本发明公开了一种动力电池多层电极超声波机械手焊接设备，包括超声波机械手装置和电气控制系统，前者包括机械同步器和滑轨滑动装置，以及均受控于电气控制系统的驱动件和两套超声波点焊系统，滑轨滑动装置包括沿竖直方向导向的滑轨和与滑轨滑动配合连接的上、下布置的上、下滑块，两套超声波点焊系统分别安装于上、下滑块上，以分别从待焊电池的上方和下方将极片和极耳焊接在一起，驱动件通过机械同步器带动上、下滑动沿相反的方向同步运动。本发明的动力电池多层电极超声波机械手焊接设备利用一驱动件驱动两套超声波点焊系统，可以很好地保证焊接作业的同步性和一致性，并且可满足厚极片的焊接要求。