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影響鋰電池極耳超聲波焊接穩(wěn)定性的因素

2022-02-16 16:14
目前超聲波金屬焊接機(jī)在鋰電池行業(yè)應(yīng)用廣泛，是鋰電池極耳連接的主要工藝方法，通過(guò)分析影響超聲波焊接穩(wěn)定性的基本因素，并提出提升焊接穩(wěn)定性的方法，來(lái)保障超聲波焊接的一致性。

影響超聲波焊接穩(wěn)定性的主要因素


1超聲波金屬焊接機(jī)的穩(wěn)定性
極耳超聲波焊接過(guò)程中，設(shè)備本身的不穩(wěn)定性將直接導(dǎo)致焊接本身較大的差異化。

2焊接氣源的穩(wěn)定性
在超聲波焊接過(guò)程中，焊接氣源壓力波動(dòng)較大，導(dǎo)致焊接壓力不穩(wěn)定。因?yàn)楹附訖C(jī)與自動(dòng)化設(shè)備集成在一起，焊接設(shè)備的氣源與自動(dòng)化設(shè)備上面的各種氣缸的氣源共用。所以，為保障焊接機(jī)氣源的穩(wěn)定性，需將焊接設(shè)備的氣源與自動(dòng)化設(shè)備的氣源分開(kāi)，單獨(dú)為焊接設(shè)備提供氣源。

3焊頭、底模齒牙的磨損
隨著焊接次數(shù)的增加，焊頭和底座的齒牙會(huì)出現(xiàn)不同程度的磨損。當(dāng)齒牙磨損較為嚴(yán)重時(shí)，焊接能量、功率輸出不穩(wěn)，導(dǎo)致焊接拉力過(guò)程監(jiān)控不符合工藝要求。此時(shí)只能調(diào)節(jié)焊接工藝參數(shù)，使得輸出增大，以滿足焊接拉力強(qiáng)度的要求，但如此調(diào)節(jié)也只能短期維持生產(chǎn)，但長(zhǎng)期還會(huì)出現(xiàn)焊接連接拉力不合格的隱患。根據(jù)焊接鋰電池極耳連接片的厚度、極耳的層數(shù)和現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)情況，可以將焊頭和底座的使用周期分別進(jìn)行上限限制，當(dāng)超上限時(shí)進(jìn)行更換和修磨，保障焊接質(zhì)量，避免出現(xiàn)疑似焊接異常品。并增加焊接拉力檢測(cè)頻次，以較好地保證焊接的穩(wěn)定性和一致性。同時(shí)隨著生產(chǎn)繼續(xù)，焊頭的平整度和間隙也會(huì)出現(xiàn)微調(diào)整，對(duì)焊頭、底模的間隙和焊頭的平整度進(jìn)行周期性檢測(cè)，以確保間隙和焊頭的平整度滿足生產(chǎn)要求。

4焊頭和底模的齒牙外形和尺寸
焊頭和底模齒牙的大小設(shè)計(jì)對(duì)焊接的穩(wěn)定性影響比較大。在設(shè)計(jì)前，焊頭底模齒牙配比，要做好充分的試驗(yàn)和準(zhǔn)備工作，根據(jù)焊接介質(zhì)的層數(shù)、厚度、焊印面積要求等設(shè)計(jì)焊頭和底模齒牙外形和尺寸。焊頭形貌設(shè)計(jì)對(duì)提高焊接接頭質(zhì)量非常重要，焊頭需要有足夠的齒深，以嵌入被焊工件并提供給工件振動(dòng)所需的剪切力。但焊頭的齒深不易過(guò)大，以減小焊頭對(duì)接頭的破壞作用。設(shè)計(jì)適宜的焊頭齒深，能夠改善焊接窗口。

5焊接工裝夾具
如果焊接工裝夾具不能固定好電芯和極耳軟連接端，電芯定位精度低，則焊接比較隨意，會(huì)常常出現(xiàn)焊點(diǎn)偏移、焊裂、焊斷等異?，F(xiàn)象，直接影響焊接產(chǎn)品的良品率，導(dǎo)致電池性能的一致性較差?？梢酝ㄟ^(guò)對(duì)焊接工裝夾具進(jìn)行設(shè)計(jì)進(jìn)而提高產(chǎn)品焊接的穩(wěn)定性和一致性，為生產(chǎn)的穩(wěn)定性提供保障。

6箔材來(lái)料表面質(zhì)量
極耳箔材在經(jīng)過(guò)涂布、輥切、分條、轉(zhuǎn)運(yùn)和疊片時(shí)，極耳表面帶料、表面油污或其他異物影響焊接效果，導(dǎo)致焊接不穩(wěn)定。電芯前工序生產(chǎn)過(guò)程中，需保障極耳表面清潔，故在前工序增加在線極片表面檢測(cè)系統(tǒng)，檢測(cè)極耳帶料時(shí)直接剔除報(bào)廢；物料在轉(zhuǎn)運(yùn)過(guò)程中，推行自動(dòng)化轉(zhuǎn)運(yùn)和上下料，并禁止裸手接觸極耳表面。

7異種金屬焊接
正負(fù)極軟連接表面會(huì)有鍍鎳，因鎳與鋁或銅焊接時(shí)的可焊接窗口較小，此時(shí)鍍鎳的軟連接片一般需要放置在極耳箔材上方，以保障較好的焊接效果。

通過(guò)對(duì)極耳超聲波焊接穩(wěn)定性影響因素的分析，并提出相應(yīng)的優(yōu)化改善措施，可以提高超聲波焊接的穩(wěn)定性和一致性，降低焊接的異常品率，使得電池因焊接而產(chǎn)生的影響因素得到有效控制，電池整體性能的一致性和可靠性得到提高。
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