圆柱型锂电点底焊工序输出的产品特性及控制点

圆柱型锂离子电池负极耳与壳体之间的点焊工序是电池制造中的关键工序之一，其质量直接影响电池的电气性能、安全性和可靠性

输出的产品特性

❶电气连接性能
接触电阻：这是最核心的特性。点焊需要在负极耳（通常是铜或镍材质的极耳带）和钢制/铝制壳体之间形成低电阻、高导电性的连接。过高的接触电阻会导致：
①电池内阻增大,影响功率输出和倍率性能
②局部发热严重,加速老化甚至引发热失控
③能量效率降低。
电流导通能力：焊接点必须能够承载电池充放电时所需的最大电流而不发生过热或失效。这与焊接面积、熔深和冶金结合质量密切相关。

❷机械连接性能
焊接强度 (抗拉/抗剪)：焊接点必须具有足够的机械强度，以承受：
①后续工序（如卷芯入壳、注液、封口）的机械应力。
②电池使用过程中的振动、冲击。
③内部气压变化(如过充、热失控时)产生的应力。
④防止在跌落或挤压时连接断开。
抗疲劳性：在电池循环使用过程中,由于温度变化和内部应力,焊接点应能抵抗疲劳开裂

❸密封性能
气密性：焊接点本身以及焊接区域周围的壳体材料(热影响区)必须保持完全密封，防止:
①电解液泄漏：导致电池失效、腐蚀外部电路、安全隐患。
②外部空气/水分侵入：导致电解液分解、产气、性能劣化。
③内部产生的气体泄漏(在安全阀开启前)。
焊缝完整性：焊缝应连续、均匀、无裂纹、气孔、未熔合等缺陷，这些缺陷都会成为泄漏通道。

❹几何与外观特性
焊接位置：焊接点必须位于设计指定的位置，确保极耳在壳体内的正确伸展和避免短路（如与正极接触）。
焊接尺寸：焊点直径/宽度、压痕深度、熔核大小应符合规格要求。尺寸过小影响强度和导电性；尺寸过大可能导致壳体变形、变薄甚至击穿。
焊点外观：表面应平整、光滑，无飞溅、毛刺、裂纹、烧穿、明显氧化变色（需根据材料和工艺判断允许程度）。飞溅和毛刺可能引起内部短路。
壳体变形：焊接过程引起的壳体局部变形(凹陷、凸起)应在可接受范围内，不影响后续装配(如卷芯插入、与顶盖配合)和电池外观。

❺冶金特性
熔核形成：在极耳与壳体接触界面形成足够大小、均匀的金属熔核,实现良好的冶金结合
微观组织：焊接区和热影响区的晶粒大小、相组成应合理，避免产生脆性相或过大的晶粒，影响强度和韧性。
界面结合：极耳材料与壳体材料在界面处应形成良好的互熔或扩散结合，无明显的未熔合或脆性金属间化合物层（尤其对于异种金属焊接，如铜极耳与钢壳）。

关键控制点

❶焊前准备
壳体清洁度：壳体焊接区域（内壁）必须绝对清洁，无油污、灰尘、氧化物、指纹、残留电解液（如果是返修或特殊工艺）。通常需要清洗（如等离子清洗、激光清洗、溶剂清洗）和/或保护气体吹扫。极耳状态：极耳带应平整、无扭曲、无氧化、无油污。长度和位置准确。检查极耳与隔膜/极片的连接是否牢固。
电极组件定位：卷芯/电极组件在壳体内的位置必须精确,确保极耳带准确贴合在壳体焊接区域。通常需要精密的入壳和定位工装
环境控制：控制环境湿度（低露点），防止水分影响焊接质量和引入氢脆风险。干燥房环境是常见要求。

❷焊接参数
焊接压力：合适的压力确保电极与工件良好接触，稳定接触电阻，排出熔池气体，形成致密焊核。压力不足导致飞溅、未熔合；压力过大导致压痕过深、壳体变形甚至压穿。
焊接电流：核心参数。电流大小直接影响产生的热量和熔核尺寸。电流过低导致未熔合、焊核小、强度低、电阻高；电流过高导致飞溅、烧穿、壳体变形、热影响区过大、金属间化合物增厚（异种金属）。
焊接时间：控制电流施加的持续时间。时间过短，热量不足，熔核不充分；时间过长，热量输入过多，导致飞溅、烧穿、热变形严重、热影响区性能恶化。
脉冲波形：对于精密焊接(如铜铝焊接、薄壳焊接)，常采用多脉冲或特殊波形(如缓升缓降)来控制热输入、减少飞溅、改善焊核质量。
电极头状态：电极头的形状、尺寸、表面光洁度直接影响电流密度和压力分布。电极头必须保持清洁、无粘连、无过度磨损。需定期修磨或更换。
电极头对中性：上下电极必须精确对准，否则导致焊接偏移、熔核不均匀、单边焊穿或未焊透。

❸焊接过程监控
过程稳定性：监控焊接电流、电压、动态电阻曲线、能量等参数是否稳定在设定窗口内。异常波动往往是焊接缺陷（如接触不良、飞溅、虚焊）的前兆。
位移监控：监测焊接过程中电极的位移量（反映热膨胀和熔核形成过程），可用于间接评估熔核尺寸和质量。
飞溅检测：使用传感器（声学、光学）或图像识别检测焊接时是否产生飞溅，飞溅是焊接不良的重要表现。

❹焊后检测
破坏性测试：
①拉力/剪切力测试：定期抽检（或在线100%监测，如果技术可行），测量焊接点的机械强度是否达标。是最直接有效的强度评估方法。
②金相切片分析：抽检焊接截面，观察熔核尺寸、熔深、气孔、裂纹、未熔合、微观组织等。
③显微硬度测试：评估热影响区的硬度变化
非破坏性测试：
①外观检查：通过自动光学检测或人工目视检查焊点位置、尺寸、压痕深度、表面缺陷（飞溅、毛刺、裂纹、烧穿、变色）。
②接触电阻测量：测量极耳与壳体之间的电阻值（或与已知良品的对比值），是最常用的在线或离线检测手段。电阻过高直接反映连接不良。
③X射线检测：检查焊点内部结构（熔核大小、气孔、裂纹）以及极耳在壳体内的位置和状态（是否扭曲、短路）。
④超声波检测：检测焊核大小、未熔合等内部缺陷。
⑤氦质谱检漏：高灵敏度检测焊接点及整个电池壳体的密封性（通常在后续工序进行，但密封性根源在焊接）。
⑥尺寸测量：测量焊点直径、压痕深度、壳体变形量等。

❺设备与维护
设备稳定性：点焊机及其电源、控制系统的稳定性至关重要。需定期校准和维护。
冷却系统：确保电极和工件的有效冷却，防止过热影响焊接质量和电极寿命。
工装夹具：定位工装必须保证重复定位精度，夹持稳定可靠。
电极管理：建立严格的电极头修磨、更换周期和标准。

总结
负极耳与壳体的点焊是一个集电气连接、机械连接、密封功能于一体的关键工序。其核心目标是实现低电阻、高强度、高气密性的连接。
控制的关键在于：
1.极致的焊前清洁和精确的部件定位。
2.焊接参数（压力、电流、时间、波形）的精确设定、优化和稳定控制。
3.对电极状态和过程信号（电流、电压、电阻、位移）的实时监控。
4.结合破坏性和非破坏性方法（特别是接触电阻和拉力测试）进行严格的质量检验。