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2020-06-08

锂离子电池超声焊接道理及影响身分

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锂离子电池超声焊接道理及影响身分

焊接工序作为锂电池制作工艺中的关头一环,被利用于锂电池铝/铜正负集流体、极片和电池封装等多个地位的毗连,任何焊接讨论缺点都将明显影响锂电池机能的分歧性。是以,懂得超声焊接进程很是须要。


1、超声焊接道理

在超声焊接进程中,换能器把高频电旌旗灯号转化为超声振动旌旗灯号,高频振动经由进程焊接东西头通报到待焊金属外表,界面金属氧化膜在一定的压力和超声振动的猛烈磨擦感化下破裂,界面干净金属打仗并在磨擦和超声硬化的配合感化下,进一步发生塑性活动和分散使毗连面积逐步增大终究构成靠得住的毗连。


锂离子电池超声焊接道理及影响身分(图1)

焊接讨论的构成需颠末两个阶段:过渡阶段和不变阶段。

过渡阶段为断根焊件外表膜和氧化物的长久进程,不变阶段为界面发生彼此分散并使彼此分散不变的进程。在过渡阶段,焊件外表氧化物膜因为激烈磨擦感化破裂,此时磨擦为首要热源,工件温度下降使工件材料屈就强度下降,有益于工件外表氧化膜破裂及发生塑性变形,对讨论构成有首要感化。

不变阶段,金属打仗外表变得光滑后磨擦感化削弱,热量因为发生塑性变形而在焊接界面堆积,在此进程中的热量是由工件的塑性变形进程发生,东西头施加的压力导致界面原子之间发生感化力而构成的金属毗连进程。


 锂离子电池超声焊接道理及影响身分(图2)锂离子电池超声焊接道理及影响身分(图3)
焊接地区塑性变形

工件与工件毗连界面仅在压痕槽下方存在毗连,讨论毗连界面的一切槽下方的毗连长度乞降获得讨论毗连长度的总和,称之为有用毗连长度,也是塑性变形量的一个权衡目标。

锂离子电池超声焊接道理及影响身分(图4)

焊接地区微观描摹

 
2、超声金属焊接工艺参数研讨

超声金属焊接进程的首要工艺参数有焊接压力、焊接能量/时候、东西头振幅和东西、头齿纹与尺寸等。

(1)压力的影响

焊接压力对焊接讨论品质的影响明显,焊接讨论强度随压力的增大先增添后减小。焊接压力会转变焊接界面的滑动阻力,焊接压力较小会导致界面的滑动阻力较小,使磨擦发生的能量缺乏以让界面构成有用毗连;焊接压力过大导致东西头下压过深,焊接界面金属发生彼此咬合而影响了界面的绝对活动,障碍界面金属进一步毗连,导致焊接讨论的力学机能变差。是以,适合的焊接压力参数对焊接品质有决议性。


(2)时候的影响

焊接时候间接影响了焊接进程中能量的输出,对焊接结果有着间接的影响。焊接时候太短,输出能量缺乏,因为不充实的磨擦,难以构成有用的焊点;跟着焊接时候的增添,彼此磨擦引发温度下降,工件材料起头硬化,焊接地区界面氧化膜粉碎及塑性变形,能构成较好的毗连;当焊接时候进一步耽误,焊头轻易在工件外表构成较深的陈迹,对焊接结果发生倒霉的影响,另外,太长的焊接诶时候易导致焊头与被焊工件的粘结;

锂离子电池超声焊接道理及影响身分(图5)

(3)振幅的影响

超声波焊接进程中工件与工件构成的振动系统,振幅间接影响工件界面振动的刹时速率,终究影响磨擦生热及塑性变形,对焊接品质构成影响。


(4)焊头的影响

焊头是超声波金属焊接的关头构成局部,焊接进程中,焊头在压力感化下要放松被焊工件,如许,超声波焊机发生的机器振动能力通报给被焊工件界面以构成固相毗连。焊头面积差别,会导致焊接进程中焊接压力的散布差别,即毗连界面的具备差别的应力,使焊接进程中磨擦力差别,从而使焊接进程中磨擦产热量差别,导致焊接进程中工件温度差别,终究影响讨论品质。而焊头斑纹齿深则决议焊头斑纹嵌入工件外表的难易水平,也间接影响工件外表压痕深度,间接影响焊接进程中工件温度,对讨论品质构成影响。是以,焊头描摹及尺寸对讨论品质有很是关头的感化。

焊头面积不异时,矩形焊头比圆形焊头发生的塑性变形水平激烈;焊头外形不异时,面积大的焊头能使焊接区塑性变形水平更激烈。

焊头面积不异时,圆形焊头更轻易将焊头下方的工件材料挤出,构成更深的压痕;焊头外形不异时, 面积小的焊头使工件外表打仗地区压强较大,从而构成更深的压痕。


锂离子电池超声焊接道理及影响身分(图6)


3、焊接品质监督

(1)粉碎性测试

超声焊接的黑白,可间接经由进程检测焊接地区的抗拉环境停止鉴定,当虚焊与过焊时,拉力值均会很低。

锂离子电池超声焊接道理及影响身分(图7)锂离子电池超声焊接道理及影响身分(图8)

(2)红外测试

焊接工艺参数差别,导致焊机供应被焊工件的焊接总能质变更,一定引发焊接进程中的磨擦感化差别,导致焊接进程中发生的热质变更,那末焊接进程中工件的温度也将随之变更,焊头-工件打仗区温度能够有用反应讨论强度,能够经由进程丈量焊接进程中工件的温度展望讨论品质。但打仗区温度并不是越高越好,对每种被焊材料婚配,都有一个临界温度值,工件温度小于临界温度时,温度越高则讨论强度越高;工件温度大于临界温度时,讨论强度则会削弱。锂离子电池超声焊接道理及影响身分(图9)锂离子电池超声焊接道理及影响身分(图10)




(3)能量反应

差别的焊接参数,差别的焊接结果所需的能量是不一样的,能够经由进程检测焊接进程的焊接能量停止判定。

锂离子电池超声焊接道理及影响身分(图11)

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