CN101508057B

CN101508057B - 一种电池激光焊接方法

Info

Publication number: CN101508057B
Application number: CN2009100303910A
Authority: CN
Inventors: 费扬
Original assignee: JIANGSU QINENG BATTERY CO Ltd
Current assignee: JIANGSU QINENG BATTERY CO Ltd
Priority date: 2009-03-20
Filing date: 2009-03-20
Publication date: 2012-08-22
Anticipated expiration: 2029-03-20
Also published as: CN101508057A

Abstract

本发明公开了一种电池激光焊接方法，该方法包括如下步骤：先在待焊接件的焊接边上固定上金属层；再将焊接件紧贴在金属层上，用激光照射溶化金属层而将焊接件固定在待焊接件。本发明采用激光进行焊接，使在电池保持高效运转的同时，其安装制造的工序和成本都大大的下降。本发明特别针对很薄的电池极片材料、精密的电池零件的焊接，通过调节激光可有效的实现点焊、对接焊、叠焊、密封焊等，深宽比高，焊缝宽度小，热影响区小、变形小，焊缝平整、美观，焊接速度快，焊后的焊缝质量高，无气孔，可精确控制，聚焦光点小，定位精度高，易实现对电池的自动化焊接。

Description

一种电池激光焊接方法

技术领域

本发明属于电池制备领域，具体涉及一种将激光焊接用于电池方面的技术方法。

背景技术

目前，在我国大部分地区，电池行业对于电池的焊接方面基本上都采用传统的电阻焊接。先将电极片焊接在极柱上，焊接成型之后，对每个单体电池进行焊接封装。可是在运用电阻焊的过程当中，出现的问题很多如：一、以电阻焊的方式对极片进行焊接，极片由于其物理性质难以直接焊接到极柱上去；并且电阻焊接操作复杂，对技术要求非常的高，需要焊接人员精确的进行焊接，需要该人员经验丰富，技术熟练，这会使技术人员工作量进一步加大；二、即使焊接人员技术再高也免不了因为点焊过程中的热量控制不精确导致极片经常破损；三、电阻焊接没有相应的技术配套，往往焊接不结实，造成短时间焊接成功，出售使用一段时间后，由于震荡或者电解液体的影响，很容易就脱落，正负极相交从而引起电池内部短路，电池报废，严重缩短了电池使用寿命，这种现象在电池使用过程当中经常发生；四、由于前三种原因导致电池生产成本很高，使用效果不稳定，流失了大量的市场。国内虽有的单位或企业尝试采用其他的焊接方式解决这一问题，但是由于技术掌握不够高，无法将极片焊接工艺解决好，极片破损、焊接不均匀、焊接不牢固等问题不能有效的解决。电阻焊接既影响了电池的美观，增加了焊接成本，也因为原始焊接结点密布影响了电池的功率输出。

发明内容

本发明的目的是为了解决电池生产过程当中采用传统焊接方式所带来的一系列问题，将激光焊接运用到电池生产领域上来，而提供的一种方便快捷、精确度高、较容易控制、节约制造成本的电池激光焊接技术。

本发明的目的可以通过以下措施达到：

一种电池激光焊接方法，包括如下步骤：

A、先在待焊接件的焊接边上固定上金属层；

B、再将焊接件紧贴在金属层上，用激光照射溶化金属层而将焊接件固定在待焊接件上。

待焊接件为电池壳体、电极或极片，优选为极片。焊接件为电池盖、极耳或极柱，优选为极柱。即本发明可以将电池盖焊接在电池壳体上，可以将极柱焊接在极片上，本发明尤其适用于厚度很薄的电池极片的焊接。

本发明采用激光溶化金属层的方式焊接两个焊件，特别是厚度薄、普通焊接困难的焊件。金属层采用含镍金属，特别是含镍金属带；当焊接极片和极柱时，为了达到更佳的焊接效果，含镍金属带的大小需要与焊接边相一致，如含镍金属带的长度与极片长度等长、厚度在1～3毫米、宽在2～5毫米。金属层可以通过多种方式固定在焊接边上，如包覆、点焊或滚焊等。

激光用脉冲波在指定的激光脉冲下采用正负离焦均可，一般针对薄材料的极片焊接多采用正离焦，熔深较小，保护极片不受损伤。当焊接时，贴近极柱的金属包覆层受热溶解将极片与极柱牢固焊接在一起。激光焊接时采用连续方式，输出功率一般为2～5J范围内、激光束的频率在110～130A 30HZ左右，激光束大小控制在0.2～0.5mm之间。激光的角度随时在变化，没有固定值，通常在45度范围内，功率在80～100W。用于焊接的激光器主要包括CO₂激光器，YAG激光器及二极管泵浦激光器，半导体激光器等。

本发明的焊接方法，不仅包括极片的焊接，也包括电池壳体、电极、极耳等，需要焊接的地方都可以采用激光进行焊接。

本发明的目的具体可以通过以下两个方案来实现：

第一种、将焊接技术运用到电池级片的焊接上。针对以前电阻焊接控制不好导致极片破损的问题，开发了比较适合的方法。如图2，由于极片的特性难以直接焊接到极柱上，所以将电池极片的其中一边通过采用点焊或滚焊的金属带到极片一端上的处理方式，使得极片该端表面紧紧包覆着一条金属带。在焊接过程中，将极片有金属带的一端紧贴在极柱处。调整好激光的角度、热量以及激光大小后，对其相交处进行焊接。当焊接时，贴近极柱的金属带层受热溶解将极片与极柱牢固焊接在一起。此金属带不仅使极片紧紧焊接在极柱上，并且此方法在使用激光焊接过程中，可以效的保护极片不受激光热量影响而损坏。如图将图1与图2相连接采用激光进行焊接。采用这种激光方式简单快捷，大大提高了生产效率，并且保障了极片和极柱可以牢固的焊接在一起，不会出现极片脱落。

第二种、将激光焊接运用到电池壳体的封装以及电池其他需要的进行的焊接处，先经过金属包覆处理(也可以不包覆金属层)，再对焊接点进行焊接。如图，将图4电池单体外壳与图5电池封盖进行焊接。将激光的热度、大小、位置进行控制之后，对于封接口进行封焊。封口之后其无焊接点，外贸美观，整齐，并且封装精确牢固。采用激光焊接速度快、密封效果好，并且不会出现明显的焊接痕迹。

本发明的效果远高于现有的电阻焊效果，电阻焊与激光焊的实验效果对比如下表：

	电阻焊	激光焊
			能量密度	不稳定	稳定
热量集中度	热影响区大，集中不均匀	热影响区小，热量均匀
			焊接时间	长	短
精确度	较低	高
			能耗	耗电大	能耗低
焊接方式	点焊，缝焊和对焊	点焊、对接焊、叠焊、密封焊
			生产效率	较高	高

本发明采用激光进行焊接，使在电池保持高效运转的同时，其安装制造的工序和成本都大大的下降。激光焊接是利用高能量的激光连续对材料进行微小区域内的局部加热，激光辐射的能量通过热传导向材料的内部扩散，将材料熔化后形成特定熔池。它是一种新型的焊接方式，主要针对很薄的电池极片材料、精密的电池零件的焊接，通过调节激光可有效的实现点焊、对接焊、叠焊、密封焊等，深宽比高，焊缝宽度小，热影响区小、变形小，焊缝平整、美观，焊接速度快，焊后的焊缝质量高，无气孔，可精确控制，聚焦光点小，定位精度高，易实现对电池的自动化焊接。

附图说明

图1是电池极柱示意图；

图2是处理过的电池极片示意图；

图3是极片焊接在极柱时的示意图；

图4是电池单体外壳侧面示意图；

图5是电池封盖示意图；

图6是电池封盖焊接在电池单体外壳的示意图。

具体实施方式

实施例1

如图2所示，将长度与极片长度等长、厚度在1～3毫米、宽在2～5毫米的含镍金属带采用点焊或滚焊的方式固定在极片的一边，使得极片的该端表面形成一条金属带包覆层。将图1所示的极柱紧贴在金属层上，调节激光器的输出角度，激光采用正离焦的连续方式，输出功率维持在2～4J范围内、激光束的频率在110～120A 30Hz左右，激光束大小控制在0.2～0.4mm之间。当焊接时，贴近极柱的金属带层受热溶解将极片与极柱牢固焊接在一起，如图3所示。此金属带不仅使极片紧紧焊接在极柱上，并且此方法在使用激光焊接过程中，可以效的保护极片不收激光热量影响而损坏。采用这种激光方式简单快捷，大大提高了生产效率，并且保障了极片和极柱可以牢固的焊接在一起，不会出现极片脱落。

实施例2

将电池单体外壳的开口处，通过点焊或滚焊的方式固定上含镍金属带，再将电池封盖紧贴在金属层上，调节激光器的输出角度，激光采用连续方式，输出功率维持在4～5J范围内、激光束的频率在120～130A 30Hz左右，激光束大小控制在0.3～0.5mm之间。当焊接时，贴近封盖的金属带层受热溶解将外壳与封盖牢固焊接在一起。由于外壳与封盖的厚度较厚，也可以在外壳开口处不固定金属，直接通过激光焊接将外壳与封盖焊接在一起。

Claims

1.一种电池激光焊接方法，其特征在于包括如下步骤：

A、先在待焊接件的焊接边上固定上金属层；

B、再将焊接件紧贴在金属层上，用激光照射溶化金属层而将焊接件固定在待焊接件上；

其中所述的待焊接件为极片；所述的焊接件为极柱；所述的金属层为含镍金属带；金属层通过点焊或滚焊的方式固定在待焊接件的焊接边上。

2.根据权利要求1所述的电池激光焊接方法，其特征在于所述的激光采用正离焦的离焦方式。

3.根据权利要求1所述的电池激光焊接方法，其特征在于所述的激光的输出功率为2～5J。

4.根据权利要求1所述的电池激光焊接方法，其特征在于激光束的直径为0.2～0.5mm。

5.根据权利要求1所述的电池激光焊接方法，其特征在于产生激光的激光器为CO₂激光器，YAG激光器、二极管泵浦激光器或半导体激光器。