18、超声波点焊与精益制造：技术与管理的双重探索

超声波点焊与精益制造：技术与管理的双重探索

1. 超声波点焊在电池制造中的应用

随着混合动力汽车（HEVs）和电动汽车（EVs）的广泛应用，减少温室气体排放和降低燃料消耗成为了汽车行业的重要目标。为了实现这一目标，汽车制造商开始采用轻量化组件策略，以降低车辆的能耗。据报道，每减轻10%的重量，车辆的动力效率可提高6 - 8%。

在电动汽车中，锂离子电池是主要的能量存储装置。通常，焊接过程用于连接锂离子电池单元，以形成电池模块或电池组。锂离子电池因其自放电率低、便携性好和能量密度高而被广泛应用。因此，电池组需要一种合适且可靠的连接技术，以确保良好的导电性和低能量损耗。

超声波点焊（USW）是一种成熟的锂离子电池组连接工艺，与传统的熔焊工艺相比，具有焊接时间短、功率需求低、冶金缺陷少和接触区域能量损耗小等优点。此外，USW工艺还能有效控制金属间化合物（IMCs）的形成，这在传统熔焊过程中是难以控制的。

一些研究探讨了USW的机制、各种焊接参数以及电池组连接的可靠性。例如，Dhara等人研究了多层Al/Cu接头的超声波焊接，发现材料的漩涡状流动、界面材料混合和微键形成是焊缝强度高的主要原因。Li等人则发现，USW过程中的键合机制可以通过摩擦加热、塑性变形和原子扩散三个步骤实现。

然而，在Al - CuNi异种板材的USW焊接中仍存在一些困难。因此，本研究采用USW工艺，在不同的焊接能量下将0.3 mm厚的Al板与0.3 mm厚的CuNi板焊接在一起，通过多种方法研究了焊接特性，以确认Al - CuNi板材在锂离子电池组中的可焊性。同时，还分析了焊接能量对Al - CuNi接头力学性能的影响，并通过场发射扫描电子显微镜（FESEM）研究了横截面轮廓