由ESPlaza長時儲能網主辦、湖州工業控制技術研究院+浙江綠儲科技有限公司聯合主辦的第二屆中國長時儲能大會在浙江湖州盛大召開，南京帝耐激光科技有限公司董事長龔傳波出席會議，介紹了激光焊電堆及自動化生產線技術。

▲龔傳波

       南京帝耐激光科技有限公司位于南京經濟技術開發區，公司于2013年11月07日設立，注冊資本1007萬，公司是由中國科學院上海光機所，紅塔集團投資建立的一家高科技公司，致力于激光設備研發、生產和銷售。

       南京帝耐激光于2019年涉足液流儲能領域，這一轉型得益于美國專家的引薦，使其專注于液流儲能焊接技術的研發。起初，南京帝耐的激光焊技術局限于多孔膜和導電碳素雙極板的焊接，但隨后成功攻克了全氟磺酸膜及高碳含量雙極板的激光焊接的其他多種高難度焊接材料的焊接難題，甚至實現了全碳板的激光焊接。

目前，帝耐激光是首家實現激光堆疊焊接電堆也是唯一一家整堆堆疊激光焊接量產型企業。其優點如下：

1）可根據客戶的電堆特點設計雙極板跟流場框的焊接結構；

2）可根據客戶的電堆特點設計質子膜跟流程框的焊接結構；

3）可根據客戶電堆特點設計適應自動化量產的蓋板結構；

4）可根據客戶電堆特點設計進出液口的結構，這個結構經過激光焊接，使其不能相互串液；

5）可根據客戶電堆特點，設計流程框的堆疊焊接結構，雙方協商確定子堆堆疊的數量，子堆堆疊的碳氈堆放取舍確定子堆相互之間如何疊加整堆；

6.）可根據客戶的要求，提供客戶需要的流程框材料，這種材料滿足客戶的材料要求，也能滿足激光堆疊焊接的要求，；

7）可根據客戶電堆特點，提供全氟磺酸膜跟流程框焊接的中間介質，這種介質滿足客戶的產品性能要求。

在液流儲能領域，塑料焊接技術的發展經歷了幾個顯著的階段。首先，第一代技術被稱為機械固定法，這種方法主要依賴于螺栓、螺桿以及密封圈來實現固定。然而，這種方法存在兩個主要問題：一是耗材成本高，二是由于注塑的PB板框內部存在熱應力，當發生局部微變形時，如果密封圈未能相應變形，就可能導致滲漏。這一問題在整個行業中都普遍存在。

接著是化學固定法，它使用膠水進行粘合，這種技術在液流電池里主要問題一是耗材，二是環境導致膠跟板框材料變形不一致導致的外漏或者內漏，三是膠加熱容易堵塞流道

第三種方法是金屬加熱法，也就是熱板焊接，但這種方法同樣存在熱應力的問題。在不同的溫度環境下，熱應力的釋放會導致翹曲變形，進而引發滲漏。

龔傳波認為：“目前，許多蓋板采用超聲振動波焊進行固定。但在此，我個人更傾向于推薦使用激光密封焊來解決蓋板的問題。因為蓋板密封焊接，電解液會相應的流道里流動，如果蓋板沒有密封焊接，電解液會從阻力小的地方溢出。

目前，焊接技術領域包含了軌跡焊、準同步焊接、滾珠焊接及同步焊接等多種技術。龔傳波指出，滾珠焊接存在兩大明顯缺陷：一是其焊縫寬度有限，難以應對大焊縫的焊接挑戰；二是它對柔性質子膜焊接較差，在處理離子膜時容易產生褶皺，這對于批量生產而言尤為困難。當然，如果能夠找到方法有效解決滾壓過程中膜邊角褶皺的問題，滾珠焊接仍然不失為一種可考慮的選擇。

在液流儲能領域，塑料焊接材料主要以PE、PP和PVC為主導。龔傳波建議采用同種材料進行焊接，以避免潛在的問題。這三種材料，包括添加了30%玻璃纖維的PP材料，在液流儲能領域極為常見。

純PP作為流場框，具有重量輕、耐腐蝕及成本低廉等優勢；然而，它也存在縮水性和易變形的不足，這可能導致后期裝配時的一致性問題。通過加入玻璃纖維，可以有效緩解變形問題。

在注塑工藝中，PP加玻纖的均勻性被視為至關重要。如果材料分布不均，將直接影響焊接的最終效果。

▌石墨雙極板和PP板焊接

▲雙極板焊接機

液流儲能電堆的雙極板和流程框激光焊接，可以有效解決密封性問題，激光焊接屬于瞬時加熱，融化，固化，焊接區域熱應力小，整體板框不變形等都多優點，且焊接效率是傳統的熱板熱熔膠的5倍以上，是傳統的鋪密封圈的5倍效率以上，是液流儲能最新的密封技術。

龔傳波介紹：“我們焊接的PP板與石墨含量高達86%的材料，焊接完成后，我們進行了氣密性測試。在測試中，我們施加了內壓，客戶的要求是達到20KPa即可，但我們的產品最終承受住了55KPa的壓力才發生破裂，而穩定承受的壓力則達到了36KPa。在多次測試中，我們的產品從未出現過問題。”

▌膜焊接

▲隔膜激光焊接機

龔傳波介紹：“在完成質子膜材料焊接后，我們進行了撕裂測試，結果材料本體被撕裂，但焊接部位卻完好無損，這充分驗證了激光焊接的牢固性與可靠性。此外，焊接后的全氟磺酸膜經過我們長時間的浸泡測試后，依然表現出色，無論是氣密性測試還是材料浸泡測試，都毫無問題。我們成功克服了電解液長時間（甚至長達數月）浸泡可能帶來的挑戰，確保了焊接后的全氟磺酸膜依然性能卓越?！?/p>

▌整堆焊接

▲電堆疊加激光焊接機

南京帝耐國內首創激光焊接液流儲能電堆疊加焊接，整套設備具有智能化，高精度，整機自動上料，自動識別位置，自動壓裝，自動焊接等系列特點。

龔傳波介紹：“帝耐焊接在全球范圍內率先實現了整堆焊接的成功，并將其推向量產化，同時，我們還致力于為客戶節約成本。經過帝耐激光焊接，碳氈、膜以及雙極板都完美融合，且沒有使用任何密封圈或其他額外材料。這種焊接方式不僅牢固，而且難以拆解，充分展現了帝耐激光焊接技術的卓越性能。”

如今，帝耐激光電堆自動化產線已覆蓋至雙極板裁剪機、碳氈（碳布）裁剪機、離子膜裁剪機、端板裁剪機，雙極板激光焊接機、離子膜激光焊接機、離子膜涂膠機、AB板激光焊接機，激光疊加焊接機，壓裝機、激光封裝機，熱板封裝機、整堆氣密檢測儀，單節電池氣密檢測儀，離子膜檢漏儀，熱熔機、隔膜檢漏儀等設備，具備液流電池生產設備設計、制造、交付能力。