Warum Ultraschallschweißen für Lithiumbatterien verwenden?

Beim Ultraschallschweißen werden hochfrequente Vibrationswellen verwendet, die auf die Oberflächen zweier zu schweißender Objekte übertragen werden. Unter Druck reiben die Oberflächen aneinander und bilden eine Verschmelzung zwischen molekularen Schichten.

Zu den Hauptkomponenten eines Ultraschallschweißsystems gehören ein Ultraschallgenerator, ein Wandler, ein Amplitudentransformator, ein Schweißkopftriplet, eine Form und ein Rahmen. Mit Ultraschallwellen lassen sich nicht nur Metalle und harte Thermoplaste verschweißen, sondern auch Stoffe und Folien verarbeiten.

Beim Ultraschall-Metallschweißen wird die mechanische Vibrationsenergie von Ultraschallfrequenzen (über 16 kHz) genutzt, um ähnliche oder unterschiedliche Metalle zu verbinden. Beim Ultraschallschweißen wird das Werkstück weder mit Strom noch mit einer Hochtemperatur-Wärmequelle beaufschlagt; Stattdessen wird unter statischem Druck die Vibrationsenergie des Rahmens in Reibungsarbeit, Verformungsenergie und einen begrenzten Temperaturanstieg zwischen den Werkstücken umgewandelt. Die metallurgische Verbindung zwischen den Verbindungen ist eine feste Schweißung, die ohne Schmelzen der Grundmaterialien erreicht wird. Dadurch werden die beim Widerstandsschweißen entstehenden Spritzer- und Oxidationsphänomene wirksam bekämpft. Ultraschall-Metallschweißmaschinen können Einzelpunktschweißen, Mehrpunktschweißen und Kurzstreifenschweißen an feinen Drähten oder dünnen Blechen aus Nichteisenmetallen wie Kupfer, Silber, Aluminium und Nickel durchführen. Sie werden häufig zum Schweißen von Thyristorleitungen, Sicherungselementen, elektrischen Leitungen, Lithiumbatterieelektroden und Flachsteckern verwendet.

In der Lithiumbatterietechnologie gibt es drei Arten von Metallschweißmethoden: Kupfer-/Aluminiumfolie an Lasche, Lasche an Lasche und Lasche an Bus. Das Schweißen von Kupfer-/Aluminiumfolie an Laschen ist die größte Herausforderung, da an den beiden Enden der Schweißnaht Metalle unterschiedlicher Dicke und unterschiedlicher Materialien verwendet werden. Ein Ende (Lasche) ist relativ dick (z. B. 0,2 mm), während das andere Ende aus mehreren Schichten extrem dünner Metallbleche besteht.

ACEY-USW-1 Ultraschall-Punktschweißmaschineist für die Verbindung von Nickel- und Aluminiumwerkstoffen im Zusammenhang mit der Batterieherstellung oder anderen Anwendungen konzipiert.

Durch das Verschweißen der Folie mit den Laschen werden alle Anoden- und Kathodenfolien im Inneren der Batterie mit den entsprechenden Laschen verbunden, wodurch Energie von den internen Komponenten der Batterie auf die externen Komponenten übertragen wird. Hunderte von Lithiumbatteriezellen bilden einen typischen Lithiumbatteriesatz. Die Batteriezellen sind in Reihe oder parallel geschaltet. Fällt eine Verbindung aus, fällt der gesamte Akku aus. Daher sind robuste und sichere Verbindungen von entscheidender Bedeutung.

Die Verbindung zwischen der mehrschichtigen Folie und den Laschen wird durch Ultraschall-Metallschweißen (UMW) erreicht, wie in der Abbildung unten dargestellt. UMW ist ideal zum Schweißen unterschiedlicher Metallmaterialien wie Kupfer, Aluminium und Nickel. Zwei Metallteile werden zusammengepresst und relativ zueinander mit hohen Ultraschallfrequenzen (typischerweise 20–40 kHz) vibriert. Die durch Reibung erzeugte Wärme entfernt Oxide und Verunreinigungen von den Metalloberflächen und sorgt so für eine glatte Oberfläche. Unter entsprechendem Druck und Hitze entsteht zwischen beiden eine Schweißnaht.

A. Das Schweißmaterial schmilzt nicht und die Eigenschaften des Metalls bleiben erhalten.

B. Hervorragende elektrische Leitfähigkeit nach dem Schweißen mit extrem niedrigem oder nahezu Null-Widerstand.

C. Geringe Anforderungen an die Schweißgutoberfläche; Oxidation oder Galvanisierung sind akzeptabel.

D. Kurze Schweißzeit; Es ist kein Flussmittel, Gas oder Lot erforderlich.

e. Funkenfreies Schweißen; umweltfreundlich und sicher.

1) Nickel-Metallhydridbatterien: Nickelnetz und Nickelblech sind miteinander verschmolzen.

2) Lithium-Ionenbatterien und Polymerbatterien: Kupferfolie und Nickelblech werden miteinander verschmolzen; Aluminiumfolie und Aluminiumblech werden miteinander verschmolzen.

3) Drahtverschmelzung: Verschmelzung einzelner oder mehrerer miteinander verbundener Drähte.

4) Drahtverschmelzung mit verschiedenen elektronischen Bauteilen, Kontakten und Steckverbindern.

5) Fusion unterschiedlicher Metallbleche für Hochstromkontakte wie elektromagnetische Schalter und sicherungslose Schalter.

Acey Intelligentbietet auch Laserschweißmaschinen und Ultraschall-Drahtbondmaschinen an. Bei Fragen können Sie sich gerne an uns wenden.

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