超聲波金屬焊接技術在電芯極耳焊接上的應用

2021-10-27 18:20

錳酸鋰或多元複合材料體係軟包電芯，單片有正、負兩個極耳（電極片），正極耳是鋁帶，負極耳是銅帶。傳統方法是單片電芯堆疊成模組後，將極耳與匯流鋁板用激光焊接的方式焊接成一體，由於銅和鋁物理化學性能存在差異，無法將銅極耳與匯流鋁板直接焊接在一起，因此要給銅極耳焊接一片鋁帶，通過轉接的方法實現銅極耳與匯流鋁板的激光焊接。該工序使得電芯前處理工序複雜，不僅增加了成本，也有轉接帶來的產品質量問題，可靠性降低。激光焊接接頭由人工檢測，效率低，而且檢測方式帶有一定的損傷性。

隨著產品生產規模的增大和技術水平的提高，對於模組製造提出了更高的標準和要求，因此需要研發一種低成本、高可靠性的焊接工藝，實現正、負極耳的焊接，並與模組連接。超聲波焊接技術可實現銅、鋁直接焊接，具有成本低、焊接時間短、不需要任何助劑、焊接無火花、無輻射、無煙塵、對人體幾乎無傷害、綠色環保安全、焊接過程穩定、所有焊接參數均可通過檢測傳感器和控製單元跟蹤監控，不損傷工件等優點，還能提高生產率，降低生產成本，因此在產品批量生產，生產工藝改進過程中，采用了超聲波焊接技術，並研發了電芯極耳焊接超聲波焊接設備，滿足了質量、成本和產量等方麵的要求。

超聲波焊接是通過換能器將高頻電磁振蕩能轉換為相同頻率的機械振動能，再經過變幅器、焊頭，將彈性機械振動能均衡地傳遞到被焊工件上，工件在彈性振動能和靜壓力的共同作用下將機械動能轉換為工件間的摩擦功，其物理效應表現為超聲波振動瞬間激活金屬晶格中的粒子，使金屬箔、片相接合處的分子相互滲透而牢固地連接，從而實現工件在固態下的焊接。

應用電芯極耳焊接用超聲波焊接設備焊接銅極耳和鋁極耳，與傳統的激光焊接方式比較，由手工操作變為自動化工作，提高了生產效率，降低了操作人員的勞動強度；工作過程自動檢測，產品優良率顯著提高；節約了人力和經費，產生了巨大的經濟效益；焊接過程中無輻射、無煙塵、不需要保護氣體，無有害氣體和粉塵排放，對人體幾乎無傷害，綠色環保。

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