激光极耳超声波焊接设备

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）

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%。

六、冷知识：焊接中的自然启示

超声波焊接原理模仿自啄木鸟——其啄击树木时头部承受1200g加速度（人类承受10g即昏迷），秘诀在于颅骨间的超声振动缓冲结构。工程师受此启发开发了焊头的阻尼减振系统。

这台价值千万的“精密缝合机”，正以微米级的精度构筑着新能源时代的能量基石。每一次0.2秒的焊接，都在为人类储存1.5km纯电行驶的能量——这是智能制造对绿色未来的庄严承诺。