[發明專利]軟包鋰離子動力電池正極極耳激光焊接工藝

在審

• 申請號: 202110627302.1
• 申請日: 2021-06-04
• 公開（公告）號: CN113488745A
• 公開（公告）日: 2021-10-08
• 發明（設計）人: 王衛星;張方方;劉昀
• 申請（專利權）人: 天津市捷威動力工業有限公司
• 主分類號: H01M50/533
• 分類號: H01M50/533;H01M50/536;B23K26/346;B23K101/36
• 代理公司: 天津企興智財知識產權代理有限公司 12226
• 代理人: 蔣宏洋

本發明提供了軟包鋰離子動力電池正極極耳激光焊接工藝，屬于鋰離子電池領域，包括S1、超聲波預焊，多層箔材焊接以后形成一個整體；S2、采用激光焊接，將極耳焊接在步驟S1完成箔材整體上，極耳的下端設在箔材整體上端的一側且二者緊密壓合無間隙，激光焊點從極耳上穿透整個箔材，并在箔材遠離極耳一側的表面形成焊點；焊接至少設置為兩排，形成焊接區域，焊接背面焊點面積小于焊接表面焊點面積，焊點形成一個斷面為U型的熔池，熔池形成到箔材的最下邊一層。本發明焊接后工件表面光滑，焊接拉力足夠大，焊接合格率較高，電芯過流能力強。

技術領域

本發明屬于鋰離子電池領域，涉及新能源汽車的鋰離子電池，尤其涉及軟包鋰離子動力電池正極極耳激光焊接工藝。

背景技術

目前在鋰離子軟包芯包極耳焊接過程中，使用焊接方式采用的是超聲波焊接，但超聲波焊接箔材與極耳經常發生如下問題：焊接虛焊，焊透毛刺過大、拉力不足，覆箔量不穩定。這樣就會造成電芯的電阻大，大電流充放電芯發熱較大，而且對于電池包也有很大影響，經常發生車輛趴窩等現象，給電芯的制作和電池的使用都帶來不良影響。因此研發一種可靠性的焊接工藝是保證鋰離子動力電芯質量的必要工序。

現在的超聲波焊接預焊接，也叫做超聲波極耳焊接，超聲波焊接為摩擦焊接，焊接容易產生粉塵，焊頭焊座易磨損，焊頭焊座磨損后，又影響焊接質量，而現有焊接工藝不穩定，質量隱患一直無法在生產過程中避免，因此電芯合格率一直不高，因焊接質量無法檢測出來，經常在電池組使用過程中才回發現問題，直接影響了電芯正常使用，給車主用戶帶來不良體驗。

發明內容

本發明要解決的問題是在于提供軟包鋰離子動力電池正極極耳激光焊接工藝，焊接后工件表面光滑，焊接拉力足夠大，焊接合格率較高，電芯過流能力強。

為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案是：軟包鋰離子動力電池正極極耳激光焊接工藝，包括以下步驟，

S1、超聲波預焊，多層箔材焊接以后形成一個整體；

S2、采用激光焊接，將極耳焊接在步驟S1完成箔材整體上，極耳的下端設在箔材整體上端的一側且二者緊密壓合無間隙，激光焊點從極耳上穿透整個箔材，并在箔材遠離極耳一側的表面形成焊點；

焊接至少設置為兩排，形成焊接區域，焊接背面焊點面積小于焊接表面焊點面積，多個焊點形成一個斷面為U型的熔池，熔池形成到箔材的最下邊一層。

進一步的，在步驟S1中，超聲波焊接的箔材層數為16-40層，每層箔材的厚度為12um或箔材的總厚度在192um到480um。

進一步的，超聲波預焊接面積在以下參數范圍以上，長度為50mm，寬度為3-10mm。

進一步的，在步驟S2中，極耳的厚度為0.3mm-0.5mm。

進一步的，在步驟S2中，激光焊接為激光脈沖焊接，焊接背面焊點面積是焊接表面焊點面積的20％-80％。

進一步的，激光焊接正面，極耳上表面平滑，無凸起，形成一個表面1mm大小，50um深度的焊點，該焊點周圍光滑。

進一步的，激光焊接反面，箔材背面光滑，形成一個0.3-0.8mm的焊點，焊點無凸起，略有凹陷。

進一步的，焊點為兩排，焊點間距為1.4mm，兩排焊點間距為1.2-2mm，整體形成一個3mm寬，45mm長的焊接區域，焊點數量為30以上。

進一步的，多點焊接以后，箔材和極耳之間的焊接拉力為400N以上，扯開之后，焊點面積大小的正極箔材殘留在金屬極耳上。

進一步的，在步驟S2中，采用IPGQCW600脈沖激光器，激光器的光纖直徑為50um、100um、200um、400um，準直焦距為254um，聚焦焦距為175um，激光焊接功率約為2000W，焊接時間約為3ms。