電池知識
鋰離子、磷酸鐵鋰、錳酸鋰、新能源
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鋰離子、磷酸鐵鋰、錳酸鋰、新能源
在鋰離子電池加工制造過程中,對焊接辦法與工藝的選用,將筆直影響電池的成本、質量、安全以及一致性。超聲波焊接是鋰離子電池制造中的一種緊要工藝,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,在鋰離子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,另一項緊要用途是為自動極片焊機和自動卷繞機配套超聲波焊接。這種工藝用于鋰電池極耳極片、鋰離子電池正負極、電池鋁箔鋁片、電池銅箔銅片、電池鎳片鎳網等焊接,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,鴻寶科技又研發出“軟包電池全自動加工線”和“鋁殼電池全自動加工線”,將超聲波焊接工藝引入加工流程。
上海驕成副總經理段忠福表示,超聲波焊接技術是非常專業的細分范疇,目前業內競品的功率約5.5-6KW,而上海驕成正在開發8KW的設備。此外,上海驕成還在焊接結構上進行研發,設備能焊接更厚(100層),焊接能力更強,旨在產品質量上讓客戶更放心,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專訪,他表示,“我們最早焊接的鋁絲,鋁絲焊得很漂亮,我們今朝設備有十幾臺了,2014年到今朝做了四年,超聲波焊接的電池數量上億了。”羅琳談到,超聲波鋁絲焊這個工藝是從半導體范疇引進過來的,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,傳統的焊接工藝十分耗時、容易失敗,也很難探測電池之間的連接、導體是不是存在問題,相比之下,鋁絲超聲焊擁有多個碾壓性優點。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探測要求。
據知道,目前國內的贏合科技、先導智能、無錫智思匯、科瑞科技、聲聯超聲、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在鋰離子電池超聲波焊接范疇也都有所布局。
超聲波焊接具有焊點牢固、焊點內阻小、無氧化痕跡、外形美觀等優勢;熔接時不萌生火花,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解決,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,熔接口整潔清潔。
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。”
值得留意的是,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,蓋板極耳引片厚度、材質,極耳引片厚度、材質,焊接面積,焊印形狀,焊接參數等多種因素的影響,所以鋰離子電池也會存在虛焊、假焊現象。
電池虛焊會導致電芯在使用過程中發生斷路、內阻大等問題,進而導致產品報廢嚴重影響加工效率。因此,鋰離子電池焊接質量測試是保證鋰離子電池焊接結構的完整性、可靠性、安全性和使用性的緊要手段。
據悉,近日上海驕成獲得寧德時代CATL超聲波焊接質量測試一體機批量項目訂單26套。據悉,上海驕成率先推出超聲波焊接質量在線測試一體機,打破傳統的電芯極耳焊接工藝的抽檢模式,達到每件測試,實現全檢,有效避免批量事故,提高產品品質。
當前,隨著我國新能源汽車財政補貼的逐步退坡,動力電池提質降本勢在必行,而鋰離子電池焊接質量測試的意義就越加凸顯。
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