光焊接Al-Cu異種接頭的承載能力大大提升。

圖18 不同圓形擺動(dòng)幅度下Al-Fe搭接接頭承載力

Dimatteo等學(xué)者[37]調(diào)節(jié)了Al-Cu搭接接頭激光焊的光斑尺寸，如圖19[37]所示，發(fā)現(xiàn)減小光斑尺寸有利于降低熱輸入，從而抑制界面脆性金屬間化合物,可以在保證強(qiáng)度和導(dǎo)電性的基礎(chǔ)上減少界面缺陷。

圖19 光斑尺寸對(duì)Al-Cu異種接頭強(qiáng)度和導(dǎo)電性的影響

3 智能焊接技術(shù)的應(yīng)用

面向動(dòng)力電池的激光焊接問(wèn)題，通過(guò)各種工藝優(yōu)化可以顯著減少焊接缺陷。在此基礎(chǔ)上，通過(guò)擺動(dòng)光束、脈沖波形調(diào)制等激光技術(shù)的幫助還可進(jìn)一步提升焊接質(zhì)量。然而，這些前端優(yōu)化只能為動(dòng)力電池焊接產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供基礎(chǔ)支持，提高實(shí)際生產(chǎn)率，保證電池制造的連續(xù)性、一致性和高效性還需要依賴智能化焊接技術(shù)[38]。例如，動(dòng)力電池組在實(shí)際使用中通常還需要連接線路板,用于控制各個(gè)電池在統(tǒng)一頻率下工作。在裝配過(guò)程中，線路板難以直接觀察，人工操作無(wú)法精準(zhǔn)定位焊接位置。黃世晅學(xué)者[39]將機(jī)器視覺(jué)與激光，通過(guò)工業(yè)相機(jī)和機(jī)器學(xué)習(xí)算法代替人工識(shí)別定位焊縫，其定位誤差小于0.05 mm。動(dòng)力電池極耳與匯流排的焊接質(zhì)量對(duì)激光加工距離十分敏感，激光頭到焊接面距離的波動(dòng)容易導(dǎo)致虛焊，采用機(jī)器視覺(jué)測(cè)距實(shí)現(xiàn)精密跟蹤，保持加工距離不變，可以方便地解決這個(gè)問(wèn)題[40-41]。

除了可以代替人工完成焊接，智能化技術(shù)還能進(jìn)一步幫助控制焊接過(guò)程，提升焊接質(zhì)量。Seibold等學(xué)者[42]設(shè)計(jì)了一套閉環(huán)控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)能動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)Al-Cu搭接接頭脈沖激光焊接的等離子體發(fā)射光譜，依據(jù)光譜信息確定界面處鋁銅元素的混合情況。脈沖激光焊接時(shí)間的閉環(huán)控制過(guò)程如圖 20和圖21[42]所示，利用反饋系統(tǒng)動(dòng)態(tài)控制激光器的脈沖時(shí)間，在鋁銅界面過(guò)度混合時(shí)立刻結(jié)束脈沖，從而減少界面脆性金屬間化合物，提高接頭強(qiáng)度。

圖20 脈沖激光焊接時(shí)間

圖21 脈沖激光焊接時(shí)間的閉環(huán)控制過(guò)程

智能激光焊接技術(shù)在焊接缺陷的識(shí)別中也有重要應(yīng)用。在大批量生產(chǎn)時(shí)，動(dòng)力電池上各處焊縫很容易出現(xiàn)焊穿、焊偏、虛焊等缺陷。目前識(shí)別這些缺陷仍以人工檢測(cè)為主，存在檢測(cè)效率低和檢測(cè)精度差等問(wèn)題。智能化缺陷識(shí)別利用機(jī)器代替人眼對(duì)物體進(jìn)行檢測(cè)、測(cè)量、識(shí)別，具有高精度，高效率和檢測(cè)穩(wěn)定等特點(diǎn)。利用工業(yè)相機(jī)組成的視覺(jué)系統(tǒng)檢測(cè)電池極耳激光焊接的虛焊、焊偏、翻折等缺陷，其準(zhǔn)確率達(dá)到95%以上[43-44]。在動(dòng)力電池的外殼焊接[45-46]，防爆閥密封焊接[47]等多個(gè)加工過(guò)程中，智能化缺陷識(shí)別都有望取代人工檢測(cè)，進(jìn)一步推動(dòng)行業(yè)發(fā)展。

4 結(jié)束語(yǔ)

(1)目前動(dòng)力電池中激光焊接的主要問(wèn)題是氣孔、裂紋、成形不良、炸孔等焊接缺陷。這些缺陷導(dǎo)致電池組強(qiáng)度降低、密封性和導(dǎo)電性下降，引發(fā)電池爆炸、漏液和發(fā)熱等一系列安全問(wèn)題。針對(duì)這些問(wèn)題，大量研究著眼于工藝優(yōu)化，通過(guò)調(diào)整激光焊接的功率、脈沖寬度、焊接速度、離焦量等參數(shù)可以有效減少缺陷。

(2)在工藝優(yōu)化的基礎(chǔ)上，部分學(xué)者探索了激光光源特性對(duì)動(dòng)力電池焊接質(zhì)量的影響。激光脈沖波形、光斑半徑、光束路徑、激光波長(zhǎng)等光束特性對(duì)焊接質(zhì)量都有顯著的影響，能進(jìn)一步消除焊接缺陷。針對(duì)激光光源特性的優(yōu)化值得開(kāi)展更多的研究。

(3)隨著動(dòng)力電池市場(chǎng)和產(chǎn)業(yè)規(guī)模的擴(kuò)大，為了提升激光焊接的效率，推廣智能化技術(shù)是大勢(shì)所趨。前端的焊接工藝優(yōu)化和技術(shù)升級(jí)為動(dòng)力電池激光焊接的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)，而智能化技術(shù)則是其推廣和應(yīng)用的重要工具。以激光焊接路徑規(guī)劃、焊縫識(shí)別、缺陷識(shí)別、質(zhì)量監(jiān)測(cè)等為代表的智能化技術(shù)也是未來(lái)的研究熱點(diǎn)之一。