[發明專利]一種疊片式鋰電池鋁殼體結構及其制作方法

有效

• 申請號: 201510548496.0
• 申請日: 2015-08-31
• 公開（公告）號: CN105140429B
• 公開（公告）日: 2017-11-21
• 發明（設計）人: 蔡智亮;楊洪剛;黃輝;沈金華;李彥國;谷國迎;趙欣;康榮峰
• 申請（專利權）人: 昆山斯格威電子科技有限公司
• 主分類號: H01M2/02
• 分類號: H01M2/02;B23K20/12;B23K20/26;B23K37/04
• 代理公司: 南京縱橫知識產權代理有限公司32224
• 代理人: 董建林

技術領域

本發明涉及鋰電池封裝技術領域，具體涉及一種疊片式鋰電池鋁殼體結構及其制作方法。

背景技術

目前市場上封裝疊片式鋰電池的鋁殼體主要有兩種結構形式。一種是殼底與殼壁一體式的，這種鋁殼體采用沖壓的方式制造，所用鋁板材厚度較小，一般小于0.6mm，所做出的鋁殼體體積也比較小，主要用于手機電池等體積和容量較小的電池。另一種鋁殼體結構是由分離的直筒狀殼壁（橫截面形狀為長方形）和板狀殼底焊接而成，所用的殼壁和殼底材料厚度較大，一般在1.0mm以上，所用的焊接方式主要有氬弧焊和激光焊接。

鋁合金表面易產生難熔的Al₂O₃氧化膜，采用氬弧焊時就需要采用較大的功率密度，使鋁合金焊接接頭軟化嚴重，強度系數低，且容易產生氣孔和熱裂紋。鋁合金線膨脹系數度大，弧焊容易產生大的焊接變形。鋁合金熱導率大，約為鋼的4倍，相同焊接速度下，熱輸入要比焊接鋼材大2~4倍。因此鋁合金的焊接要求采用能量密度大、焊接輸入小、焊接速度高的高效焊接方法。鋰電池殼體對密封性要求高，氣孔和熱裂紋都會嚴重影響鋰電池殼體的密封性和使用壽命；過大的焊接變形對鋰電池裝配也不利。對于鋰電池鋁殼體而言，氬弧焊是一種設備投入小、生產成本低的焊接方法，但顯然并不是一種最理想的焊接方法。

激光焊接具有能量密度高，熱輸入量小，焊接變形小，能夠得到熔化區和熱影響區窄的焊縫；激光焊接冷卻速度快，能夠得到組織微細的焊縫，故焊接接頭性能良好；激光焊接速度快、功能適應性強、可靠性高且不需要真空裝置，在焊接精度、效率和自動化等方面具有無可比擬的優勢，采用激光焊接鋁合金可以有效防止傳統焊接工藝產生的缺陷，強度系數提高很大。激光焊接鋁合金有許多優勢，也存在較大的局限性。激光器功率一般都比較低，鋁及鋁合金對輻射能的吸收很弱，成為激光焊接鋁合金的難點。激光焊接設備成本高、接頭間隙允許度小、工件準備工序要求嚴等，不利于電池成本的降低，從而在市場競爭中容易處于劣勢。

攪拌摩擦焊是一種可用于各種合金板焊接的固態連接技術。與傳統熔焊方法相比，攪拌摩擦焊無飛濺、無煙塵，不需要添加焊絲也不需要保護氣體，節省能源，焊接接頭無氣孔和裂紋，焊接變形小，焊接接頭機械力學性能好。由于鋁及鋁合金熔點低，更適用于采用攪拌摩擦焊。攪拌摩擦焊自動化程度高、生產周期短。攪拌摩擦焊接過程操作簡便，不需要特別的焊前準備，對氧化膜不敏感，這點與激光焊接相比，其適用性更強。攪拌摩擦焊也有一定的不足之處，例如被焊工件必須要夾緊固定，對焊接裝配要求較高，對接面間隙要求高于填絲焊而低于激光焊接。攪拌摩擦焊一般需要在焊縫背面加墊板，進行剛性支撐。

發明內容

在對疊片式鋰電池鋁殼體的殼壁與殼底焊接中，攪拌摩擦焊相對于氬弧焊和激光焊接具有明顯的的優勢，但其自身的不足之處對其應用產生了一定的限制。本發明針對現有技術存在的上述不足，目的在于提供一種能增強疊片式鋰電池鋁殼體的密封性，以及殼壁與殼底連接可靠性，提高電池外形一致性，并且工藝適用性較強，生產效率相對較高、成本相對較低的疊片式鋰電池鋁殼體結構及其制作方法。為了實現上述目的，本發明采用如下的技術方案：

一種疊片式鋰電池鋁殼體結構，包括殼壁、殼底，所述的殼底完全處于殼壁內，其中一邊與殼壁留出0~0.2mm間隙；殼底與殼壁通過攪拌摩擦焊接，所述的攪拌摩擦焊接焊縫沿殼底2與殼壁1的接縫一整周。

一種疊片式鋰電池鋁殼體結構的制作方法，包括以下步驟：

S1，將殼壁1套在殼壁定位柱外，殼壁的下部與定位底座接觸；

S2，將殼底放于殼壁超出殼壁定位柱上端的部分所圍繞殼壁定位柱上表面形成的空間內，殼底下表面與殼壁定位柱上表面接觸；

S3，合上定位夾具的殼壁夾緊裝置與殼底夾緊裝置，將殼壁與殼底夾緊；

S4，在殼壁與殼底的接縫處沿接縫一周進行攪拌摩擦焊接，殼壁與殼底焊接連接成為一體，即鋰電池鋁殼體；

S5，打開殼壁夾緊裝置與殼底夾緊裝置，頂出裝置向上頂出殼鋰電池鋁殼體。

進一步的，所述步驟S2中殼壁和殼底放置完成后，殼壁上端面高出殼底上表面0~0.2mm。

進一步的，所述的殼壁定位柱靠近焊縫的部分和夾緊殼壁的定位夾具裝置接近殼壁上端面的部分的材料具有良好彈性和隔熱的性質。

進一步的，步驟S2中所述的殼底放于超出殼壁定位柱上端的部分所圍繞殼壁定位柱形成的空間內后，殼底周邊輪廓與殼壁之間存在0~0.2mm的間隙。