锂电池贴胶工艺和极耳&转接片焊接技术！

锂电联盟会长 2024-04-24 12:26 3249浏览 0评论 0点赞

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一、贴胶工艺

1、贴胶工艺包括哪些工序？贴胶是锂电池组装过程中不可或缺的工艺，其常见于卷绕收尾处贴胶、多个电芯在配组后捆胶、超声波焊接后焊印及极耳根部贴胶、连接片焊接后焊印贴胶、合芯捆胶、包Mylar后贴胶等。

卷绕收尾贴胶

极耳&超声波焊接焊印贴胶

2、贴胶作用：

贴胶的作用主要有固定电芯形状和提高电池安全性能。极片和极耳贴胶主要是防止极片和极耳上的毛刺刺破隔膜以及在使用不当时的短路，提高电池的安全性能。在电芯底部、侧面、顶部和卷绕终止处的贴胶可以起到固定电芯、方便后续入壳装配和提高安全性能等多种作用。

3、贴胶工艺控制点：

胶带的质量、贴胶位置和尺寸影响电池厚度和安全性能。贴胶过多会导致电池的有效体积降低，电池容量的下降。胶带的耐高温性能、耐针刺强度、抗拉强度、耐电解液腐蚀性和电气绝缘性也会影响安全性能。锂离子电池极耳胶带通常采用丙烯酸类胶料和聚酰亚胺基材，终止固定及其他部位的胶带通常采用丙烯酸类胶料和聚丙烯基材，良好胶带需要具有适当的黏着力和揭开后不留残胶。

纵观近几年在国内电池电芯的发展，我们可以看到其趋势是越来越厚、层数越来越多，过流能力要求越来越大。而多层极耳的焊接则成了行业难题。

二、极耳&转接片焊接：

1、超声焊接是什么？

超声波焊接是一种固相焊接方法，焊件之间的连接是通过声学系统的高频弹性振动以及在工件之间静压力的加持作用下实现的。焊件是在静压力及弹性振动能量的共同作用下，将弹性振动能量转变成工件间的摩擦能、形变能和热能，致使两工件表面形成纯净金属贴合、原子扩散，从而达到摩擦焊接。

2、超声波焊接原理

超声波焊接是通过换能器将高频电磁振荡能转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，从而实现工件在固态下的焊接。

超声焊接机工作原理

3、焊接工艺参数：

在实际生产中，锂离子动力电池极耳超声波焊接接头由１组多个焊点组成，而焊接接头质量受焊接母材、焊头表面状况、加压机构气路气压和焊接时间等因素影响。

焊接工艺参数影响的主次顺序为：输入电功率影响最大，一次焊接延迟时间次之，再次是一次焊接时间，影响最小的是焊接气压。

4、焊接检测

测试焊接试样的剥离力，在最佳工艺参数下焊接试样的剥离力均值为３０８．０８Ｎ。对剥离的焊接试样进行宏观断口形貌分析，最佳工艺参数条件下焊接试样焊点１００％熔合

5、在锂电池实际生产中影响极耳超声波焊焊接质量的各个因素，并结合实际生产过程重点分析焊机的稳定性、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接质量的影响。

5.1、为保证锂电池铜极耳焊接质量稳定，采用焊接机输出功率稳定、

5.2、焊头、焊座在生产过程中随焊接次数的增加，其磨损程度不断加大，当任何一个磨损较严重时，焊接能量输出功不再稳定，同时，焊缝拉力测试会出现不合格现象，此时只能调节焊接工艺参数，加大能量输出才能满足焊缝强度的要求。但这种做法维持时间较短，且会增加焊缝强度不合格的隐患；因此，根据焊机输出数据及焊缝强度确认，在确保焊接工艺参数不再进行调整的情况下，确定焊头、焊座的使用寿命，当任何一方的焊接次数达到规定要求后，尽管未出现输出数据异常也必须更换焊头或焊座，以确保焊接质量的可靠，从而避免疑似异常品，进而降低焊接成本。

5.3、专门设计出符合该产品的定位工装既固定了锂电池盖，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整，确保了焊点位置的一致性，进而提高了产品焊接的稳定性和一致性。

5.4、超声波焊接所需功率P（W）取决于工件的厚度δ（mm）和材料的硬度H（HV），并可确定为下式：

P=kH3/2δ3/2，（1）

式中：k为比例系数。从式（1）可知，被焊工件的硬度越高、厚度越大，其焊接时所需功率就越大。

但在实际应用中，对超声波功率的测量比较困难，因此，常用振幅来表示功率的大小，

则焊机的功率计算公式转化为：

P=4μSFAf ，（2）

式中：μ为摩擦系数；S 为焊点面积；F 为静压力；A为振幅；f为振动频率。

从上述 2 个关系式中可以看出，当焊接工艺参数设定完成后，理论输出功率应该一致，但在实际过程中，材料硬度、厚度不均都会对实际焊接功率的输出产生影响，进而影响焊接质量。需将连接片硬度作为必检项目，抽样出现硬度不合格的原材料不再投入生产。

5.5、单体锂电池内部由多个极组包裹而成，每个极组有 1 对极耳，即铝极耳和铜极耳，同性极耳在同一侧，分别与电池盖的连接引片进行焊接，由于是多极耳组合焊接，同性极耳之间的上下错位（图 a）势必造成焊接面厚度差异，根据 5.4 中的计算公式，

焊接试件厚度差异对焊缝强度影响很大，因此，极耳对齐度成为影响焊接效果的重要因素。

基于此问题，需前序极组卷绕工位进行设备调整、工艺标准优化及质量管控，改变原来极耳对齐度差异较大现象（图 b），确保极耳一致性，为焊接质量的稳定性提供了必要保障。

极耳转接片焊接效果图

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