[發明專利]一種鋰離子電池焊接質量的評估裝置和方法

在審

• 申請號: 202110976629.X
• 申請日: 2021-08-24
• 公開（公告）號: CN114623865A
• 公開（公告）日: 2022-06-14
• 發明（設計）人: 宮嬌嬌;陳軍;黃建根;鄭利峰
• 申請（專利權）人: 萬向一二三股份公司
• 主分類號: G01D21/02
• 分類號: G01D21/02;B23K20/10;B23K20/26
• 代理公司: 杭州杭誠專利事務所有限公司 33109
• 代理人: 尉偉敏

本發明公開了一種鋰離子電池焊接質量的評估裝置和方法，超聲波焊接器，用于焊接極耳；熱電偶，用于測量溫度；振幅測量模塊，用于測量焊接模塊的振幅；所述振幅測量模塊包括激光發射器與硅光電探測器，用于發射激光與感應激光，靈敏度和精度達到納米級別；能夠監測焊接過程中，焊頭振動對焊接質量和電池性能的影響，實現了短期干擾對電池性能影響的評估，為優化焊接參數和性能提供了重要的技術支持；可以應用于鋰離子單體電池和模塊組裝超聲波焊接過程，不同連接件的振動特性的監測；對超聲波焊接過程中焊頭振動特征進行了微米級別的準確監測，能夠確認最佳焊接條件，有效提高了鋰離子電池極耳焊接質量。

技術領域

本發明涉及電池技術領域，尤其涉及一種鋰離子電池焊接質量的評估裝置和方法。

背景技術

超聲波金屬焊接方法廣泛應用于鋰離子動力電池制造，包括單體電池極耳焊接和模塊組裝，每個接頭都會影響整個電池組的效率、安全性和使用壽命。影響接頭質量的因素很多，除焊接表面性能(粗糙度、涂層、油脂等)之外，超聲焊接過程中各組件產生的振動對焊接質量具有不可忽視的影響，即使產生數個微米的微小幅度的振動，也會對焊接過程中最高溫度和接頭質量產生明顯的影響，當超過最大振幅時連接構件內會產生過大的交變應力，顯著降低接頭焊接強度，然而，目前超聲波焊接過程中缺乏有效的監測手段，仍采用常規的隨機破壞性剝離力和剪切拉伸來評估焊接頭的質量，無法檢測到短期干擾，存在潛在的安全隱患。

現有的技術方案無法實現對超聲波焊接過程中各部件振動情況的監測，導致接頭存在安全隱患，不利于鋰離子電池安全和循環壽命的優化，具有一定的技術局限性。

例如，一種在中國專利文獻上公開的“鋰離子電池極耳超聲波焊接方法及極耳焊接保護方法”，其公告號CN201710787274.3，公開了一種鋰離子電池極耳超聲波焊接方法及極耳焊接保護方法，通過在疊加后的極耳箔片的超聲波焊接區域上設保護片，提高了超聲波焊接效果的一致性，不能及時監測到焊頭振幅對焊接質量的影響。

發明內容

為此，本發明實施例提供一種鋰離子電池焊接質量的評估裝置和方法，對超聲波焊接過程中焊頭振動特征進行了微米級別的準確監測，確認了最佳焊接條件，有效提高了鋰離子電池極耳焊接質量。

為了實現上述目的，本發明的實施方式提供如下技術方案：

一種鋰離子電池焊接質量的評估裝置,其特征在于，包括：

超聲波焊接器，用于焊接極耳；

熱電偶，用于測量溫度；

振幅測量模塊，用于測量焊接模塊的振幅；

所述振幅測量模塊包括激光發射器與硅光電探測器，用于發射激光與感應激光。靈敏度和精度達到納米級別，有效提高測試結果的精準性。

作為優選，所述超聲波焊接器包括焊頭、位于焊頭下方的焊座。能夠有效地克服電阻焊接時所產生的飛濺和氧化等現象。

作為優選，所述激光發射器以激光為輻射源，波長范圍為250-800nm。光源穩定，反應靈敏。

作為優選，所述熱電偶為K型熱電偶。復現性好，熱電勢大，熱電勢效率高，抗氧化性能好，可在空氣中長期使用。

一種鋰離子電池焊接質量的評估方法，包括以下步驟；

S1、將待焊接部件放于超聲波焊接器中間，將兩個熱電偶接在待測樣件頂部進行溫度測量；

S2、將激光發射器照射到焊頭中間位置，用空間非均勻性硅光電探測器接收激光；

S3、根據空間非均勻性硅光電探測器接收激光位置不同，通過輸出電壓信號變化得到探頭震動幅度；

S4、根據探頭震動幅度與電池的溫度變化判斷振幅對鋰離子電池性能的影響。