为什么需要专门的铜铝焊接机？

为什么需要专门的铜铝焊接机？

新能源电池的正极通常是铝（Al），负极通常是铜（Cu）。将多个电芯通过连接片（Busbar） 串联或并联时，就会遇到 “铜-铝”异种金属焊接的难题。

挑战在于：

1. 物理性质差异大：铜和铝的熔点（Cu: 1083°C, Al: 660°C）、导热率、电阻率不同。

2. 易形成脆性金属间化合物（IMC）：如Al₂Cu、AlCu、Al₄Cu₉等。这些化合物脆而硬，导电性差，是焊接接头中的薄弱环节，容易导致高电阻、发热甚至断裂。

3. 氧化层：铝表面会迅速形成致密的氧化铝（Al₂O₃）薄膜，熔点极高（2050°C），会阻碍金属之间的良好熔合。

因此，传统的熔焊（如TIG/MIG焊）几乎无法用于高质量的铜铝焊接。目前工业界主流采用超声波金属焊接（Ultrasonic Metal Welding） 技术。

主流技术：超声波金属焊接机

这是当前新能源行业焊接电池极柱（铜/铝）与连接片（铝/铜）的绝对主流技术。

工作原理：

利用高频超声波（通常为15kHz, 20kHz或40kHz）的振动能量，通过焊头（Horn）在压力下作用于重叠的金属件上。振动产生的摩擦和应力会：

1. 破坏金属表面的氧化膜。

2. 使接触面的金属原子在固态下（温度远低于熔点）发生塑性变形和扩散。

3. 形成一种固相冶金结合，而非常规的熔融焊接。

优点：

· 固相焊接：从根本上避免了脆性金属间化合物的大量生成，接头电阻低、强度高。

· 节能环保：能量仅作用于焊接区域，无需耗电加热，能耗极低。

· 高效稳定：焊接时间通常在几百毫秒内完成，易于集成自动化产线。

· 美观无污染：无火花、无烟尘、无需焊料，焊点外观整洁。

设备关键组成部分：

1. 超声波发生器（Ultrasonic Generator）：将工频电转换为高频电信号。

2. 换能器（Transducer）/压电陶瓷堆（Piezoelectric Stack）：将电信号转换为高频机械振动。

3. 变幅杆（Booster）：放大换能器产生的振幅。

4. 焊头（Horn/Sonotrode）：将最终的振动能量传递到工件上。其设计和材质（通常为钛合金或优质钢）至关重要。

5. 气动加压系统：提供并精确控制焊接时所需的压力。

6. 机架与控制器：高刚性机架保证稳定性；PLC或专用运动控制器用于精确控制焊接参数（能量、时间、压力、功率、距离等）和存储焊接配方。

7. 人机界面（HMI）：用于操作员设置参数、监控生产数据和故障诊断。

应用场景

· 电芯级（Cell）：软包电池的极耳（Tab）与连接片的焊接。

· 模组级（Module）：

  · 方形/圆柱电池的极柱（铜或铝） 与连接片（通常为铝） 的焊接。

  · 多个电芯通过连接片串并联形成电池模组。

· PACK级：模组与模组之间的连接。

对于新能源电池正负极铜铝焊接，超声波金属焊接机是当前技术最成熟、应用最广泛、综合效益最高的解决方案。它在保证焊接强度和高导电性的同时，有效避免了铜铝异种材料焊接的技术瓶颈，是现代智能化电池产线不可或缺的核心设备。在选择时，应重点关注其工艺稳定性、自动化程度和数据追溯能力。