王玉涛,庞 松,樊彦良,刘吉云

[中航锂电(洛阳)有限公司,河南 洛阳 471000]

在锂离子电池生产中,多层极耳之间、极耳与极耳引片之间、极耳与盖板之间的连接,经历了从机械铆接、电阻焊接、激光焊接到超声波焊接的发展历程。超声波焊接高速、高效且高自动化,在锂离子电池生产中的应用越来越多。

1 超声波焊接技术概述

超声波焊接机是利用超声波(频率在16 kHz以上)的高频振动能量,对工件接头进行内部加热和表面清理,并对工件施加压力来实现同种或异种金属连接的压焊方法[1-3]。超声波焊接的原理如图1所示。

图1 超声波焊接的原理Fig.1 The principle of ultrasonic welding

超声波焊接的过程为:通过上声极5向工件4输送超声波的机械振动能量,在下声极6上放置工件,并向工件施加压力;焊接时,压紧上、下声极之间的工件接触面,在静压力及弹性振动能量的共同作用下,经过摩擦、升温和变形,使氧化膜或其他表面附着物被破坏及碎化,完成焊接。

超声波焊接的特点有[1,4]:工件不通电,不外加热源,焊接过程趋近于冷焊接,不需要加焊剂,所需电能少,能耗较低;焊接区金属的物理和力学性能没有宏观变化,焊接接头的静载强度和疲劳强度较高,且稳定性好;被焊工件变形小,焊后无须热处理,焊接面清洁美观,焊后无需清理焊点;可与计算机配合使用,对焊接参数和数据进行记录、对焊接过程进行控制,实现信息化和自动化。

超声波焊接的主要焊接参数[5]有:超声波振动频率f、振幅A、静压力F、焊接时间t、功率W。……