锂电池极耳超声波焊接质量分析_李林贺

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1、DOI:10.13846/j.cnki.cn12-1070/tg.2012.06.00346·焊接质量控制与管理·焊接技术第41卷第6期2012年6月文章编号：1002－025X(2012)06-0046-04锂电池极耳超声波焊接质量分析李林贺，刘志盛（力神迈尔斯动力电池系统有限公司，天津300191）摘要：采用质量系统分析方法对影响锂电池极耳超声波焊接质量的各方面因素进行分析，找出了保证锂电池极耳超声波焊接质量的有效方法，从而保证了产品超声波焊接的稳定性和一致性。关键词：锂电池；极耳；超声波焊接；质量分析中图分类号：TG453.9文献标志码：B超声波焊在实际焊接

2、过程中，既没有电阻焊等在固态下的焊接。图1为超声波焊接原理图。方法的电流通过被焊工件，也没有诸如电弧焊那样的电弧产生，更不像激光焊那样需要较大的能量将母材熔化，同时，超声波焊接不存在受热传导与电阻率等因素的影响，对于不同厚度的非铁金属箔、片都能有效地进行焊接，尤其是保证对铝、铜箔片的焊接质量，更能突出其焊接优势。因此，超声波焊接工艺在锂电池生产中得到了广泛应用。图1超声波焊接工作原理超声波焊接质量好坏直接关系到锂电池的整体性能、良品率及电池使用寿命。但是，在实际生产2QC七大手法之一———鱼骨图分析法列举影响焊过程中，由于受设备稳定性、操作方法及原材料等接质量的因

3、素因素影响，给产品焊接的一致性带来了一定困难。采用鱼骨图列举人、机、料、法、环5个环节笔者采用质量系统分析方法对影响锂电池超声波焊在锂电池实际生产中影响极耳超声波焊焊接质量的接质量的各方面因素进行分析，找出了保证焊接质各个因素，并结合实际生产过程重点分析焊机的稳量的方法，从而保证了产品焊接的稳定性和一致性。定性、焊头、焊座磨损、定位工装、材料硬度、锂电池极耳对齐度改善及员工操作等因素对超声波焊1超声波焊接原理接质量的影响。锂电池极耳超声波焊接质量影响因超声波焊接是通过换能器将高频电磁振荡能转素如图2所示。换为相同频率的机械振动能，再经过变幅器、焊头，将弹性机械振动

4、能均衡地传递到被焊工件上，工件在弹性振动能和静压力的共同作用下将机械动能转换为工件间的摩擦功，其物理效应表现为超声波振动瞬间激活金属晶格中的粒子，使金属箔、片相接合处的分子相互渗透而牢固地连接，从而实现工件收稿日期：2011－11－07图2锂电池极耳超声波焊焊接质量影响因素WeldingTechnologyVol．41No．6Jun.2012·焊接质量控制与管理·47焊接能量输出功不再稳定，同时，焊缝拉力测试会3影响极耳焊接质量因素分析及应对措施出现不合格现象，此时只能调节焊接工艺参数，加3．1超声波焊机稳定性对比大能量输出才能满足焊缝强度的要求。但这种做法目前，

5、公司内有A和B两家公司生产的超声波维持时间较短，且会增加焊缝强度不合格的隐患；焊机，对于铝极耳的焊接效果基本一致，但对于铜因此，根据焊机输出数据及焊缝强度确认，在确保极耳焊接，A公司的焊机焊后出现拉力测试不合格焊接工艺参数不再进行调整的情况下，确定焊头、的频次较高，而B公司生产的焊机焊后拉力测试结焊座的使用寿命，当任何一方的焊接次数达到规定果比较稳定。两家公司的焊机均采用时间焊接模式要求后，尽管未出现输出数据异常也必须更换焊头即焊接时间固定，通过调整振幅、压力来满足焊缝或焊座，以确保焊接质量的可靠，从而避免疑似异强度要求。两家公司生产的超声波焊机在实际生产常品，进

6、而降低焊接成本。中的输出功如图3所示。3.3定位工装影响原有的手工操作方式为操作人员一手持电池盖，另一手持极组，如图4a所示，随意性较大，经常出现焊点偏移、漏焊、焊断等异常现象，直接影响产品的良品率，同时会造成电池性能的一致性较差。针对此问题，专门设计出符合该产品的定位工装（图4b），既固定了锂电池盖，又将极组进行定位。该极组定位工装可前后、左右及上下各角度进行调焊接次数整，确保了焊点位置的一致性，进而提高了产品焊（a）A公司超声波焊机的输出接的稳定性和一致性，避免了人为因素的干扰，为生产的稳定提供了保障。焊接次数（b）B公司超声波焊机的输出图3两家公司生产的超声

7、波焊机输出功（a）无定位工装焊接通过对比不难发现，B公司焊机输出稳定性明显好于A公司的，这也充分说明A公司焊机频繁出现焊缝拉力测试不合格与焊机实际输出不稳定有所对应，因此，为保证锂电池铜极耳焊接质量稳定，实际生产中已经全部采用B公司生产的焊机。3.2焊头、焊座使用周期固定化焊头、焊座在生产过程中随焊接次数的增加，（b）有定位工装焊接其磨损程度不断加大，当任何一个磨损较严重时，图4有无定位工装时的锂电池极耳的焊接48·焊接质量控制与管理·焊接技术第41卷第6期2012年6月3.4材料硬度的影响3.5极耳对齐度标准优化超声波焊接所需功率P（W）取决于工件的厚度δ单体锂

8、电池内部由