电动汽车电池异种激光焊接研究进展如何？

电动汽车电池系统是由不同材料制成的复杂组件，其中电池芯通过数千个互连接头连接。

每个接头都会影响整个电池系统的功能和效率，因此连接过程至关重要。激光焊接由于其非接触性、高能量密度、对热量输入的精确控制以及易于自动化，被认为是电动汽车电池制造的理想选择。

然而，电池片和互连中使用的不同材料的不相容热物理性质对实现完全冶金结合提出了重大挑战。此外，不良焊接微观结构的形成，如硬脆金属间化合物，严重破坏了电池接头的结构、电气和热特性。本文综述了钢-铜、钢-铝、铝-铜和钢-镍异种激光焊接的基本困难和最新进展，以及电动汽车电池组制造中的一些潜在接头组合。

在电动汽车电池组中，焊接接头涉及低厚度材料，焊接过程通常在搭接、圆角或点配置中进行。不同材料的热物理性质的差异使得很难获得没有大量裂纹和孔隙的完整冶金结合。此外，在焊接界面形成硬脆金属间化合物大大降低了电池的电容量和结构性能。

薄弱接头无法承受恶劣的驾驶环境、动态负载、振动和可能的碰撞，甚至可能因短路而引发火灾。IMC的存在还由于其导电性低而加剧了充电和放电循环期间产生的热量，从而加速了电池的降解过程。

此外，还应考虑由于IMC的存在而导致腐蚀的可能性，这会进一步恶化接头性能。大气腐蚀、局部腐蚀、裂缝腐蚀、点蚀和电偶腐蚀是最常见的腐蚀类型。腐蚀不仅会降低接头的机械性能，还会增加连接电阻。

总之，电动汽车蓄电池系统中的适当接头必须满足以下要求：低电阻、良好的强度、高抗疲劳性、低腐蚀风险。引线键合、电阻点焊、超声波焊接和激光焊接是电动汽车电池制造中研究最多的连接技术。每种方法都有其优点和局限性，并根据所涉及材料的电池类型、特性和厚度使用。

激光焊接是一种高效的熔焊技术，具有创建狭窄热影响区和小目标变形的优点。与电动汽车电池组制造的其他主要焊接技术相比，激光焊接的接触电阻最低，接头强度最高。激光焊接有可能用于所有三种类型的锂离子电池，但不同材料之间较差的冶金亲和力通常限制了激光焊接过程，并导致潜在缺陷，如有害金属间相的形成和裂纹敏感性。

在钢-铜激光焊接中，熔融温度和热导率的差异使得在这些系统中获得完整的冶金结合非常具有挑战性。通过优化焊接工艺参数，可以改善接头性能。此外，不同夹层和涂层对改善接头性能的适用性是最近一些研究的主题。

总之，本文全面综述了电动汽车电池系统中最常见接头组合的异种激光焊接，包括钢-铜、钢-铝、铝-铜和钢-镍。讨论了基本的冶金和结构挑战，并强调了工艺优化的最新发展，为进一步研究该主题提供了基础。