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超聲波金屬焊接技術(shù)在電芯極耳焊接上的應(yīng)用
錳酸鋰或多元復(fù)合材料體系軟包電芯，單片有正、負(fù)兩個極耳（電極片），正極耳是鋁帶，負(fù)極耳是銅帶。傳統(tǒng)方法是單片電芯堆疊成模組后，將極耳與匯流鋁板用激光焊接的方式焊接成一體，由于銅和鋁物理化學(xué)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(zhuǎn)接的方法實現(xiàn)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復(fù)雜，不僅增加了成本，也有轉(zhuǎn)接帶來的產(chǎn)品質(zhì)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(chǎn)品生產(chǎn)規(guī)模的增大和技術(shù)水平的提高，對于模組制造提出了更高的標(biāo)準(zhǔn)和要求，因此需要研發(fā)一種低成本、高可靠性的焊接工藝，實現(xiàn)正、負(fù)極耳的焊接，并與模組連接。超聲波焊接技術(shù)可實現(xiàn)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(huán)保安全、焊接過程穩(wěn)定、所有焊接參數(shù)均可通過檢測傳感器和控制單元跟蹤監(jiān)控，不損傷工件等優(yōu)點，還能提高生產(chǎn)率，降低生產(chǎn)成本，因此在產(chǎn)品批量生產(chǎn)，生產(chǎn)工藝改進(jìn)過程中，采用了超聲波焊接技術(shù)，并研發(fā)了電芯極耳焊接超聲波焊接設(shè)備，滿足了質(zhì)量、成本和產(chǎn)量等方面的要求。
超聲波焊接是通過換能器將高頻電磁振蕩能轉(zhuǎn)換為相同頻率的機械振動能，再經(jīng)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(zhuǎn)換為工件間的摩擦功，其物理效應(yīng)表現(xiàn)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(xiàn)工件在固態(tài)下的焊接。
應(yīng)用電芯極耳焊接用超聲波焊接設(shè)備焊接銅極耳和鋁極耳，與傳統(tǒng)的激光焊接方式比較，由手工操作變?yōu)樽詣踊ぷ?，提高了生產(chǎn)效率，降低了操作人員的勞動強度；工作過程自動檢測，產(chǎn)品優(yōu)良率顯著提高；節(jié)約了人力和經(jīng)費，產(chǎn)生了巨大的經(jīng)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(huán)保。
