文章核心观点 - 焊接工艺在锂电制造中的重要性显著提升，正从后端工艺走向前台，成为影响电芯性能、良率、成本和产线节拍的关键能力 [1][2] - 随着动力电池向高容量、高倍率发展，集流体层数增至百层乃至采用复合集流体，传统三步法/两步法焊接工艺面临工序冗长、缺陷累积、稳定性控制难等工程瓶颈 [2][3][5] - 卡洛维德公司提出的压熔焊技术，旨在通过“一步法”焊接解决百层及以上集流体的制造难题，该技术同时施加压力和电流，实现局部熔化与“准锻态”成型，在机械性能、电性能和量产稳定性方面展现出优势 [2][5][6][9][10] 从“三步法”到“一步法”：百层集流体焊接的现实困境 - 当前行业主流采用“三步法”或“两步法”焊接多层集流体与盖板/极柱，即先预焊多层极耳再进行终焊 [3] - 随着电芯容量和倍率提升，集流体层数不断增加，传统工艺弊端显现，成为百层以上集流体规模化应用的核心瓶颈 [3][5] - 技术难点体现在三个层面：材料层面（铝、铜导热性强，要求焊接能量密度高且可控）；结构层面（多层界面叠加使焊接难度非线性上升）；尺度层面（微米级集流体与宏观盖板/极柱连接困难）[4][5] - 传统工艺导致工序冗长、设备占地大、节拍受限，并存在飞溅、断层、爆点等质量隐患 [5] 压熔焊的技术本质：在加压与加热之间寻找新的平衡点 - 焊接的物理本质是通过加热和/或加压，使金属原子间距缩短至0.3-0.5纳米，实现原子结合 [6] - 压熔焊在焊接过程中同时施加压力并通电，利用焦耳效应实现局部熔化，冷却后形成接头，焊核在形成阶段处于“准锻态”条件 [6] - 该技术机理区别于传统电阻焊，解决了电阻焊在多界面条件下接触电阻失控、能量控制精度不足导致外围温升过高（可能烧损塑料件或引发飞溅）以及压力与电流响应速度局限等问题 [6] - 压熔焊从控流、控形、控质、控性四个维度重构焊接系统 [7] 压熔焊的系统重构：硬件与软件优化 - 硬件层面：强调电源输出的稳定性、响应速度与控制精度，优化电源特性和输出波形以精准控制焊核尺寸与温度梯度；对电极与执行机构进行结构优化，实现快速无漏水方案，提升生产节拍并降低运维风险 [7] - 软件层面：引入混合模式控制，将焊接过程分阶段并合理分配能量以抑制飞溅；采用“硬规范”焊接循环使焊印外温度梯度陡降，降低对盖板塑料件与隔膜的热影响；系统内置多套工艺程序支持定制化生产，并通过实时监控焊接电流、动态电阻、能量与压力等关键参数实现过程控制与追溯 [7] 百层常规集流体焊接：从实验到产线的数据验证 - 压熔焊实现了集流体与极柱的“一步法”焊接，客户测试显示焊接过程无飞溅或炸点，焊印成型稳定 [9] - 机械性能：焊接拉力显著高于行业常用的120N标准，剥离残留率达到100% [9] - 电性能与结构：焊后内阻、焊印横断面形貌及焊接过程温度满足要求，焊头周边温升峰值控制在100°C以下；在2.5C–3.5C工况充放电测试中，正极温升风险最低 [9] - 产线效率：单台设备效率可达10PPM（每分钟10件），节拍接近超声焊，并省去后续激光工序；综合良率高于99.95%，可通过监控系统实现源头数据同步采集 [9] 复合集流体焊接应用与性能数据 - 复合集流体（含C、H、O等元素的高分子材料夹层）焊接难度更高，传统熔化焊、压力焊（如超声焊）及电阻焊均存在技术瓶颈或不可行 [9][10] - 卡洛维德通过“热力共激”方式，在压熔焊基础上实现了百层以上复合集流体与极柱的焊接 [10] - 客户测试数据： - 机械性能：百层复合铜箔焊接拉力大于90N，撕裂残留率超过80%；复合铝箔焊接拉力大于60N，残留率同样超过80%，并通过耐压测试 [10] - 电性能：铜箔侧采用压熔焊可使DCR（直流内阻）降低1.1%，涂炭铝箔降低2.7%，正负极同时采用压熔焊则DCR总降幅达3.8%；阻抗变化趋势与DCR一致 [10] - 首效测试：复合铜箔滚焊方案较压熔焊方案首效降低1.8% [10] 压熔焊技术的其他应用拓展 - 用于多层极耳预焊，为现有两步或三步产线提供工艺补强，减少碎屑产生 [10] - 在单层或少层极耳与连接片焊接中，可实现最小2mm × 3mm焊印，适配轻量化、微型化趋势 [10] - 在异种金属焊接上的拓展，为电池周边结构设计提供了新的制造可能 [10] - 在锂电制造由材料驱动转向制造能力驱动的阶段，围绕关键工艺节点的系统性创新正成为决定企业竞争力的重要变量 [10]