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层叠式锂电池制造中金属极片的超声波焊接工艺优化方法
资料介绍
层叠式锂电池作为新能源汽车的动力来源，其关键材料及制造工艺的研发是当前的热点问题。锂电池制造主要包括制浆、涂布、焊接、装配、化成等工序，而焊接工序作为锂电池制造工艺中的关键一环，被应用于锂电池铝/铜正负集流体、极片以及电池封装等多个位置的连接，任何焊接接头缺陷都将显著影响锂电池性能的一致性。因此，如何保证锂电池金属极片的焊接接头质量是目前锂电池制造中亟待解决的关键问题之一。
超声波金属焊接作为一种优质、高效、低耗、清洁的固相连接技术，适用于铝/铜等高导电、导热材料的连接，已得到国内外汽车制造商和锂电池制造企业的关注。然而，由于受材料属性（铝/铜/保等）、材料厚度（10um-1mm）变化的影响，焊接过程中摩擦产热、塑性变形的影响机制尚不明确，引起超声波焊接接头质量一致性差，工艺参数选择范围小等问题。
针对上述问题，本文首先建立了铝/铜金属极片超声波焊接实验系统，研究了焊头面积、焊头齿深、压力、振幅、时间等工艺参数对接头强度的影响规律。其次，采用红外热成像方法研究焊接过程中焊头-工件接触区温度的变化规律，揭示焊接过程的摩擦产热行为及其对接头形成的影响。再次，研究焊接过程中工件与工件接触界面间塑性变形规律，揭示塑性变形对接头形成的作用机制。最后，建立基于响应面法的焊接工艺参数优化模型，获得最优焊接工艺参数，以提高接头质量。本文的主要研究内容及结论如下：
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