如今，電池產(chǎn)品的要求越來越多樣化、復(fù)雜化：除了精 度、強(qiáng)度和最小顆粒組成外，工藝驗(yàn)證和可追溯性同樣是重要的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。產(chǎn)品設(shè)計(jì)和焊接工藝參數(shù)的選擇對(duì)于確保高質(zhì)量的生產(chǎn)水平和最高的工藝安全性起到?jīng)Q定性作用，具體取決于個(gè)別應(yīng)用案例。
在鋰離子電池生產(chǎn)中, 多層極耳之間、極耳與極耳引片之間、極耳與蓋板之間的連接, 經(jīng)歷了從機(jī)械鉚接、電阻焊接、激光焊接到超聲波焊接的發(fā)展歷程。 超聲波焊接高速、 高效且高自動(dòng)化, 在鋰離子電池生產(chǎn)中的應(yīng)用越來越多。
超聲波焊接機(jī)是利用超聲波( 頻率在16 kHz 以上) 的高頻振動(dòng)能量, 對(duì)工件接頭進(jìn)行內(nèi)部加熱和表面清理, 并對(duì)工件施加壓力來實(shí)現(xiàn)同種或異種金屬連接的壓焊方法。
超聲波焊接的特點(diǎn)有 :工件不通電, 不外加熱源, 焊接過程趨近于冷焊接, 不需要加焊劑, 所需電能少, 能耗較低;焊接區(qū)金屬的物理和力學(xué)性能沒有宏觀變化, 焊接接頭的靜載強(qiáng)度和疲勞強(qiáng)度較高, 且穩(wěn)定性好;被焊工件變形小, 焊后無須熱處理, 焊接面清潔美觀, 焊后無需清理焊點(diǎn);可與計(jì)算機(jī)配合使用, 對(duì)焊接參數(shù)和數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄、對(duì)焊接過程進(jìn)行控制, 實(shí)現(xiàn)信息化和自動(dòng)化。
超聲波焊接技術(shù)在鋰電池行業(yè)中的應(yīng)用
在鋁殼電池制作中的應(yīng)用
鋁殼電池( 疊片工藝) 在制作過程中，對(duì)于層數(shù)較多的極耳，需通過超聲波焊接機(jī)對(duì)多層極耳預(yù)焊，再將預(yù)焊后的極耳與蓋板極耳引片焊接起來。 若極耳層數(shù)較少，可直接對(duì)多層極耳與蓋板極耳引片進(jìn)行焊接，無需預(yù)焊;若蓋板極耳引片厚度較大，即使極耳層數(shù)較少，也需進(jìn)行預(yù)焊。 預(yù)焊起到整形的作用，有利于蓋板極耳引片與極耳之間的焊接。目前，市場(chǎng)上適合鋰離子電池行業(yè)使用的超聲波焊接機(jī)功率，功率最小的為 40 kHz/500 W, 功率最大的為 20 kHz/ 5500 W。 預(yù)焊時(shí), 可選擇功率較小的設(shè)備, 蓋板焊接時(shí)可選擇功率較大的設(shè)備, 為保證焊接質(zhì)量, 預(yù)焊和蓋板焊接所用設(shè)備應(yīng)分開選擇。 對(duì)于同于一臺(tái)設(shè)備, 可同時(shí)進(jìn)行預(yù)焊和蓋板焊接, 但要頻繁調(diào)整焊接參數(shù), 易導(dǎo)致焊接效果不穩(wěn)定。 焊接完成后, 需要使用拉力設(shè)備檢驗(yàn)焊接效果, 根據(jù)測(cè)試結(jié)果對(duì)焊接參數(shù)進(jìn)行調(diào)整, 直至焊接效果最佳。
在軟包電池制作中的應(yīng)用
軟包電池( 疊片工藝) 與鋁殼電池( 疊片工藝) 不同，在制作過程中，軟包電池需對(duì)多層極耳進(jìn)行預(yù)焊，再將極耳引片與預(yù)焊后的極耳焊接在一起，極耳引片與鋁殼電池的極柱功能相當(dāng)。 整個(gè)過程分為極耳預(yù)焊和極耳引片焊接兩步。 軟包電池( 疊片工藝) 層數(shù)較少，可用功率較小的超聲波焊接機(jī)。軟包電池( 卷繞工藝) 需要將正、負(fù)極的極耳引片分別焊接在正、負(fù)極片上, 再進(jìn)行卷繞，形成單只電芯。 在此過程中，需用超聲波焊機(jī)進(jìn)行極耳引片焊接, 由于極耳引片較薄，可選用 800 W 左右的焊機(jī)焊接。
超聲波焊接技術(shù)被認(rèn)為是一種環(huán)保技術(shù)。與熱接合工藝相比，超聲波焊接技術(shù)整體能耗降低了 75%，經(jīng)濟(jì)性達(dá)到最佳，大幅降低了能量消耗 ，能量主要集中在要接合的區(qū)域，并且僅在實(shí)際焊接過程中消耗 。由于超聲波不需要預(yù)熱或待機(jī)循環(huán)，因此能夠有效利用能量 。并且超聲波焊接無需額外的輔助材料 ，不需要特殊的表面預(yù)處理。
