在鋰電池生產(chǎn)制造過程中，對焊接方法與工藝的選用，將直接影響電池的成本、質(zhì)量、安全以及一致性。超聲波焊接是鋰電池制造中的一種重要工藝，這種工藝主要是利用高頻振動波傳遞到兩個需焊接的物體表面，在加壓的情況下，使兩個物體表面相互摩擦而形成分子層之間的熔合。
其中，在鋰電池超聲波金屬焊接工藝中，電池極耳超聲波焊接主要分單點和多點焊接，另一項重要用途是為自動極片焊機和自動卷繞機配套超聲波焊接。這種工藝用于鋰離子電池極耳極片、鋰電池正負極、電池鋁箔鋁片、電池銅箔銅片、電池鎳片鎳網(wǎng)等焊接，銅箔為0.08mm左右，鋁箔為0.01mm左右，鎳、鋁片為0.1mm左右。
早在2012年，鴻寶科技就研發(fā)出“自動超聲波焊接線”，第一次使用了轉盤式的設計思維，將超聲波預焊、裁切、主焊等工藝整合在一起；之后的2015年和2016年，鴻寶科技又研發(fā)出“軟包電池全自動生產(chǎn)線”和“鋁殼電池全自動生產(chǎn)線”，將超聲波焊接工藝引入生產(chǎn)流程。
上海驕成副總經(jīng)理段忠福表示，超聲波焊接技術是非常專業(yè)的細分領域，目前業(yè)內(nèi)競品的功率約5.5-6KW，而上海驕成正在開發(fā)8KW的設備。此外，上海驕成還在焊接結構上進行研發(fā)，設備能焊接更厚（100層），焊接能力更強，旨在產(chǎn)品質(zhì)量上讓客戶更放心，并達到降本增效的目的。
鋁絲焊是超聲波焊接中的一種工藝，深圳微訊負責人羅琳在CIBF2018期間曾接受過電池中國網(wǎng)專訪，他表示，“我們最早焊接的鋁絲，鋁絲焊得很漂亮，我們現(xiàn)在設備有十幾臺了，2014年到現(xiàn)在做了四年，超聲波焊接的電池數(shù)量上億了。”羅琳談到，超聲波鋁絲焊這個工藝是從半導體領域引進過來的，之后特斯拉把這個工藝用在了電池上，“所以說它除了可以連線還有保險絲作用。”
星云電子負責人表示，傳統(tǒng)的焊接工藝十分耗時、容易失敗，也很難測試電池之間的連接、導體是否存在問題，相比之下，鋁絲超聲焊擁有多個碾壓性優(yōu)勢。汽車制造中對電池有諸多要求，新工藝由于采用鋁絲，可實現(xiàn)重復焊接，大大提高了可維修性和回收率，鋁絲還可以適應汽車對連接處的應力要求和拉力測試要求。
據(jù)了解，目前國內(nèi)的贏合科技、先導智能、無錫智思匯、科瑞科技、聲聯(lián)超聲、新宇智能、無錫睿特、深圳必能信、東莞華拓、泰迡斯、東莞矩華、深圳精鋒等設備企業(yè)在鋰電池超聲波焊接領域也都有所布局。
超聲波焊接具有焊點牢固、焊點內(nèi)阻小、無氧化痕跡、外形美觀等優(yōu)點；熔接時不產(chǎn)生火花，操作員安全放心，沒有煙味，不會造成空氣污染；所有焊接工件不需預先處理，不需焊錫、焊油等添加物就能熔接；焊接時間很短，一般在0.01-1S秒內(nèi)瞬間熔接完成；焊接溫度不超過其退火溫度，故不改變焊件的金相組織，熔接口整齊清潔。
不過，超聲波焊接也有一定的局限性，羅琳表示，“超聲波焊接最大的局限性在于，它對清潔度要求非常高，如果表面非常臟就焊接不上。”
值得注意的是，超聲波焊接效果也會受到電芯制作工藝（疊片或卷繞），單層極耳厚度、極耳材質(zhì)，蓋板極耳引片厚度、材質(zhì)，極耳引片厚度、材質(zhì)，焊接面積，焊印形狀，焊接參數(shù)等多種因素的影響，所以鋰電池也會存在虛焊、假焊現(xiàn)象。
電池虛焊會導致電芯在使用過程中發(fā)生斷路、內(nèi)阻大等問題，進而導致產(chǎn)品報廢嚴重影響生產(chǎn)效率。因此，鋰電池焊接質(zhì)量檢測是保證鋰電池焊接結構的完整性、可靠性、安全性和使用性的重要手段。
據(jù)悉，近日上海驕成獲得寧德時代CATL超聲波焊接質(zhì)量檢測一體機批量項目訂單26套。據(jù)悉，上海驕成率先推出超聲波焊接質(zhì)量在線檢測一體機，打破傳統(tǒng)的電芯極耳焊接工藝的抽檢模式，達到每件檢測，實現(xiàn)全檢，有效避免批量事故，提高產(chǎn)品品質(zhì)。
當前，隨著我國新能源汽車財政補貼的逐步退坡，動力電池提質(zhì)降本勢在必行，而鋰電池焊接質(zhì)量檢測的意義就越加凸顯。
