申报项目：

刀片电池双边同时焊接激光系统

用于新能源锂电池组装段电池壳体和正、负极顶盖封口焊接。适用于激光封口侧缝焊，兼容任意厚度壳体和顶盖。

产品特点

刀片电池激光双边同时焊接机是电池顶盖封口激光焊接工艺技术在锂电池制造中成熟应用。利元亨针对刀片电池侧焊自主研发的PSO激光焊接技术+CNC空间轨迹控制技术+高精度双头同时焊接七轴插补系统，可以精准控制环形光斑激光器在刀片电池高速旋转焊接中的焊接准确性。同时机械结构采用前后双激光头进行同步耦合焊接，刀片电池一次夹装，旋转治具轴前后共用，减少了设备内部结构和产品加工步骤。本设备最大焊接速度可达400mm/s，兼容产品尺寸300-1200mm，可实现刀片电池的高速高精度焊接，助力电企业提升产品品质和批量生产效率。

本设备集成多种核心技术：

PSO焊接技术；

·多轴CNC空间轨迹控制技术；

·可调光斑环形激光器；

·集成Lyric Robot数字孪⽣技术；

·总线分布式智能⼀体化解决⽅案；

·集成激光焊接⼯艺库；

·支持激光焊接⼯艺库速换型、⼯艺定制；

·长期持续的⼯艺、控制能⼒升级。

所加工产品表面光亮平滑，熔深熔宽一致性高。

产品创新

1、焊接机械结构技术突破

长电芯为长条结构，最大长度可达600mm，变形量大，焊接难度高。利元亨针对长电芯封口技术进行深度开发，通过采用不同的封口焊接机构以及多轴高速高精度控制系统，支持激光焊接工艺库快速换型，实现两端稳定封口焊接，可提供卧式侧焊、立式侧焊、顶盖旋转焊接、顶盖双边同时焊接等多种焊接结构，满足客户定制化需求。

2、激光一体化控制方案突破

利元亨长电芯激光焊接控制系统采用激光一体化控制方案，涵盖PSO控制、视觉控制、逻辑控制、MES交互控制、高速运动控制等，通过工业级总线连接各个功能器件进行实时控制。通过TCP/IP通讯与生产服务器进行数据交互，实现工厂级远程运维、数据交互、视觉图像上传等需求。针对长电芯的激光PSO控制和高速运动控制，利元亨采用深度开发的数控系统平台作为核心控制单元，实现了控制方案自主化、国产化。

3、PSO激光控制技术突破

在长电芯锂电池生产过程中，矩形铝壳拐角部分因激光焊接速度与激光能量关系的变化而导致拐角处焊穿、熔融堆积等情况，造成电池的质量难以控制。利元亨针对锂电池激光焊接工艺技术瓶颈，对激光焊接铝合金的焊接拐角缺陷产生进行机理分析，并综合考虑机构刚性、结构重心、高速动态稳定性及精度等因素，采用PSO（位置同步输出）激光能量控制技术，可在焊接速度变化处、直线焊接段和弧角焊接段，实现激光能量均匀作用在待焊接物体上的自适应控制，完成高速稳定的激光焊接，使整体焊缝均匀一致，解决焊接过程中因拐角速度不均匀造成焊接质量不稳定的行业难题。利元亨PSO激光控制技术，将行业稳定运行的锂电池顶盖封口焊接速度从200mm/s提升到300mm/s以上，产品良率达到99.5%以上。

值得一提的是利元亨PSO激光控制技术搭配环形光斑激光器和双波长激光器方案已成功进入锂电池生产头部企业。

4、激光焊接视觉技术突破

利元亨激光焊接视觉技术，包括焊前焦点视觉监控、焊接过程监测全覆盖，实现交付产品零缺陷，可将生产良率由98%提升到99.5%以上。

市场情况

本项目研制的锂电池激光焊接装备，主要用于生产壳体壁厚0.3mm-0.6mm，顶盖厚度1.5-2mm，材料为3003铝合金的锂电池产品，同类产品的技术参数与国内外行业进行对比，如下表所示：

1、市场竞争优势

（1）技术领先，市场占有率高。

本项目研发了同步多轴联动插补与激光焊接一体化控制技术及装备机构、基于位置同步输出的焊接过程控制（PSO）技术、基于2D/3D混合视觉识别焊接质量检测技术，实现了激光焊接生产的高质高效高稳定性。激光技术是装配设备中的核心技术，2020年，利元亨电芯装配设备销售额占同类设备市场规模的比例大约为16.53%（数据来源于GGII），市场占有率较高。

（2）持续的高研发投入和丰硕的研发成果，加强了市场竞争力。

利元亨于2021年在科创板成功上市（股票代码：688499），在2018 年-2020年研发投入分别为7306.6万元、1.26亿元、1.64亿元，占同期营业收入的比例分别为10.91%、14.10%、11.47%，详见附件7-6。截止至2020年底，拥有 949 名研发技术人员，与华中科技大学、广东省智能制造研究所等各大高校、科研所进行“产、学、研”合作，聘请中国工程院毛明院士担任技术顾问，聘请德国汉堡科学院张建伟院士为外籍科学家。目前已获批设立博士后科研工作站、广东省博士工作站。截止2021年12月31日，利元亨国内专利布局1758项，国外33项，并参与了12项国家标准、1项行业标准和3项团体标准的建立。目前已通过知识产权管理体系认证，并获得国家知识产权优势企业。

2、产生的经济效益

根据GJB 7688-2012 标准定义，该产品技术成熟度达到9 级，已实现成果转化及产业化。本项目技术主要形成以下设备：

表2 本项目技术转化的设备

技术成果先后在宁德时代、比亚迪锂电池、宁德新能源、欣旺达新能源、蜂巢能源科技等锂电池行业头部企业推广应用。