I. Kernprobleme bei der Massenproduktion großer zylindrischer 4680-Batterien: Innovation beim Dickkupfer-Vollpolschweißen
Blaue Laser und ringförmige Strahlen lösen Verarbeitungsherausforderungen hochreflektierender Materialien
Da 4680 große zylindrische Batterien zur Standardkonfiguration für hochwertige reine Elektrofahrzeuge werden, wird das Schweißen gestapelter mehrschichtiger Kupferfolien für vollständige Polanschlüsse zum primären technischen Engpass. Herkömmliche Infrarot-Faserlaser erreichen auf Kupfer nur eine Lichtabsorptionsrate von 3–5 %, was beim Schweißen häufig zu kalten Verbindungen, örtlichem Durchbrennen und massiven Metallspritzern führt. Wenn verstreute Spritzer in die Zellen fallen, besteht die Gefahr von Kurzschlüssen und thermischem Durchgehen.
Zwei Arten von Laserlichtquellen erreichten im Jahr 2026 die kommerzielle Massenproduktion:
1. VBP-Ring mit variablem Strahlprofil und einstellbarem Punktfaserlaser
Dieser Laser ermöglicht eine unabhängige Leistungseinstellung für den Zentralstrahl und den äußeren Ringstrahl. Der zentrale Strahl dringt in dickes Kupfer ein und bildet ein Schlüsselloch mit tiefer Durchdringung, während der äußere Ringstrahl die Oberkante des Schlüssellochs erweitert, um Blasen im Schmelzbad auszustoßen und verspritztes geschmolzenes Metall zurück zur Schweißnaht zu fangen.
Diese Lösung reduziert die Spritzerbildung beim Schweißen von einschichtigen 4-mm-Kupferschienen um 90 % und kontrolliert die Schweißporosität auf 0,3 %. Mittlerweile kann die Laserquelle über 95 % des reflektierten Laserlichts aushalten und verhindert so ein Durchbrennen der Laserquelle beim Dickkupferschweißen. Derzeit sind die Produktionslinien für 4680-Zellen von Tesla und führenden inländischen Herstellern zylindrischer Batterien vollständig mit Ring-Punkt-Laserschweißgeräten ausgestattet.
2. Inländischer kommerzieller blauer Laser
Blaue Laser bieten eine Absorptionsrate von 40–50 % auf Kupfer, 13-mal höher als Infrarotlaser. Sie können das Laminierungsschweißen von Hunderten dünner Kupferfolien an der Unterseite von 4680-Zellen ohne ultrahohen Leistungsaufwand durchführen und verhindern so, dass ultradünne Kupferfolien durchbrennen.
Nachdem Ende 2026 die Lokalisierung erschwinglicher blauer Laser im Kilowattbereich ausgereift ist, werden sie nach und nach herkömmliche Infrarotlaser für das Präzisionspunktschweißen von Polfahnen mit geringer Leistung ersetzen.
Im Vergleich zum Ultraschallschweißen, das früher weit verbreitet war und durch abgenutzte Schweißhörner mit einer maximalen Einzellinienproduktivität von nur 100 PPM eingeschränkt wurde, werden beim Ringpunktlaserschweißen keine Ersatzteile benötigt. Sein Produktionsrhythmus passt perfekt zu Hochgeschwindigkeits-Stacking-Prozessen und eignet sich daher ideal für Superfabriken mit Gigawattstunden (GWh) und Massenproduktionsanforderungen.
II. Hoch-Stromschienenschweißen für Power Packs: Reduzieren Sie den Widerstand für Hoch-spannungsstromkreise von Fahrzeugen, Laserschweißen ersetzt Bolzen-Befestigungsschema
Dicke Kupfersammelschienen zwischen Batteriemodulen sind für die serien{0}parallele elektrische Leitung sowie die Spannungs- und Temperaturmessung verantwortlich und bestimmen direkt die Schnellladeeffizienz und die Hochspannungssicherheit von Elektrofahrzeugen.
Herkömmliche Schraubenbefestigungen würden bei Langzeitvibrationen des Fahrzeugs zu lockeren Schrauben, erhöhtem Kontaktwiderstand und übermäßiger Wärmeentwicklung beim Schnellladen führen. Im Jahr 2026 übernehmen Hersteller neuer Energiefahrzeuge in großem Umfang die integrierte Laserschmelzschweißlösung für ganze Stromschienenpakete:
3000–6000 W leistungsstarke VBP-Ring--Punktlasergeräte führen überlappendes Autogenschweißen an 3–6 mm dicken Kupferstäben ohne zusätzliches Füllmetall durch. Die Schweißnaht bildet eine integrierte metallurgische Verbindung, die sich nie löst. Der Gesamtwiderstand des Hochspannungsstromkreises des Fahrzeugs sinkt um 15–22 % und unterstützt so ein ultraschnelles Laden mit einer 800-V-Hochspannungsplattform.
Die Produktionslinie ist mit einer CCD-Vision-Vorpositionierung mit einer Genauigkeit von ±0,05 mm ausgestattet, um Maßabweichungen der eingehenden Kupferstäbe automatisch zu kompensieren. Ein koaxiales Rauchreinigungssystem eliminiert winzige Kupferabfälle, die Kriechgefahr auf den Sammelschienenoberflächen verursachen können.
III. Zellversiegelungsprozess: Umfangsschweißung der oberen Kappe und Versiegelungsnagelschweißen
AI-OCT-System mit geschlossenem-Kreislauf eliminiert das Risiko von Flüssigkeitslecks
Nachdem prismatische Zellen und 4680-Zylinderzellen mit Elektrolyt gefüllt sind, wird die Lebensdauer der Batterien durch das Verschweißen von Dichtungsnägeln und das vollständige Verschweißen der Zelloberseitenkappen bestimmt. Winzige Nadellöcher in den Schweißnähten führen zur Verflüchtigung und zum Auslaufen des Elektrolyten, was zu Zellenausfällen führt.
High-End-Batterieproduktionslinien eliminierten im Jahr 2026 vollständig die Helium-Probenahme-Leckprüfung nach dem Schweißen und rüsteten auf das integrierte System von OCT Optical Coherence Tomography Scanning + AI Deep Learning Closed-Loop-Steuerung um:
1. Der Laserschweißkopf integriert ein koaxiales OCT-Scanmodul, das die innere Eindringtiefe der Schweißnaht in Echtzeit während des Schweißens mit einer axialen Präzision von bis zu 0,02 mm misst;
2. Das 1DCNN-BiLSTM-KI-Modell analysiert den Schlüssellochstatus sofort. Wenn eine unzureichende Eindringung (Kaltverbindung) oder eine übermäßige Eindringung (Durchbrennen des Gehäuses) erkannt wird, senkt oder erhöht das System die Laserleistung automatisch innerhalb von 20 Mikrosekunden, um Schweißfehler in Echtzeit zu korrigieren;
3. Alle Daten, einschließlich Eindringtiefe, Laserleistungsparameter und Schweißpositionen, werden zur dauerhaften Cloud-Speicherung in das MES-System des Werks hochgeladen und erfüllen so die vollständigen -Lebenszyklus-Rückverfolgbarkeitsvorschriften für Batterien, die von europäischen und amerikanischen Automobilherstellern herausgegeben werden.
Nach der intelligenten Aufrüstung sank die Ausschussquote bei der Heliumprüfung beim Zellversiegelungsschweißen um 95 %, wodurch die Notwendigkeit groß angelegter zerstörender Probenahmetests entfällt und die Produktionskosten erheblich gesenkt wurden. Darüber hinaus wird die Wärmeeinflusszone des Laserschweißens auf 0,2 bis 0,3 mm kontrolliert, wodurch Schäden an internen Separatoren und aktiven Materialien in den Zellen vermieden werden, die Lithiumausfällung während des Ladevorgangs unterdrückt und die Lebensdauer der Batterien verlängert wird.
IV. Gemeinsames Szenario für Energiespeicher und Personenkraftwagen: Präzises hermetisches Laserschweißen für Mikrokanal-Flüssigkeitskühlschalen aus Aluminiumlegierung von Batteriepacks
Mit der Verbreitung von 800-V-Hochspannungsplattformen für Elektrofahrzeuge und großen kommerziellen und industriellen Energiespeicherkraftwerken sind flüssige Kühlplatten aus Aluminiumlegierung zu Standardkomponenten für Batteriepakete geworden. Dichte, dünnwandige Mikrokanäle leiten die enorme Wärme ab, die beim ultraschnellen Laden entsteht.
Herkömmliches Hartlöten und Reibrührschweißen verformen leicht dünne Aluminiumplatten, verstopfen Strömungskanäle und verursachen Wasserlecks an den Schweißnähten. Autogenes Laserschweißen ist im Jahr 2026 zum bevorzugten Herstellungsverfahren für flüssige Kaltplatten geworden, mit folgenden Kernvorteilen:
1. Ultra-geringer Wärmeeintrag: Konzentrierte Laserenergie begrenzt die von der Hitze betroffene Zone auf 0,2 mm. Nach dem Schweißen von 1–2 mm ultradünnen Aluminium-Abdeckplatten beträgt die Gesamtverformung weniger als 0,05 mm, wodurch verhindert wird, dass Mikrokanalhohlräume gequetscht und blockiert werden.
2. Füllstofffreies Autogenschweißen: Das Grundmaterial Aluminium verschmilzt und bildet die Schweißnaht. Die Schweißnaht hat die gleiche Materialzusammensetzung wie das Substrat, ohne die Gesamtwärmeleitfähigkeit der Kühlplatten zu verringern. Schweißnähte halten Dauerwasserdruckprüfungen bis zu 5 bar stand;
3. Bequeme Nacharbeit: Tragbare Faserlaserschweißgeräte mit Wagen-führen lokale Reparaturschweißungen an beschädigten Strömungskanälen fertiger Batteriemodule direkt durch, ohne das gesamte Batteriepaket zu demontieren, wodurch die Wartungskosten nach dem Kauf-für Energiespeicherkraftwerke drastisch gesenkt werden.
Chinesische Laserhersteller haben spezielle Schweißarbeitsplätze für flüssige Kaltplatten auf den Markt gebracht, die die Laseroxidreinigung vor dem Schweißen, das hermetische Schweißen und die vorläufige Prüfung der Luftdichtheit nach dem Schweißen integrieren, um die Bearbeitung der Kaltplatten in einem Arbeitsablauf aus einer Hand abzuschließen.
V. Gesamtentwicklungstrends des Laserschweißens für Leistungsbatterien im Jahr 2026
1. Maßgeschneiderte Strahlformung: Fabriken verwenden nicht mehr durchgängig einzelne Gaußsche Strahllaser. Bediener können für verschiedene Prozesse frei zwischen Ringspots, Flat{2}}Top-Spots und Verbundträgern wechseln und dabei zwischen Anwendungen für das Schweißen von dickem Kupfer und dem hermetischen Schweißen von dünnem Aluminium unterscheiden.
2. Front-geladene Qualitätsinspektion: Die Qualitätskontrolle entwickelt sich von der Post-Stichprobeninspektion zur -Echtzeit--Prozesskorrektur. Die KI-Überwachung im geschlossenen -Kreislauf ist zu einer obligatorischen Zugangsschwelle für exportorientierte Batteriefabriken geworden, die ausländische Märkte beliefern.
3. Integrierte Verbundstoffprozesse: Doppelfunktionsgeräte, die Laserreinigung und Laserschweißen kombinieren, gehen in die Batch-Versuchsanwendung. Es entfernt Oberflächenoxid- und Ölverunreinigungen direkt vor dem Schweißen, vereinfacht die Gestaltung der Produktionslinie und reduziert die Auslastung der Fabrikhalle.
