密封钉激光焊接—是方型铝壳锂离子电池在组装的最后一道工序，一般简称为焊PIN，是将开口化成后的电池封好胶钉，并在胶钉外覆盖铝质PIN，之后将PIN焊接在电池盖上进行封口，通过此工序电芯内部完全被密封起来，焊PIN质量关系电池的密封程度，焊PIN不良会导致电池漏液、析锂、电池外观不良等。
目前市场上存在的一些激光器类型：包括连续型激光器、IPG公司QCW激光器、以及主流的YAG激光器、复合激光器、环形光斑激光器。但是在密封钉焊接中，YAG激光器是目前大众首选。本文使用的焊PIN设备为IPG 1kW光纤激光封口机。
1.1焊缝质量
焊接后焊缝质量评价分为合格与不合格。不合格即不良类型的焊PIN，可分为两类，其一为外观不良，其二为强度及密封性不满足要求。外观不良主要表现在焊偏、砂眼（爆点）、焊PIN倾斜；焊接强度及密封不满足要求主要表现为熔深不达标、有裂缝或气孔，致使电池漏液。图1为焊PIN良品&不良品类型图片。
图1 焊PIN良品＆不良品类型
1.2 工艺分析
根据焊PIN不良品类型，分析导致焊缝质量问题的直接工艺原因，见表1。根据FTA分析将焊PIN不良归纳为外观问题及焊接强度问题，外观类主要讨论：焊接设备CCD拍照的准确性、保护气纯度与流速设置、焊接区域的清洁度、焊接的机械配合的方式；焊接强度及密封性主要讨论原材料的尺寸配合及铝材成分及焊接工艺参数设计。
表1 导致焊缝质量问题的直接工艺原因分析
1.3针对外观类问题的工艺优化
1.3.1 焊接设备CCD拍照的准确性
通过调整CCD拍照参数，改善自动循迹。CCD拍照用来采集焊接区域二维图像，通过图像采集系统中的三点定圆确定激光焊接轨迹及焊接位置，因此图形采集照片质量直接影响激光焊接轨迹。影响图片采集效果的因素主要有曝光度、灰度值和寻圆半径。只要对应调整上述参数，就能实现工艺优化。
适当提高曝光度可减少注液孔周围磨损对轨迹的误判，提高图片采集质量；通过调整曝光度值，可以筛选出最优方案来尽可能消除注液孔处的磨损对焊接轨迹的影响，增加曝光度可以增加焊缝与注液孔/PIN之间的明暗对比，使焊缝处的轨迹更加清晰，从而提高焊接轨迹定位的准确度。通过对比曝光参数为1.8、2.2、2.4、2.6的CCD采集图像如图2(a)～(d)，发现当曝光参数在2.4以上时可以有效消除注液孔处的磨损对焊接轨迹的影响，提高焊接轨迹定位的准确度。
图2 不同曝光度下的图片采集
在寻圆范围内通过灰度值的变化来确定焊接位置，参数的确定与曝光度有关；研究表明随着曝光参数的增加，焊缝与注液孔/PN之间的灰度值差值逐渐增加(图3)，说明增加曝光度可以增加焊缝与注液孔/PN之间的明暗对比,使焊缝处的轨迹更加清晰。在确定曝光度后，通过调整灰度值可寻找到最优的焊接轨迹，实验表明曝光度在2.4～2.6之间，灰度值在235以上时，图像清晰，误判最少。
