随着制造强国的国家战略推进，近年来我国在激光与装能装备领域不断创新发展，形成了一批处于国际先进水平的激光智能装备技术成果。
在锂电池制造领域，目前已广泛应用激光焊接、激光切割、激光清洗、激光打标等各类激光技术，其中激光焊接的技术壁垒较高，采用激光技术的电池制造工艺，可大幅提升电池安全性、可靠性、一致性，同时提升生产效率、降低制造成本等优势，已经成为锂电池制造过程中金属连接与密封的最优选择，广泛应用于极耳、转接片、集流盘、壳盖封口、密封钉、汇流排、线束、外框等焊接工序，是锂电池智能制造不可或缺的关键支撑技术。
近日，中国激光激光行业最权威的奖项之一——“2022中国激光金耀奖”获奖结果揭晓，武汉逸飞激光股份有限公司凭借“圆柱全极耳电池激光焊接智能生产线”，荣获“2022年中国激光金耀奖”新应用金奖，这是迄今为止锂电池激光装备领域唯一的金耀奖金奖项目。
逸飞激光自2009年起就开始投入圆柱全极耳电池制造工艺、技术和装备的研发，通过十数年的自主创新和工程经验积累，率先突破了全极耳集流体无损整形和集流盘激光焊接工艺技术，全面打通了圆柱全极耳电池规模化制造的路径。目前逸飞激光现已实现了集流盘焊接、集流盘与盖板焊接、合盖预点焊、壳盖封口焊接、密封钉焊接等全工序激光技术应用，推出了50/75/100/150/300PPM等多个产品系列的圆柱全极耳激光焊接智能生产线。基于逸飞激光在圆柱全极耳电池制造工艺上的创新引领，实现了大圆柱全极耳电池的规模化量产，为锂电池产业的发展注入了新的活力。
在圆柱全极耳电池制造领域，逸飞激光累计申请相关知识产权348项，已授权发明专利29项，经锂电池、激光、智能装备多领域专家综合鉴定核心技术达国际领先水平，并成功入选中国科协“2021‘科创中国？先导技术’百强榜，以此为核心基础，2021年逸飞激光成为了国家级重点支持“专精特新”小巨人企业。
01
全极耳成型：行星式揉平整形，颠覆传统认知，实现无损成型
逸飞激光相继开发平面压实、超声整形、机械揉平等多代全极耳成型技术，创造性的开发了公转与自转相结合的行星式揉平整形技术，变滑动摩擦为滚动摩擦，摩擦阻力降低40-60倍。可以根据正负极集流体厚度、卷芯直径、进阶量设计等，对行星式揉平头的直径、锥角与倒角阶梯等进行最优化设计，并结合无损整形数控系统，在正负极集流体许用应力范围值内，实现全极耳高速、无损成型，效率≥50PPM、精度±0.05mm，严格控制了因摩擦导致集流体受损、破裂产生的粉尘与颗粒。
02
全极耳连接：自适应精密激光焊接，严格控制温升，保障电池安全性
逸飞激光率先突破高反材料厚薄叠接自适应精密激光焊接技术，实现了铝和铜等高反材料厚薄叠接精密焊接，并将2mm热影响区内温升控制在80℃以内(低于隔膜热影响温度)，避免造成隔膜灼伤或热影响，通过激光焊接实现集流体与集流盘、正负极(盖板)全面积本材连接，是圆柱全极耳电池规模化生产与应用的核心技术支撑。
03
激光封口：高速旋转动态均衡焊接，产品与材料适应性强，保障质量一致性
传统18650、21700圆柱电池制造多采用机械封口方式，方形铝壳电池已经普遍采用激光封口方式。随着圆柱电池直径变大、壳壁变薄以及铝壳材料的使用，机械挤压或滚槽形成的密封结构长时间使用可能存在微渗漏风险，且需增加防腐材料制成的密封圈等结构件。逸飞激光自主研发高速旋转下的动态均衡焊接技术，以端盖为上定位基准面，适应铝壳、钢壳各类材料，兼容直径32mm以上、不同长度的大圆柱电池，实现50-450PPM的高速封口焊接。
04
成本与安全优势明显，动力、储能市场全面爆发，圆柱全极耳电池前景可期
圆柱全极耳电池的本质是将正负极集流体两端变成可以进行面接触的极耳，通过集流体与集流盘、正负极(盖板)的全面积连接，形成稳定的全极耳导电结构，使得集流体与正负极之间电流传输方式由传统的线传输变为面传输，从而大幅提升电池的导流面积和过电流能力，成倍地降低电池内阻和发热量，突破了圆柱电池难以做大的瓶颈，实现10C/6分钟快充，隐约已成为动力电池终极技术方向之一。
特斯拉于2020年9月向全球正式发布4680圆柱全极耳电池，目前正处于量产攻关阶段，预计将于2022年底-2023年量产。据特斯拉官方介绍，相比2170电池，4680大圆柱电池能量提升5倍，输出功率提升6倍，每千瓦时的成本降低14%，搭载该电池的车型续航里程可提高16%。在充电方面，在400V高压快充模式下将电量从10%充到80%仅需15min。
继特斯拉之后，宝马集团近日重磅官宣，将从2025年起率先在“新世代”车型中使用圆柱全极耳电池，专为‘新世代’车型电子电气架构设计的新型圆柱全极耳电池，可以使续航提升高达30%(WLTP)，并向宁德时代(300750.SZ)和亿纬锂能(300014.SZ)授予了价值超过百亿欧元的电池生产需求合同。而据宝马方面介绍，与第五代方形电池相比，宝马第六代电池(大圆柱全极耳)的体积能量密度将提升20%以上，成本可降低50%。
8月22日，厦门海辰储能科技股份有限公司(简称海辰储能)正式发布2022电池新品，重磅推出首款300Ah电力储能和大圆柱户用储能专用电池，并于2023年一季度，开启全球交付。海辰储能的判断是，基于在高速制造、产线投资以及产品灵活性、一致性、安全性等方面的综合优势，大圆柱电池未来将会统治小电池市场，因此，海辰储能重新定义户用储能场景下专用储能电池，其圆柱产品规格覆盖4680-46300，单体容量10-50Ah。
在极致成本实现上，海辰储能的大圆柱户用储能专用电池在单线资金投入上要远低于行业目前的其它规格电池，同时，通过在结构件、制造等非锂成本的优化，还可实现比传统方壳电池降本达10%。
05
十年磨一剑，大规模量产验证，逸飞激光助力圆柱全极耳电池创新突破与极致制造
13年的自主创新与工程经验积累，逸飞激光形成了完全自主知识产权的技术与产品体系，大幅简化了制造工艺、提升了装备自动化率。2017年，逸飞激光率先推出全球首条50PPM圆柱全极耳电池全自动生产线，实现单线≥1GWh的全自动规模化生产。2019年至今，逸飞激光继续加大核心技术与新产品研发力度，装备精度、效率取得新的突破，效率突破300PPM、良品率突破99.8%，大幅提升实现了整线实时检测与智能化控制水平，相继推出了50/75/100/150/300PPM等多个产品系列的圆柱全极耳激光焊接智能生产线，获得国内外众多主流电池厂商和新能源汽车厂商的高度认可，助力多家头部电池厂商累计建设圆柱全极耳电池产能50GWh。
逸飞激光现已形成高效、可靠、兼容性强、良品率高的圆柱全极耳系列装备，推出了实验室、中试小批量验证、规模化量产等各个阶段的专业化解决方案，引领了圆柱全极耳电池高端装备的发展，全面助力21/34/40/46/60等各个系列的圆柱全极耳电池真正实现创新突破与极致制造。
