锂电池超声波焊接的工作原理基于高频振动能量的传递和转换,以下是其详细的工作原理:
超声波金属焊接利用超声频率(通常超过16kHz)的机械振动能量,连接同种或异种金属。焊接过程中,超声波发生器将50/60赫兹的电流转换成15、20、30或40kHz的高频电能.这些高频电能通过换能器再次转换为同等频率的机械运动,随后通过变幅杆装置传递到焊头。焊头将振动能量传递到待焊接工件的接合部,在该区域,振动能量通过摩擦方式转换成热能,使金属表面熔化并形成牢固的连接。
高频振动:超声波焊接机的换能器将高频电能转换为机械振动,这些振动通过变幅杆传递到焊头。
表面摩擦:焊头将振动能量传递到工件表面,产生摩擦热,使金属表面熔化。
分子层结合:在适当的压力和热量下,两个金属表面的分子层相互结合,形成牢固的焊缝。
在锂电池制造中,超声波焊接技术主要应用于以下方面:
箔材到极耳的焊接:将电池内部的阴阳极箔材连接到对应的极耳上,从而将电池内部能量传递到外部。
多层箔片焊接:超声波焊接能够实现多层薄金属箔片的焊接,确保电池组的稳定性和高导电性。
焊接速度快:超声波焊接过程通常在几毫秒到几秒内完成,适合大规模生产。
焊接质量高:焊接接头强度高,导电性好,电阻系数极低。
无需额外材料:焊接过程中不需要使用焊料、焊剂或外部热源。
环保安全:焊接过程中不产生火花或有害气体,是一种环保安全的焊接方法。
综上所述,超声波焊接技术因其高效、环保、高质量的特点,在锂电池制造中得到了广泛应用,特别是在箔材到极耳的焊接和多层箔片焊接方面,展现出显著的优势。