有色金属的超声波焊接是一种成熟的工艺，目前正随着锂离子电池 (LIB) 市场的增长而蓬勃发展，而锂离子电池是电动汽车的主要储能来源。Herrmann Ultraschall（海尔曼超声波）数十年来一直是超声波焊接专家，现在已经开发了一种新的金属焊接系统，即 HiS VARIO。
超声波焊接是一种清洁、安全、环保的工艺，不仅适用于 LIB 制造中阳极和阴极的预焊和主焊，也适用于汽车、消费品和电子行业的电气连接。该工艺可在手动工作站上使用，也可并入自动化生产线。这一工艺有以下几大优势：
- 强度高
- 焊接时间短
- 能耗低
- 无需耗材
- 纵向振动破坏了氧化层
超声波焊接主要用于将导电有色金属和贵金属与铜铝化合物接合起来，这占到应用的 90%。接合所需的能量由机械振动提供。超声波发生器通过 50 Hz 电源交流电在 20 或 35 kHz 范围内产生电振荡。转换器用于将电振荡转换为相同频率的机械振荡。焊接工具，也就是焊头，将振动传递给接合辅助件。焊头与面对它的接合部分耦合，并使其纵向振荡。其他焊接部件固定在结构化底座中保持不动。焊头的耦合表面也必须是结构化的，否则顶部连接辅助件不会移动，也就是说不会产生相对运动。
接合处的氧化物涂层被强烈的摩擦破坏，两个接合部分在同时暴露于压力下时通过分子键熔合在一起。焊接的决定性因素不是产生的热量（远低于熔点），而是两个连接辅助件的相对运动。由于工艺热较低，对物质的材料结构没有负面影响。铜板的连接辅助件最大材料厚度为 2 至 3 mm，具体取决于焊接表面。功率要求介于 1000 和 6200 瓦之间，具体取决于应用。
重要工艺可视化
系统控件检查工艺参数并将其可视化。机器屏幕上的参数图形显示，包括振幅、能量、焊接深度和焊接力，已成为确保工艺稳定性的重要工具。每个焊接件都需要对应一个工艺窗口，以平衡材料和生产公差。在此阶段，必须考虑所有上游电池生产工艺步骤。重要的是将废品减少到最低限度，尤其是在电池较为昂贵的情况下。在确定焊接参数时，即考虑应用、材料和生产环境时，综合考虑很重要。这就是尽早让超声波技术供应商参与产品开发非常重要的原因。Herrmann Ultraschall（海尔曼超声波）认为精细参数化为进一步提高焊头的生产质量和使用寿命提供了巨大的机会。可以观察到工艺稳定性和微粒减少之间的相关性，以及能量输入、稳定转换器和焊接工具使用寿命之间的相关性。
