在锂电池生产制造过程中，对焊接方法与工艺的选用，将直接影响电池的成本、质量、安全以及一致性。超声波焊接是锂电池制造中的一种重要工艺，这种工艺主要是利用高频振动波传递到两个需焊接的物体表面，在加压的情况下，使两个物体表面相互摩擦而形成分子层之间的熔合。
其中，在锂电池超声波金属焊接工艺中，电池极耳超声波焊接主要分单点和多点焊接，另一项重要用途是为自动极片焊机和自动卷绕机配套超声波焊接。这种工艺用于锂离子电池极耳极片、锂电池正负极、电池铝箔铝片、电池铜箔铜片、电池镍片镍网等焊接，铜箔为0.08mm左右，铝箔为0.01mm左右，镍、铝片为0.1mm左右。
早在2012年，鸿宝科技就研发出“自动超声波焊接线”，第一次使用了转盘式的设计思维，将超声波预焊、裁切、主焊等工艺整合在一起；之后的2015年和2016年，鸿宝科技又研发出“软包电池全自动生产线”和“铝壳电池全自动生产线”，将超声波焊接工艺引入生产流程。
上海骄成副总经理段忠福表示，超声波焊接技术是非常专业的细分领域，目前业内竞品的功率约5.5-6KW，而上海骄成正在开发8KW的设备。此外，上海骄成还在焊接结构上进行研发，设备能焊接更厚（100层），焊接能力更强，旨在产品质量上让客户更放心，并达到降本增效的目的。
铝丝焊是超声波焊接中的一种工艺，深圳微讯负责人罗琳在CIBF2018期间曾接受过电池中国网专访，他表示，“我们最早焊接的铝丝，铝丝焊得很漂亮，我们现在设备有十几台了，2014年到现在做了四年，超声波焊接的电池数量上亿了。”罗琳谈到，超声波铝丝焊这个工艺是从半导体领域引进过来的，之后特斯拉把这个工艺用在了电池上，“所以说它除了可以连线还有保险丝作用。”
星云电子负责人表示，传统的焊接工艺十分耗时、容易失败，也很难测试电池之间的连接、导体是否存在问题，相比之下，铝丝超声焊拥有多个碾压性优势。汽车制造中对电池有诸多要求，新工艺由于采用铝丝，可实现重复焊接，大大提高了可维修性和回收率，铝丝还可以适应汽车对连接处的应力要求和拉力测试要求。
据了解，目前国内的赢合科技、先导智能、无锡智思汇、科瑞科技、声联超声、新宇智能、无锡睿特、深圳必能信、东莞华拓、泰迡斯、东莞矩华、深圳精锋等设备企业在锂电池超声波焊接领域也都有所布局。
超声波焊接具有焊点牢固、焊点内阻小、无氧化痕迹、外形美观等优点；熔接时不产生火花，操作员安全放心，没有烟味，不会造成空气污染；所有焊接工件不需预先处理，不需焊锡、焊油等添加物就能熔接；焊接时间很短，一般在0.01-1S秒内瞬间熔接完成；焊接温度不超过其退火温度，故不改变焊件的金相组织，熔接口整齐清洁。
不过，超声波焊接也有一定的局限性，罗琳表示，“超声波焊接最大的局限性在于，它对清洁度要求非常高，如果表面非常脏就焊接不上。”
值得注意的是，超声波焊接效果也会受到电芯制作工艺（叠片或卷绕），单层极耳厚度、极耳材质，盖板极耳引片厚度、材质，极耳引片厚度、材质，焊接面积，焊印形状，焊接参数等多种因素的影响，所以锂电池也会存在虚焊、假焊现象。
电池虚焊会导致电芯在使用过程中发生断路、内阻大等问题，进而导致产品报废严重影响生产效率。因此，锂电池焊接质量检测是保证锂电池焊接结构的完整性、可靠性、安全性和使用性的重要手段。
据悉，近日上海骄成获得宁德时代CATL超声波焊接质量检测一体机批量项目订单26套。据悉，上海骄成率先推出超声波焊接质量在线检测一体机，打破传统的电芯极耳焊接工艺的抽检模式，达到每件检测，实现全检，有效避免批量事故，提高产品品质。
当前，随着我国新能源汽车财政补贴的逐步退坡，动力电池提质降本势在必行，而锂电池焊接质量检测的意义就越加凸显。
作者：马云腾
