鋰離子電池頂蓋與銅片儲能焊接的焊針改進

徐光銀，韓成祥

（合肥國軒高科動力能源股份公司，合肥 230011）

1 引言

多年來不銹鋼頂蓋和銅片不能直接焊接，一直困擾著我公司及鋰電池行業，而且由于鉬極棒的材料特性，焊針的使用效率低，因此，急需一種新型材料的焊針，既能保證鋰離子電池頂蓋與銅片直接焊接，又可以提高焊針的使用效率。

圖1 鋰離子電池頂蓋示意

2 現狀分析

目前，鋰離子電池頂蓋與銅片儲能焊接一般使用鉬極棒焊針，鋰離子電池頂蓋如圖1 所示。

我公司多年來一直使用鉬極棒焊針進行鋰離子電池頂蓋與銅片儲能焊接，由于不銹鋼的熔點是1500℃～1600℃，而銅連接片的熔點是1000℃～1100℃，兩者熔點差別較大，使用鉬極棒焊針不能直接焊接不銹鋼頂蓋與銅片，而是通過填充鎳片才能焊接，中間需要復雜的銅片和鎳片的復合環節，如圖2 所示。

圖2 銅片與鎳片復合環節工藝流程圖

鉬極棒的硬度較低，焊接中主要出現以下問題：（1）生產效率低：由于焊針易變形、易粘銅屑，每臺設備每小時需磨焊針輔助時間15min；（2）成本高：焊針材料消耗快，每臺設備每小時消耗焊針成本2.85元；（3）質量低：焊針的力學性能低，導致的焊點虛焊率達25%。

3 焊針改進與效果

在有色金屬中，鎢的相關力學性能最好。鉬和鎢金屬的力學性能比較［1］如表1 所示，可看出鎢金屬力學性能顯著優于鉬金屬，鎢極棒是鋰離子電池頂蓋與銅片儲能焊接的最佳焊針選擇。

表1 鉬和鎢金屬的力學性能比較

鋰離子電池頂蓋與銅片儲能焊接的焊針改進為鎢極棒后，具備以下特點：（1）不銹鋼頂蓋與銅片可以直接焊接，取消中間復雜的銅片和鎳片復合環節的生產過程；（2）硬度高，材料消耗顯著降低；（3）焊接不易粘屑、變形，磨焊針輔助時間顯著減少。

改進后產生了以下效果：（1）降低作業成本：每年節約銅鎳復合作業成本50 萬元，且鎢極棒焊針每年減少鎳片消耗成本30 萬元，因此每年共降低成本80 萬元；（2）提高了生產效率：每天工作8h，減少銅鎳復合環節的作業時間30min，減少磨焊針輔助時間90min，生產效率提高25%；（3）提高了焊接質量：鋰離子電池頂蓋與銅片焊點的平均虛焊率降低20%，提高公司無形的效益。

4 結語

鋰離子電池頂蓋與銅片儲能焊接的焊針改進，在生產效率、成本和質量效果方面都有明顯的改善，每年降低成本80 萬元，生產效率提高25%，產品虛焊率降低20%，可以看出鋰離子電池頂蓋與銅片儲能焊接的焊針改進對生產效率、質量的提高以及成本的下降都具有重要的意義。實踐證明，鋰離子電池頂蓋與銅片儲能焊接的鎢棒焊針是性能價格比最佳的焊針。

［1］宋小龍，安繼儒.新編中外金屬材料手冊［M］.成都：化學工業出版社，2007.