如今，電池產(chǎn)品的要求越來(lái)越多樣化、復雜化：除了精 度、強度和最小顆粒組成外，工藝驗證和可追溯性同樣是重要的質(zhì)量標準。產(chǎn)品設計和焊接工藝參數的選擇對于確保高質(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)中的應用越來(lái)越多。
超聲波焊接機是利用超聲波( 頻率在16 kHz 以上) 的高頻振動(dòng)能量, 對工件接頭進(jìn)行內部加熱和表面清理, 并對工件施加壓力來(lái)實(shí)現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(guò)程趨近于冷焊接, 不需要加焊劑, 所需電能少, 能耗較低;焊接區金屬的物理和力學(xué)性能沒(méi)有宏觀(guān)變化, 焊接接頭的靜載強度和疲勞強度較高, 且穩定性好;被焊工件變形小, 焊后無(wú)須熱處理, 焊接面清潔美觀(guān), 焊后無(wú)需清理焊點(diǎn);可與計算機配合使用, 對焊接參數和數據進(jìn)行記錄、對焊接過(guò)程進(jìn)行控制, 實(shí)現信息化和自動(dòng)化。
超聲波焊接技術(shù)在鋰電池行業(yè)中的應用
在鋁殼電池制作中的應用
鋁殼電池( 疊片工藝) 在制作過(guò)程中，對于層數較多的極耳，需通過(guò)超聲波焊接機對多層極耳預焊，再將預焊后的極耳與蓋板極耳引片焊接起來(lái)。 若極耳層數較少，可直接對多層極耳與蓋板極耳引片進(jìn)行焊接，無(wú)需預焊;若蓋板極耳引片厚度較大，即使極耳層數較少，也需進(jìn)行預焊。 預焊起到整形的作用，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功率，功率最小的為 40 kHz/500 W, 功率最大的為 20 kHz/ 5500 W。 預焊時(shí), 可選擇功率較小的設備, 蓋板焊接時(shí)可選擇功率較大的設備, 為保證焊接質(zhì)量, 預焊和蓋板焊接所用設備應分開(kāi)選擇。 對于同于一臺設備, 可同時(shí)進(jìn)行預焊和蓋板焊接, 但要頻繁調整焊接參數, 易導致焊接效果不穩定。 焊接完成后, 需要使用拉力設備檢驗焊接效果, 根據測試結果對焊接參數進(jìn)行調整, 直至焊接效果最佳。
在軟包電池制作中的應用
軟包電池( 疊片工藝) 與鋁殼電池( 疊片工藝) 不同，在制作過(guò)程中，軟包電池需對多層極耳進(jìn)行預焊，再將極耳引片與預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。 整個(gè)過(guò)程分為極耳預焊和極耳引片焊接兩步。 軟包電池( 疊片工藝) 層數較少，可用功率較小的超聲波焊接機。軟包電池( 卷繞工藝) 需要將正、負極的極耳引片分別焊接在正、負極片上, 再進(jìn)行卷繞，形成單只電芯。 在此過(guò)程中，需用超聲波焊機進(jìn)行極耳引片焊接, 由于極耳引片較薄，可選用 800 W 左右的焊機焊接。
超聲波焊接技術(shù)被認為是一種環(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)濟性達到最佳，大幅降低了能量消耗 ，能量主要集中在要接合的區域，并且僅在實(shí)際焊接過(guò)程中消耗 。由于超聲波不需要預熱或待機循環(huán)，因此能夠有效利用能量 。并且超聲波焊接無(wú)需額外的輔助材料 ，不需要特殊的表面預處理。
