[發(fā)明專利]一種軟包鋰電池極耳的超聲波焊接方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011126625.4
• 申請(qǐng)日: 2020-10-20
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112222596A
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-01-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳素娜;許少輝;何偉
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 天津市捷威動(dòng)力工業(yè)有限公司
• 主分類號(hào): B23K20/10
• 分類號(hào): B23K20/10;B23K20/26;H01M10/058;H01M50/536
• 代理公司: 天津?yàn)I海科緯知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 12211
• 代理人: 楊正律

本發(fā)明提供了一種軟包鋰電池極耳的超聲波焊接方法，包括如下步驟：步驟一：通過(guò)極耳預(yù)熱機(jī)構(gòu)對(duì)極耳進(jìn)行預(yù)熱；步驟二：通過(guò)球面型焊頭，在極耳上層采用先焊接再?gòu)澱鄣某暡ɡ鋲汉附臃绞剑瑢?duì)極耳進(jìn)行焊接。本發(fā)明所述的軟包鋰電池極耳的超聲波焊接方法，箔材與Tab的焊接方式采用Tab在上層的焊接方式，減少了箔材在上層焊接方式對(duì)箔材的損傷，提高了接頭的焊接質(zhì)量和有效連接長(zhǎng)度，從而提高了極耳的過(guò)流能力。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于鋰離子動(dòng)力電池生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種軟包鋰電池極耳的超聲波焊接方法。

背景技術(shù)

超聲波金屬焊接是在鋰電池行業(yè)中被廣泛應(yīng)用的一種固相連接方法，單體電芯的箔材與箔材、箔材與Tab(中文含義為：極耳)的連接都需要使用超聲波金屬焊接技術(shù)。超聲波金屬焊接技術(shù)是利用超聲波產(chǎn)生的機(jī)械振動(dòng)能量，在壓力作用下，焊頭通過(guò)高頻振動(dòng)將能量傳遞到被焊工件界面之間，使工件界面間產(chǎn)生高頻摩擦，轉(zhuǎn)變?yōu)楣ぜ缑骈g的摩擦功、形變能及溫升，從而破壞工件表面氧化層并使被焊工件界面產(chǎn)生塑性變形，從而產(chǎn)生純凈金屬貼合、原子擴(kuò)散，最終實(shí)現(xiàn)金屬工件的固相連接。超聲波金屬焊接接頭的形成機(jī)制主要有機(jī)械咬合和塑性變形，其是接頭形成的重要因素。接頭的焊接拉力、敷箔量、工件連接界面塑性變形的形貌、有效連接長(zhǎng)度是決定接頭焊接質(zhì)量的主要因素。焊接是鋰電池制造過(guò)程中的一個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)，任何焊接接頭缺陷都可能影響電池的內(nèi)阻、容量、電壓，從而影響電池的一致性。同時(shí)，影響電池的功率，從而影響快充溫升。因此，如何保證接頭的焊接質(zhì)量顯得尤為重要。

目前軟包鋰離子電池箔材與箔材、箔材與Tab的連接普遍采用的是常溫下沒(méi)有外加壓力的冷壓超聲波金屬焊接技術(shù)，焊接方式大多采用箔材在上層的偏心或中間直焊的焊接方式，焊頭設(shè)計(jì)一般為平面型結(jié)構(gòu)。在現(xiàn)有技術(shù)方案下提高接頭焊接質(zhì)量的方法主要有優(yōu)化焊接工藝參數(shù)、設(shè)計(jì)焊接定位工裝、設(shè)計(jì)合適的焊頭和焊座的尺寸和齒牙外形、尋找最優(yōu)的焊頭與焊座間隙、保證工件表面潔凈等。優(yōu)化焊接工藝參數(shù)可以在一定時(shí)間內(nèi)使焊機(jī)輸出穩(wěn)定的功率、能量、振幅等，以保證焊接接頭質(zhì)量，但隨著焊機(jī)換能器的使用壽命延長(zhǎng)以及焊頭和焊座齒牙的磨損，焊接參數(shù)需要隨之變動(dòng)，變動(dòng)時(shí)間節(jié)點(diǎn)難以確定；提高工件表面的潔凈度使工件界面間通過(guò)產(chǎn)生高頻摩擦，轉(zhuǎn)變的摩擦功、形變能及溫升更容易破壞工件表面氧化層，形成純凈金屬貼合，有利于保證接頭焊接質(zhì)量，但目視的方法很難徹底保證工件的潔凈度；設(shè)計(jì)焊接定位工裝通過(guò)固定工件的位置保證焊接區(qū)壓力一致，進(jìn)而保證焊接輸出功率的穩(wěn)定性，可以避免焊接過(guò)程中因電芯的移動(dòng)導(dǎo)致焊接壓力變化，從而影響焊接機(jī)輸出功率，產(chǎn)生接頭焊接質(zhì)量缺陷等；對(duì)焊頭、焊座的間隙和焊頭的平行度進(jìn)行周期性檢測(cè)，但隨著生產(chǎn)進(jìn)行，間隙和焊頭平行度也會(huì)微調(diào)，只能調(diào)整焊接工藝參數(shù)使焊機(jī)輸出增大，但很難提高接頭的焊接質(zhì)量。因此，開(kāi)發(fā)一種提高接頭焊接質(zhì)量的超聲波焊接方法顯得尤為重要。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明旨在提出一種軟包鋰電池極耳的超聲波焊接方法，以解決上述技術(shù)問(wèn)題。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的：

一種軟包鋰電池極耳的超聲波焊接方法，包括如下步驟：步驟一：通過(guò)極耳預(yù)熱機(jī)構(gòu)對(duì)極耳進(jìn)行預(yù)熱；步驟二：通過(guò)球面型焊頭，在極耳上層采用先焊接再?gòu)澱鄣某暡ɡ鋲汉附臃绞剑瑢?duì)極耳進(jìn)行焊接。

進(jìn)一步的，所述步驟一中的球面型焊頭包括焊頭基體及其上方設(shè)置的焊齒，焊頭基體為球面結(jié)構(gòu)，焊頭基體上均布若干焊齒。

進(jìn)一步的，所述焊齒采用銑床傾斜30°-45°加工而成，焊齒的齒夾角為60°或90°，齒深為0.48mm-0.55mm，齒間距1.2mm-1.5mm。

進(jìn)一步的，所述極耳預(yù)熱機(jī)構(gòu)包括對(duì)稱設(shè)置的2個(gè)預(yù)熱機(jī)構(gòu)，每個(gè)預(yù)熱機(jī)構(gòu)包括自外向內(nèi)依次均設(shè)置的發(fā)熱體、導(dǎo)向柱、加裝彈簧和極耳加熱塊，發(fā)熱體內(nèi)側(cè)安裝極耳厚度限位塊，發(fā)熱體內(nèi)側(cè)通過(guò)導(dǎo)向柱與極耳加熱塊活動(dòng)連接，導(dǎo)向柱外部套接加裝彈簧，極耳加熱塊內(nèi)側(cè)設(shè)有極耳限位槽。

進(jìn)一步的，所述發(fā)熱體和極耳加熱塊均為電加熱器。