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影响锂离子电池系统安全故障的因素有很多，如：充放电过度、短路、碰撞、高温、连接松动等。其中，由于连接松动导致的安全事故较多，连接松动存在不确定性大、诊断困难等困难。

因此，研究电池焊接技术对提高锂电池连接性能、优化工艺、加强制造工程的工艺管理具有重要意义。

由于锂离子电池系统由许多单元电池、模块等组成，因此涉及到大量的电池焊接技术。常见的电池焊接技术有：超声波焊接、电阻点焊、激光焊接、脉冲TIG焊接。本文结合上述电池焊接技术在锂离子电池系统中的应用结果，探讨了影响因素。

 

电池焊接技术介绍

超声波焊接

超声波焊接是一种固态电池的焊接工艺。工件不需要熔化，但使用高频超声波的机械振动能量（通常在20kHz以上）将工件拧紧并摩擦融合在一起。超声波焊接可以广泛应用于各种形式的金属箔的连接，不仅可以用于相同材料的工件之间的焊接，还可以用于不同熔点的不同材料的工件间的焊接。

此外，由于其高效率和速度高、在低温下工作以及环保，超声波焊接也被广泛应用于电池系统的连接中。限制超声波焊接在锂离子电子系统中的应用主要是由于这种电池焊接方法的焊接厚度较低（<3mm），并且无法实现高强度材料工件的焊接。

 

 

影响超声波焊接质量的工艺参数与超声波焊接在其他领域的应用相似，主要包括焊接压力、焊接幅度和焊接时间。焊接工艺参数对电池焊接性能有很大影响，主要体现在焊接质量、机械性能、电气性能、热性能等方面。

 

电阻点焊

电阻点焊是在焊接过程中通过电极将工件拉紧并传导电流，然后依靠金属-工件界面的电阻产生局部热量来熔化工件。由于电阻点焊具有技术相对成熟、易于控制、成本低、工作效率高的优点，因此电阻点焊在锂电池的连接中有着广泛的应用，尤其是在18650电池等小型圆柱形电池单元的制造中。

影响电阻点焊的工艺参数包括电流、压力、加压时间等，其中最重要的是峰值电流和峰值电流时间。这是因为电流太低或峰值电流时间太短，工件界面不足以产生局部熔化所需的热量，从而无法形成连续熔化。

然而，峰值电流和峰值电流时间不应该太大，因为如果工件长时间暴露在峰值电流下，可能会产生过多的局部热量，从而使材料蒸发。因此，为了制造出高质量的锂离子电池系统，这种电池焊接方法需要优化合适的电阻点焊工艺参数。

 

 

电阻点焊作为一种电池焊接方法，面临着许多挑战。主要有三点：

（1） 锂电池中常用的高导电性材料不适合电阻点焊，例如用作电极和极片的铜和铝，由于导电性高，难以实现电阻点焊；

（2） 电阻点焊是将工件熔化以达到焊接的目的。不同的材料由于熔点不同而难以焊接；

（3） 它很难应用于多层工件的焊接，也很难产生大的熔核，通常为0.9mm至2.0mm。

 

激光焊接

激光焊接是一种非接触式电池焊接过程，通常在几毫秒内，激光束产生热量加热工件，并将多层金属连接在一起。一般用于电解质容器、连接器和母线的焊接。

激光焊接作为一种非接触式电池焊接工艺，对锂电池焊接具有相应的优点。由于激光焊接在所有电池焊接工艺中具有最小的热影响区，并且可以应用于多层片材的连接，因此激光焊接被认为是锂电池最有效的电池焊接工艺。

影响电池激光焊接工艺的因素很多。主要有与抖动相关的抖动频率和振幅，与激光相关的功率频率和脉冲时间，以及与设备相关的移动速度和聚焦范围。

 

 

但相关研究人员也发现，激光焊接对工件装配位置的精度要求很高，要求焊接材料满足高反射率、高热导率等性能。

因此，激光焊接在锂离子电池焊接中的实施和应用变得更加困难。将接线片焊接到端子时，接线片需要比电池盒端子更薄，并且需要严格控制工艺参数，以在不穿透电池盒的情况下提供足够的焊接能量。

 

脉冲TIG焊接

脉冲TIG（TungstenInertGas，钨气体保护焊）焊接，也称为微TIG，是一种使用非熔化钨电极产生电弧并在惰性气体下工作的焊接工艺。脉冲TIG电池焊接工艺具有操作工艺简单、焊缝美观、质量高的特点。由于脉冲TIG焊接的清洁机理，可以清洁铝合金的电阻氧化膜，因此更适合铝锂电池的焊接。

影响脉冲TIG焊接质量的工艺参数有很多，包括焊接电流、焊接速度、电弧电压、焊丝进给速度、焊接直径和操作因素。对于铝合金TIG焊，采用单变量方法研究了焊接电流、焊接速度和送丝速度对熔深、焊接形态等焊接质量的影响。

结果表明，熔深与焊接电流呈正相关，与焊接速度和送丝速度呈负相关，焊接电流对熔深的影响最大。结合表面形貌、熔覆层高度和熔宽，优化的工艺参数为焊接电流125A，焊接速度200mm/min，送丝速度1100mm/min。

 

 

同时，也有研究人员指出，由于脉冲TIG焊的高温，铝合金材料容易发生变形和裂纹，不利于锂离子电池系统箱体的尺寸精度控制，影响箱体的强度，用户在后期使用过程中可能出现连接故障。因此，在生产过程中，有必要提前识别可能存在的缺陷，并做出相应的避免。

鉴于电池焊接技术众多，在设计和制造锂电池系统的过程中，为了选择合适的电池焊接技术，从连接强度、电阻、耐用性和成本等多个角度对不同使用场景下的各种理想电池焊接技术进行了分析。例如，对于由圆柱形电池组成的模块级连接和由袋状电池组成的组件级连接，理想的电池焊接技术是超声波焊接、激光焊接和TIG焊接。

 

结论

随着电动汽车的发展，锂电池焊接也取得了长足的进步。为了满足人们对高品质锂离子电池系统的需求，有必要对电池焊接技术进行更深入的技术研究。

相信随着连接技术研究的深入，各种连接技术的工艺要素越来越清晰，制造过程控制也越来越精细。锂离子电池系统的质量更有保障，从而将电动汽车提升到一个新的水平。