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超声波金属焊接层叠式锂电池金属极片
随着资源与环境双重压力的持续增大，发展新能源汽车已成为未来汽车工业发展的方向之一。新能源汽车在不使用汽油和柴油的情况下，采用锂离子动力电池已成为首选动力源。到2014年，车用锂离子电池市场的规模将越升至240亿美元。目前美国能源部以及美国通用、美国福特、德国奔驰等欧美各大汽车制造商都致力于开发采用锂离子动力电池的电动汽车。我国在锂离子动力电池研发上也投入了大量财力物力，国家863计划专门设立电动汽车重大专项，用以资助动力锂离子电池关键材料及其制造工艺的研发和应用。因此，开展锂电池相关技术研究已成为当前关注的热点问题。
锂电池制造主要包括制浆、涂布、焊接、装配、化成五个工序，其中焊接技术是锂电池制造工艺中的关键一环。锂电池制造过程中，极片与极片以及电池封装都需要使用焊接工艺，任何焊接接头缺陷都将影响锂电池的容量及功率（图1-1）。因此，如何保证极片的连接接头质量是目前锂电池制造中需要解决的重点问题之一。
图 1-1 锂离子(a)电池单体、(b)电池模块、(c)电池组
为了满足锂电池的容量及功率要求，多个锂电池单体通过串联、并联构成电池模块，而多个电池模块装配在一起构成电池组。锂电池单体包括正极、负极、隔膜及包装，正极集流体（10um左右铝箔）涂覆有正极材料，负极集流体（10um左右铜箔）涂覆有负极材料，一个电池单体包含有20-60层正极集流体和负极集流体，电池单体制造过程中，需要将所有正极集流体与一个正极极耳（0.2mm铝片）连接，将所有负极集流体与一个负极极耳（0.2mm铜片）连接。
电池模块制造过程中，电池单体并联时，需要将不同电池单体的正极极耳与正极极耳连接，也需要将负极极耳与负极极耳连接。在将不同电池单体串联的过程中，需要将不同电池单体的正极极耳与负极极耳连接。最终，将电池模块组装成电池组的过程中，需要将极耳与母线连接。
焊接技术作为锂电池制造工艺中的关键一环，任何极片连接接头缺陷都可能造成锂离子电池内阻增大、容量减小、电压降低，将影响锂离子电池的一致性。因此，遴选铝/铜等异质多层超薄金属极片的连接工艺方法并保证接头质量一直是锂电池制造工艺需要亟待解决的关键问题。
超声波金属焊接是在焊接压力作用下使被焊工件与工件界面之间产生高频机械振动，工件界面的相对运动产生剪切力引起摩擦产热及塑性变形，从而形成固相连接。工件温度升高使工件材料屈服强度降低，有利于工件表面氧化膜破碎及发生塑性变形，对接头形成有重要作用。
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，是目前极片连接的主要工艺方法。
