激光极耳超声波焊接设备

fjmyhfvclm2025-06-14  4

️一、为何需要特殊焊接?

在软包锂电池内部,铝箔(正极)和铜箔(负极)组成的极片需要与金属极耳(电池导电极)连接。传统焊接方式面临三大挑战:

材料脆弱:箔片厚度仅6-20微米(约头发丝1/5),易被高温烧穿

异种金属:铝-铜焊接易生成脆性合金,引发虚焊或断裂

热敏感:高温会损伤电极活性物质,降低电池容量

这就好比要用焊枪缝合蝉翼般的金属薄膜,还不能留下灼伤痕迹——激光+超声波焊接技术应运而生。

️二、技术原理:光与振动的共舞

1. 激光焊接(精密定位)

作用:在极耳与箔片重叠区打出微孔阵列(直径50-200μm)

意义:创造金属熔池,为超声波焊接提供“锚点”

关键技术:

脉冲光纤激光器(波长1070nm)

高速振镜(定位精度±5μm)

实时温度监控(防止热堆积)

2. 超声波焊接(分子级结合)

过程:

① 焊头以20kHz高频振动(每秒2万次)

② 通过压力使金属界面摩擦生热

③ 微观金属晶粒相互嵌入,形成冶金结合

优势:

温度<200℃(远低于金属熔点)

避免铝-铜脆性化合物生成

能耗仅为电阻焊的1/3

️三、设备核心黑科技

多轴联动平台

六维机械臂带动焊头,以0.01mm精度追踪极耳位置

适应不同尺寸电池(从手机到动力电池)

AI视觉引导系统

工业相机识别极耳边缘(精度±0.02mm)

深度学习算法实时补偿材料变形

过程质量监控

声发射传感器:检测焊接频率偏移,识别虚焊

电阻在线测量:焊接后即刻测试导通性

️四、为何是动力电池的刚需?

安全需求

焊缝电阻<50μΩ(传统焊接的1/5),避免充放电发热

抗拉强度>15N/mm,保障车辆碰撞时不断裂

能量密度提升

极耳厚度减薄30%(激光精密焊接实现)

同等体积电池容量提升5-8%

生产效率革命

单点焊接时间<0.3秒

良品率>99.5%(人工焊接的20倍)

️五、技术演进方向

复合焊接:激光+超声+脉冲电流三模协同

数字孪生:虚拟仿真提前预测焊点失效

量子传感:利用磁通量量子检测微观焊接缺陷

行业意义:该设备已成为中国动力电池“出海”的关键装备,国产设备(如联赢激光、大族激光)全球市占率达68%,焊接效率比日德设备高40%。

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