专访霍尔激光董事长杨健:铜的焊接是新能源汽车的教科书级难题

在日前举办的“2022 ATC汽车智能制造技术周”上,广东霍尔激光科技有限公司(以下简称“霍尔激光”)携先进蓝光激光焊接技术亮相,公司董事长杨健在技术周主论坛上发表主题演讲,并在会后接受了《中国汽车报》记者的专访。

霍尔激光于2020年成立于广东佛山南海,为激光加工技术提供跨越激光光源品类的激光解决方案。虽然霍尔激光是一家年轻的企业,但核心技术来源于中科院,带头人杨健是国家高层次人才,团队拥有30年从事固体激光、半导体激光、光纤激光、非线激光频率变换经验,在新能源汽车相关的激光制造、激光焊接等领域具有深入研究。

杨健介绍,铜的焊接是目前新能源汽车电池、电机、电子封装领域的教科书级难题,霍尔激光正专注于突破这一行业卡脖子问题。据了解,传统内燃机汽车一般有10至25公斤的铜含量。相比之下,纯电动汽车含铜量大大增加,约有90公斤铜。随着新能源汽车销量呈爆发式增长,就需要大量的电动机、电池和传感器,并且需要大量的线束和终端,这一切都含有大量的铜。

在工业应用中,金、银和铜由于有良好的导电和延展,是非常好的材料。而铜比金更具导电,并且几乎与银具有相同的延展。高延展使铜易于成型为各种形状,包括薄箔和长线。高导电率也就是低电阻,从而节约能量,少生废热。与此同时,铜的价格相比金银仅是九牛一毛,因此,铜是大多数电气应用的首选材料。

但由于铜的超高导热和激光反射率,到目前为止在焊接时依然比较困难。比如使用传统红外激光器来焊接固态铜,因为铜对红外线的吸收率低,仅有5%的能量产生作用,剩余的95%的能量都被浪费,这样的低效率使得红外激光焊接铜的过程往往运行不稳定,不容易形成焊缝,且很容易飞溅和产生气孔,导致废品率很高。

相比之下,蓝光激光是一种理想的焊接有色金属特别是铜的方法。铜吸收蓝光的强度效率是吸收红外线的13倍,这就使工艺非常简单,可快速生产高质量的焊接效果。而且除了铜,蓝光激光还适用于多种材料,比如铝、钢、镍甚至黄铜(铜和锌组成的合金)。杨健说,蓝光激光是解决有色金属焊接瓶颈的最佳手段,而红外-蓝光激光复合焊能降低飞溅、气孔,改进焊缝成型。

例如新能源汽车锂离子电池,它是由多层非常薄的铜箔和铝箔组成的。为了产生电荷,必须用电解质将箔与箔分开,但是要收集电荷,必须将箔的末端连接在一起。尽管超声波焊接可以焊接这些箔,但是接头的质量较差。相比较而言,蓝光激光可以生成几乎无缺陷的箔焊缝。

杨健介绍,在国际市场,高功率蓝光焊接技术在2017年以后才刚刚开始出现,霍尔激光是国内较早开始从事蓝光焊接技术研究开发工作的企业。目前,霍尔激光面向不同领域开发出四大系列产品,包括新能源电机领域的300瓦蓝光激光焊接方案、新能源电池极耳焊接的红外-蓝光复合激光焊接方案、电子/微电子焊接的百瓦级光纤耦合输出蓝光激光模组,以及厚铜焊接/铜融覆的千瓦级红外-蓝光复合激光焊接/融覆方案。

杨健表示,霍尔激光在汽车零部件领域已经开始销售与交付,期待有更多合作伙伴了解蓝光激光,并能大胆拥抱新技术。而随着新能源汽车产业的蓬勃发展,未来蓝光激光的应用范围会更加广泛,霍尔激光将不断在产品交付中验证和提升技术水、扩大应用范围,与客户一起开发更适合客户使用环境的工艺设备,拓展蓝光激光的使用范围,助力新能源汽车产业迈向更美好的前景。

关键词: 新能源汽车 动力电池 节能环保 极端气候

来源: 中国汽车报
编辑:GY653

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