曹瑜琦

(北京华特时代电动汽车技术有限公司，北京 101300)

环境污染和能源危机日益显现，发展新能源汽车，实现绿色出行是社会可持续发展的重要途径。电动汽车是新能源汽车的热点研究领域，其普遍采用锂离子动力电池作为储能单元。为满足电动汽车的不同容量和功率需求，锂离子动力电池单体通过不同的串并联关系，组成动力电池包。锂离子动力电池正极极耳材质为铜(铜合金)，负极极耳材质为铝(铝合金)，锂离子动力电池串联时，需要将正极极耳与负极极耳焊接在一起，也就是实现铜/铝异种材料焊接。

超声波焊接是利用超声频率的机械振动能量在静压力的共同作用下，连接被焊材料的特殊焊接方法。金属超声波焊接时，既不向工件输送电流，也不向工件引入高温热源，只是在静压力下将弹性振动能量转变为工件之间的摩擦功、形变能及随后有限的温升。接头间的冶金结合是在母材不发生熔化的情况下实现的，因而是一种固态焊接。

目前，有不少研究者对铜、铝超声波焊接进行了研究。D. Lee等通过有限元仿真，发现在0.2 mm铜/铝超声波焊接过程中，焊接时间为0.2 s时，工件界面的温度为200 ℃，远低于材料熔点[1]。Chen等采用红外热像仪测量1 mm厚铝合金超声波焊接工件表面温度达到300 ℃，并且测量焊接接头显微硬度发现，存在热影响区[2]。显然，在超声波焊接过程中，工件的温升有限，远未达到被焊材料的熔点。王军等[3]对铝片-铜管超声波焊接的塑性变形及原子扩散进行研究发现，工件材料塑性变形、机械嵌合及原子扩散共同影响铝/铜焊接接头的质量。……