如今，電池產品的要求越來越多樣化、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量標準。產品設計和焊接工藝參數的選擇對于確保高質量的生產水平和最高的工藝安全性起到決定性作用，具體取決于個別應用案例。
在鋰離子電池生產中, 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, 經歷了從機械鉚接、電阻焊接、激光焊接到超聲波焊接的發展歷程。 超聲波焊接高速、 高效且高自動化, 在鋰離子電池生產中的應用越來越多。
超聲波焊接機是利用超聲波( 頻率在16 kHz 以上) 的高頻振動能量, 對工件接頭進行內部加熱和表面清理, 并對工件施加壓力來實現同種或異種金屬連接的壓焊方法。
超聲波焊接的特點有 :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;焊接區金屬的物理和力學性能沒有宏觀變化, 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, 焊后無須熱處理, 焊接面清潔美觀, 焊后無需清理焊點;可與計算機配合使用, 對焊接參數和數據進行記錄、對焊接過程進行控制, 實現信息化和自動化。
超聲波焊接技術在鋰電池行業中的應用
在鋁殼電池制作中的應用
鋁殼電池( 疊片工藝) 在制作過程中，對于層數較多的極耳，需通過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。 若極耳層數較少，可直接對多層極耳與蓋板極耳引片進行焊接，無需預焊;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，市場上適合鋰離子電池行業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, 可選擇功率較小的設備, 蓋板焊接時可選擇功率較大的設備, 為保證焊接質量, 預焊和蓋板焊接所用設備應分開選擇。 對于同于一臺設備, 可同時進行預焊和蓋板焊接, 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，在制作過程中，軟包電池需對多層極耳進行預焊，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。 整個過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, 再進行卷繞，形成單只電芯。 在此過程中，需用超聲波焊機進行極耳引片焊接, 由于極耳引片較薄，可選用 800 W 左右的焊機焊接。
超聲波焊接技術被認為是一種環保技術。與熱接合工藝相比，超聲波焊接技術整體能耗降低了 75%，經濟性達到最佳，大幅降低了能量消耗 ，能量主要集中在要接合的區域，并且僅在實際焊接過程中消耗 。由于超聲波不需要預熱或待機循環，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處理。
