[發(fā)明專利]用于電池鑄焊帶的模具

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201080057827.6
• 申請(qǐng)日: 2010-11-22
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102712033A
• 公開(kāi)（公告）日: 2012-10-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 邁克爾·A·加林;羅伯特·W·尼爾
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 馬克科技創(chuàng)新設(shè)計(jì)公司
• 主分類號(hào): B22C19/04
• 分類號(hào): B22C19/04;B22D46/00
• 代理公司: 北京康信知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限責(zé)任公司 11240
• 代理人: 余剛;吳孟秋

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明總體上涉及電池帶和柱鑄造機(jī)器（battery?strap?and?post?cast-on?machine）、電池以及制造電池的系統(tǒng)和方法，更具體地說(shuō)涉及鑄焊帶（COS）配置，所述鑄焊帶配置用于在多單元電池內(nèi)的板之間以及在所述板與電池柱之間產(chǎn)生電連接時(shí)提高效率并且減少能量。

背景技術(shù)

大型電池，比如汽車和卡車電池，需要特別的制造設(shè)備和方法。用于檢驗(yàn)大型電池的殼體內(nèi)的分離板之間以及板連接與在電池殼體外部提供連接的柱之間的電連接的工序尤其重要。由于板之間的不適當(dāng)連接造成的電池故障、電池殼體內(nèi)的短路、或者甚至嚴(yán)重故障，都可導(dǎo)致壓力累積造成單元或殼體破裂，并產(chǎn)生環(huán)境和安全危害。

在提供有效的且具有成本效益的自動(dòng)電池制造工序同時(shí)維持產(chǎn)品可靠性時(shí)，會(huì)產(chǎn)生其他考慮。理想的工序使生產(chǎn)過(guò)程中的材料要求和能量輸入最小化，同時(shí)確保電池產(chǎn)品的故障風(fēng)險(xiǎn)減小。盡管這些屬性為電池制造商提供使電池生產(chǎn)現(xiàn)代化的目標(biāo)，然而先前的在效率與可靠性之間提供最佳平衡的多種方法僅僅提供了漸進(jìn)性改進(jìn)，而沒(méi)有明顯地增加本領(lǐng)域的專業(yè)知識(shí)。

澆鑄操作通常對(duì)于電池的所有單元同時(shí)完成，該電池位于具有反轉(zhuǎn)鏡像的模具內(nèi)，然而在所述單元將處于完成的電池單元結(jié)構(gòu)內(nèi)時(shí)所述反轉(zhuǎn)鏡像以其他方式定向。堆疊單元元件由向下延伸且彼此相鄰的板凸耳夾緊在一起。可預(yù)加熱多個(gè)模具型腔，這些型腔適當(dāng)?shù)囟ㄏ虺商峁┧枰膸螤睢Ｈ廴诮饘伲ㄍǔ殂U（Pb）或主要包含鉛的合金）可用在與模具型腔相鄰的通道內(nèi)，并且沿著該通道連續(xù)地循環(huán)。通道內(nèi)的鉛或熔融金屬通常在貯存器（通常位于模具之下）內(nèi)進(jìn)行預(yù)加熱，然后被泵送至通道內(nèi)。

一旦達(dá)到所需要的條件，就將熔融金屬泵送至與模具相鄰的通道內(nèi)，直到水平高度升高到溢出設(shè)置在通道與每個(gè)模具型腔之間的溢吝（weir，檐）為止。因此，熔融金屬填充模具型腔，然后，收回已經(jīng)泵送至模具內(nèi)且達(dá)到高于溢吝的水平高度的熔融金屬，從而使熔融金屬減少到低于溢吝的頂部的水平高度。通常，通道內(nèi)的熔融金屬的水平高度保持在一組預(yù)定的參數(shù)之間。在熔融金屬需要溢出溢吝時(shí)，將熔融金屬升高到通道底部水平高度以上大約12mm處，并且在收回熔融金屬時(shí)，該水平高度為通道底部以上大約6mm。一些系統(tǒng)需要熔融金屬往返于貯存器連續(xù)循環(huán)。其他系統(tǒng)簡(jiǎn)單地升高該水平高度以便溢出到模具型腔內(nèi)，然后將熔融金屬?gòu)馁A存器泵送補(bǔ)充到通道。

移除熱能源，并且將相對(duì)于彼此在期望方向上被夾持的單元板組件定位成將每個(gè)板上的板連接凸耳的一部分浸入適當(dāng)?shù)倪B接器帶模具型腔中的熔融物質(zhì)內(nèi)，以便在凸耳之間提供熔融金屬連接。然后，通過(guò)使水流過(guò)模具本體的一個(gè)或多個(gè)部分來(lái)冷卻型腔，冷卻水與模具型腔壁的接觸冷卻熔鉛，從而造成熔鉛凝固。在大多數(shù)情況下，模具型腔通過(guò)水套維持在恒定溫度下，所述水套在需要時(shí)、或者在由監(jiān)控模具溫度的熱電偶指引時(shí)來(lái)選擇性地冷卻模具型腔。熔融金屬的冷卻會(huì)將金屬凝固在凸耳周圍。在模制的帶和柱充分凝固之后，使用熔接或焊接到金屬（鉛）帶的電池單元板的凸耳來(lái)從模具中取出所述模制的帶和柱，從而在所述模制的帶和柱之間產(chǎn)生必要的電氣和機(jī)械連接。

對(duì)于大批量生產(chǎn)，通常重復(fù)循環(huán)地進(jìn)行上述步驟，以便提供經(jīng)濟(jì)效益。循環(huán)時(shí)間（即移除先前完成的帶的時(shí)間到下一個(gè)帶完成的時(shí)間）理想地降低到最小值，以使得在可用的時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)最高產(chǎn)量。通過(guò)提供最佳制造參數(shù)所產(chǎn)生的效率來(lái)自于多個(gè)影響因素，包括減少了必要的勞動(dòng)力、時(shí)間和材料。已發(fā)現(xiàn)很大一部分的循環(huán)時(shí)間涉及到模具本體的加熱和冷卻部分。將鉛必須維持在熔融狀態(tài)的時(shí)間降低到最小，這就減小了到系統(tǒng)中的總熱能輸入。同樣，如果將必須加熱至融化以及然后必須冷卻的鉛的量最小化，那么也減少了熱能輸入和冷卻容量，伴隨而來(lái)的是減少了循環(huán)時(shí)間、材料成本、處理成本等等。

最佳的生產(chǎn)參數(shù)規(guī)定，不應(yīng)將通道壁部冷卻到在帶、突片（tab）和柱的焊接（即，凝固或冷固）期間阻礙熔融金屬流動(dòng)的程度。這就允許與模具組件相鄰的流動(dòng)通道內(nèi)存在的熔鉛從鉛通道自由地流動(dòng)到模具型腔內(nèi)。模具組件的溫度控制的最小精確程度需要將能量輸入維持在期望的水平。然而，整個(gè)模具（包括溢吝）的冷卻造成熔融金屬在不需要的地方凝固，下面會(huì)進(jìn)行解釋。需要對(duì)模具組件內(nèi)的局部溫度進(jìn)行更大程度地控制，以便所述柱（尤其是接線端柱）能夠至少與較小的帶部分一樣快速地冷卻，這是因?yàn)樗鲋鋮s較慢就會(huì)產(chǎn)生機(jī)械上弱化的接線端。