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如何解決焊點(diǎn)大小不一致焊針消耗的問(wèn)題？

日期：2025-05-10 02:20
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摘要：在新能源技術(shù)日新月異的今天，圓柱電芯作為鋰離子電池的重要組成部分，其性能與制造工藝直接關(guān)系到電池包的整體效能與**性。 然而，在圓柱電芯PACK的焊接過(guò)程中，一個(gè)不可忽視的現(xiàn)象——帕爾貼效應(yīng)，往往給生產(chǎn)帶來(lái)挑戰(zhàn)。



圓柱電芯PACK焊接中的帕爾貼效應(yīng)挑戰(zhàn)


圓柱電芯PACK電阻焊，一般采用的焊接方式為平行焊，在這種焊接方式下：左右兩根電極即使在相同的工況下（焊接壓力、電極材料、接觸電阻、焊接電流、通電時(shí)間等），也經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)焊點(diǎn)左右不均勻的情況。


那么，左右兩側(cè)工況相同，為什么會(huì)出現(xiàn) "左右焊點(diǎn)大小不均勻"、"左右電極長(zhǎng)度不一致"的問(wèn)題呢？


這是因?yàn)椋?dāng)涉及不同金屬或半導(dǎo)體材料的連接時(shí)，電流通過(guò)焊接點(diǎn)可能引發(fā)局部吸熱或放熱，如果熱量不均，則會(huì)影響焊接質(zhì)量乃至電芯性能。






具體案例導(dǎo)入




用銅系焊針對(duì)鎳帶與圓柱電芯的正負(fù)極焊接，由于材料間存在能級(jí)差異，當(dāng)焊接電流導(dǎo)通后，銅電極的銅原子*外層自由電子會(huì)運(yùn)動(dòng)到鎳連接片的鎳原子*外層自由電子。


由于銅比鎳的原子核的正電荷數(shù)高，自由電子從高能級(jí)向低能級(jí)運(yùn)動(dòng)，在躍遷的過(guò)程中，通過(guò)光波的形式釋放出多余的能量。







1#焊點(diǎn)：因?yàn)殡姌O主要成分為銅，純鎳連接片主要成分為鎳，銅原子核的正電荷數(shù)為29，鎳原子核的正電荷數(shù)為28，自由電子在銅原子中的能級(jí)高于其在鎳原子中的能級(jí)，因此在銅電極和純鎳連接片交接面處放熱。

2#焊點(diǎn)：電芯通常采用不銹鋼材質(zhì)，雖然其中鐵原子核的正電荷數(shù)為26，但是因?yàn)槠渌饘僭氐募尤耄煌娱g各自的帕爾貼效應(yīng)疊加后比較復(fù)雜，實(shí)際通電后，通常在純鎳連接片和電芯交接面處吸熱。

3#焊點(diǎn)：材質(zhì)的電荷數(shù)同2#焊點(diǎn)，但帕爾貼效應(yīng)的可逆性，在電芯和純鎳連接片交接面處放熱。




通過(guò)對(duì)左右焊點(diǎn)的觀察：左側(cè)焊接能量減小，電極和純鎳連接片粘連（粘針，電極消耗較快），焊接殘留較小，容易虛焊；右側(cè)焊接能量增大，沒(méi)有粘針，殘留明顯大于左側(cè)，焊接效果良好。

帕爾貼效應(yīng)產(chǎn)生的放熱和吸熱現(xiàn)象給焊接帶來(lái)如下挑戰(zhàn)：若焊接過(guò)程中吸熱過(guò)多，可能導(dǎo)致焊接點(diǎn)強(qiáng)度不足，增加接觸**的風(fēng)險(xiǎn)；反之，若放熱過(guò)多，則可能損傷電芯內(nèi)部結(jié)構(gòu)，甚至引發(fā)**事故。





  

帕爾貼效應(yīng)概述

對(duì)上述現(xiàn)象的物理解釋是：電荷載體在導(dǎo)體中運(yùn)動(dòng)形成電流，由于電荷載體在不同的材料中處于不同的能級(jí)，當(dāng)它從高能級(jí)向低能級(jí)運(yùn)動(dòng)時(shí)，便釋放出多余的能量；這一效應(yīng)是可逆的，當(dāng)電荷載體從低能級(jí)向高能級(jí)運(yùn)動(dòng)時(shí)，會(huì)從外界吸收能量。能量在兩材料的交界面處以熱的形式吸收或放出，物理學(xué)上稱為帕爾貼效應(yīng)。



 
帕爾貼效應(yīng)，由法國(guó)科學(xué)家J.A.C.帕爾貼于1834年**發(fā)現(xiàn)，是一種熱電現(xiàn)象。當(dāng)電流通過(guò)由兩種不同導(dǎo)體（或半導(dǎo)體）構(gòu)成的回路時(shí)，會(huì)在接頭處產(chǎn)生吸熱或放熱現(xiàn)象。這一現(xiàn)象的產(chǎn)生源于電荷載體在不同材料中的能級(jí)差異，當(dāng)電荷從高能級(jí)向低能級(jí)移動(dòng)時(shí)釋放能量，表現(xiàn)為放熱；反之，則吸收能量，表現(xiàn)為吸熱。帕爾貼效應(yīng)不僅具有可逆性，而且吸熱或放熱的強(qiáng)度與電流大小、導(dǎo)體性質(zhì)及熱端溫度密切相關(guān)。

平行焊中的焊點(diǎn)左右不均勻現(xiàn)象，容易產(chǎn)生虛焊、粘針、過(guò)焊等問(wèn)題，這不僅對(duì)PACK的焊接品質(zhì)影響較大，而且兩側(cè)電極消耗速度差異較大，左側(cè)粘針的電極較短，右側(cè)電極較長(zhǎng)；進(jìn)而焊針長(zhǎng)度差異，又會(huì)造成左右兩根針的焊接壓力差異，影響焊接質(zhì)量的穩(wěn)定。


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