电动汽车和混合动力汽车中锂离子电池的触点激光焊接

电动汽车和混合动力汽车中锂离子电池的触点激光焊接

刊名：Prod.Eng.Res. Devel（英）

刊期：2015年第9期

作者：Philipp A.Schmidt et al

编译：孙坚

锂离子电池因被其高能量密度而在电动汽车上被广泛应用。由于在高电流时，单个蓄电池组只能输送几伏特电压，因此必须将电池串联起来，从而实现较高模块电压。为达到此目的，需要通过焊接将电池终端触点连接起来，即进行触点激光焊接。在开发高性能电池系统时，需要增加能量效率以维持更长的续驶里程。在锂离子电池触点激光焊接的过程中，应尽量降低锂离子电池之间接触的电损耗。通过改变电池焊接接触面积以及其在接合区域的几何形状和位置，可以减少触点激光焊接过程中的电损耗，但接触区域的任意改变有时会导致终端电池接缝的机械应力下降和产生细胞老化效应。

在激光焊接过程中，焊接接触面积是决定性的参数。但是在电池焊接过程中，焊接接触面积的增加会导致接触区域和锂离子电池触点的热输入量增加。如果这种热输入量太高，则电池细胞可能被损坏。因此，电池制造商为电池触点设置的最大允许温度为8℃。

改变接触区域的几何形状会减少高电压电池内触点的机械应力，因此应尽量以减小电触点的机械应力为目标来优化焊缝接触区域的几何形状。本文利用遗传算法（GA）计算电池最佳焊缝形状，使用有限元模拟评估其力学性能。

为了验证所优化的最佳焊缝结构，设计了电池试验样品，并比较其不同焊缝结构的机械应力。通过试验进一步验证表明，优化后焊缝形状的机械应力小，电池的能量密度更高。