北京
【CNMO科技消息】5月27日，特斯拉官方首次系統(tǒng)披露了其動(dòng)力電池安全體系中的一項(xiàng)核心工藝——芯片級(jí)超聲波鍵合技術(shù)。這項(xiàng)過(guò)去極少對(duì)外披露的制造工藝，正是支撐特斯拉電池焊接質(zhì)量達(dá)到99.9999%達(dá)標(biāo)的底層技術(shù)基石，也是外界難以簡(jiǎn)單“復(fù)制特斯拉”的關(guān)鍵壁壘之一。特斯拉同時(shí)宣布，所有焊點(diǎn)均進(jìn)行100%拉拔力檢測(cè)，從源頭筑牢電池安全防線。
據(jù)特斯拉電池工程師介紹，整個(gè)電池包內(nèi)部包含四千多個(gè)電芯。行業(yè)內(nèi)主流方案通常采用激光焊接，但這一方式并不適用于小圓柱電芯——因?yàn)槠浜附用鏄O小，激光焊接的精度難以滿足要求。"這個(gè)電池的尺寸實(shí)在是太小了，它對(duì)于我們的連接精度要求也特別高。"該名特斯拉電池工程師表示。
據(jù)悉，超聲波鍵合技術(shù)最早應(yīng)用于手機(jī)和相機(jī)芯片的封裝連接。特斯拉將這一芯片級(jí)工藝創(chuàng)新性地引入電池制造：利用超高精度設(shè)備拉取極細(xì)鋁絲，在電芯表面進(jìn)行超高速摩擦生熱，使鋁絲與電芯表面融合，實(shí)現(xiàn)單面嵌合連接。
這一工藝帶來(lái)了兩大核心優(yōu)勢(shì)：
第一，正負(fù)極同端輸出，大幅降低能量損耗。傳統(tǒng)單體電池（如五號(hào)電池）均為一正一負(fù)分布，而特斯拉將電池正負(fù)極做到了同一斷面，通過(guò)超聲波鍵合將總正和總負(fù)都輸出到同一面，有效減少了電池包內(nèi)部的容量損耗。
第二，99.9999%的焊點(diǎn)良率。目前，特斯拉電池的超聲波鍵合工藝良率已達(dá)到六個(gè)九（99.9999%）的水平，這在大規(guī)模制造中堪稱極致。
安全設(shè)計(jì)不止于制造環(huán)節(jié)。超聲波鍵合所使用的極細(xì)鋁絲，其工作原理類似于家用電阻絲。當(dāng)車輛發(fā)生碰撞，或某個(gè)單體電芯出現(xiàn)內(nèi)短路導(dǎo)致自燃時(shí)，鍵合鋁絲會(huì)瞬間熔斷，將故障電芯與周圍電芯進(jìn)行物理上的絕對(duì)隔離，防止熱失控在短時(shí)間內(nèi)向鄰近電芯擴(kuò)散。
"我們利用極細(xì)的一種鋁絲來(lái)把電芯與電芯連接起來(lái)……給它做的一個(gè)物理上的一個(gè)絕對(duì)隔離。"該名特斯拉電池工程師如此描述這一安全機(jī)制。
鍵合完成并非終點(diǎn)。特斯拉設(shè)置了雙重質(zhì)量保證體系：第一重為拉拔力測(cè)試，對(duì)每一個(gè)焊點(diǎn)進(jìn)行100%拉拔力確認(rèn)，驗(yàn)證是否焊牢；第二重為脈沖測(cè)試，監(jiān)測(cè)每個(gè)焊點(diǎn)的發(fā)熱量與阻值狀態(tài)，評(píng)估連接強(qiáng)度與質(zhì)量。
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