為什么需要專門的銅鋁焊接機(jī)？

新能源電池的正極通常是鋁（Al），負(fù)極通常是銅（Cu）。將多個(gè)電芯通過連接片（Busbar） 串聯(lián)或并聯(lián)時(shí)，就會(huì)遇到 “銅-鋁”異種金屬焊接的難題。

挑戰(zhàn)在于：

1. 物理性質(zhì)差異大：銅和鋁的熔點(diǎn)（Cu: 1083°C, Al: 660°C）、導(dǎo)熱率、電阻率不同。

2. 易形成脆性金屬間化合物（IMC）：如Al?Cu、AlCu、Al?Cu?等。這些化合物脆而硬，導(dǎo)電性差，是焊接接頭中的薄弱環(huán)節(jié)，容易導(dǎo)致高電阻、發(fā)熱甚至斷裂。

3. 氧化層：鋁表面會(huì)迅速形成致密的氧化鋁（Al?O?）薄膜，熔點(diǎn)極高（2050°C），會(huì)阻礙金屬之間的良好熔合。

因此，傳統(tǒng)的熔焊（如TIG/MIG焊）幾乎無法用于高質(zhì)量的銅鋁焊接。目前工業(yè)界主流采用超聲波金屬焊接（Ultrasonic Metal Welding） 技術(shù)。

主流技術(shù)：超聲波金屬焊接機(jī)

這是當(dāng)前新能源行業(yè)焊接電池極柱（銅/鋁）與連接片（鋁/銅）的絕對(duì)主流技術(shù)。

工作原理：

利用高頻超聲波（通常為15kHz, 20kHz或40kHz）的振動(dòng)能量，通過焊頭（Horn）在壓力下作用于重疊的金屬件上。振動(dòng)產(chǎn)生的摩擦和應(yīng)力會(huì)：

1. 破壞金屬表面的氧化膜。

2. 使接觸面的金屬原子在固態(tài)下（溫度遠(yuǎn)低于熔點(diǎn)）發(fā)生塑性變形和擴(kuò)散。

3. 形成一種固相冶金結(jié)合，而非常規(guī)的熔融焊接。

優(yōu)點(diǎn)：

· 固相焊接：從根本上避免了脆性金屬間化合物的大量生成，接頭電阻低、強(qiáng)度高。

· 節(jié)能環(huán)保：能量僅作用于焊接區(qū)域，無需耗電加熱，能耗極低。

· 高效穩(wěn)定：焊接時(shí)間通常在幾百毫秒內(nèi)完成，易于集成自動(dòng)化產(chǎn)線。

· 美觀無污染：無火花、無煙塵、無需焊料，焊點(diǎn)外觀整潔。

設(shè)備關(guān)鍵組成部分：

1. 超聲波發(fā)生器（Ultrasonic Generator）：將工頻電轉(zhuǎn)換為高頻電信號(hào)。

2. 換能器（Transducer）/壓電陶瓷堆（Piezoelectric Stack）：將電信號(hào)轉(zhuǎn)換為高頻機(jī)械振動(dòng)。

3. 變幅桿（Booster）：放大換能器產(chǎn)生的振幅。

4. 焊頭（Horn/Sonotrode）：將最終的振動(dòng)能量傳遞到工件上。其設(shè)計(jì)和材質(zhì)（通常為鈦合金或優(yōu)質(zhì)鋼）至關(guān)重要。

5. 氣動(dòng)加壓系統(tǒng)：提供并精確控制焊接時(shí)所需的壓力。

6. 機(jī)架與控制器：高剛性機(jī)架保證穩(wěn)定性；PLC或?qū)Ｓ眠\(yùn)動(dòng)控制器用于精確控制焊接參數(shù)（能量、時(shí)間、壓力、功率、距離等）和存儲(chǔ)焊接配方。

7. 人機(jī)界面（HMI）：用于操作員設(shè)置參數(shù)、監(jiān)控生產(chǎn)數(shù)據(jù)和故障診斷。

應(yīng)用場景

· 電芯級(jí)（Cell）：軟包電池的極耳（Tab）與連接片的焊接。

· 模組級(jí)（Module）：

  · 方形/圓柱電池的極柱（銅或鋁） 與連接片（通常為鋁） 的焊接。

  · 多個(gè)電芯通過連接片串并聯(lián)形成電池模組。

· PACK級(jí)：模組與模組之間的連接。

對(duì)于新能源電池正負(fù)極銅鋁焊接，超聲波金屬焊接機(jī)是當(dāng)前技術(shù)最成熟、應(yīng)用最廣泛、綜合效益最高的解決方案。它在保證焊接強(qiáng)度和高導(dǎo)電性的同時(shí)，有效避免了銅鋁異種材料焊接的技術(shù)瓶頸，是現(xiàn)代智能化電池產(chǎn)線不可或缺的核心設(shè)備。在選擇時(shí)，應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注其工藝穩(wěn)定性、自動(dòng)化程度和數(shù)據(jù)追溯能力。