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鋰離子動(dòng)力電池鋁極耳超聲波金屬焊接工藝

2021-04-15 16:02
鋰離子動(dòng)力電池鋁極耳超聲波焊接
新能源汽車(chē)動(dòng)力電池主要分為蓄電池和燃料電池兩大類(lèi) 。目前，鋰離子電池處于高速發(fā)展階段，主流的汽車(chē)廠商都在新能源汽車(chē)上采用鋰離子電池。為滿(mǎn)足不同種類(lèi)汽車(chē)的電壓，功率輸出需求，鋰離子動(dòng)力電池常以各種串，并聯(lián)方式組合成動(dòng)力電池包；因此，在制造動(dòng)力包過(guò)程中，需要將多個(gè)鋰離子動(dòng)力電池極耳（電流收集極）連接起來(lái)。多個(gè)鋰離子動(dòng)力電池極耳的連接，可以采用鉚接， 螺栓聯(lián)接和焊接等方式 。其中，鉚接和螺栓聯(lián)接的接頭可靠性不夠 ，可能因振動(dòng)而出現(xiàn)松動(dòng)，進(jìn)而造成電池包內(nèi)阻增大，出現(xiàn)熱失效等安全性問(wèn)題 。超聲波金屬焊接是一種固相焊接方法，焊件之間的連接是通過(guò)聲學(xué)系統(tǒng)的高頻彈性振動(dòng)以及在工件之間靜壓力的加持作用下實(shí)現(xiàn)的。焊件是在靜壓力及彈性振動(dòng)能量的共同作用下，將彈性振動(dòng)能量轉(zhuǎn)變成工件間的摩擦能、形變能和熱能，致使兩工件表面形成純凈金屬貼合、原子擴(kuò)散，從而達(dá)到摩擦焊接。在實(shí)際生產(chǎn)中，鋰離子動(dòng)力電池極耳超聲波焊接接頭由１組多個(gè)焊點(diǎn)組成，而焊接接頭質(zhì)量受焊接母材、焊頭表面狀況、加壓機(jī)構(gòu)氣路氣壓和焊接時(shí)間等因素的影響。超聲波焊接質(zhì)量好壞直接關(guān)系到鋰電池的整體性能、良品率及電池使用壽命。

超聲波金屬焊接原理： 
超聲波焊接是通過(guò)換能器將高頻電磁振蕩能轉(zhuǎn)換為相同頻率的機(jī)械振動(dòng)能， 再經(jīng)過(guò)變幅器、焊頭，將彈性機(jī)械振動(dòng)能均衡地傳遞到被焊工件上，工件在彈性振動(dòng)能和靜壓力的共同作用下將機(jī)械動(dòng)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(dòng)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(shí)現(xiàn)工件在固態(tài)下的焊接。

超聲波焊接在實(shí)際焊接過(guò)程中，既沒(méi)有電阻焊等方法的電流通過(guò)被焊工件，也沒(méi)有諸如電弧焊那樣的電弧產(chǎn)生，更不像激光焊那樣需要較大的能量將母材熔化，同時(shí)，超聲波焊接不存在受熱傳導(dǎo)與電阻率等因素的影響， 對(duì)于不同厚度的非鐵金屬箔、片都能有效地進(jìn)行焊接，尤其是保證對(duì)呂銅箔片的焊接質(zhì)量，更能突出其焊接優(yōu)勢(shì)。因此，超聲波焊接工藝在鋰電池生產(chǎn)中得到了廣泛應(yīng)用，已經(jīng)成為鋰電池行業(yè)中必不可少的焊接工藝。