CN103471925A - 一种锂离子电池外壳激光焊接强度的检测装置及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种锂离子电池外壳激光焊接强度的检测装置及其使用方法，所述检测装置包括有充气模块、感应控制模块及用于固定待检测样品电池的标准夹具；所述充气模块包括有依次通过管道连接的空气压缩机、储气罐、充气杆，充气杆末端连接有充气嘴，所述感应控制模块包括有设在储气罐罐体上的气压传感器、用于感测电池就位的光线感应器以及处理器、控制器、和传动装置。将激光焊焊接后的电池固定在特制符合电池尺寸的标准夹具中，压缩气体通过通气管道通入电池外壳内。本发明装置操作步骤简单。快捷、实用性强，电池壳体与盖板焊接不牢而造成的电池使用过程中的电池漏液情况将得到极大的改善，电池在使用过程中的安全性能得到大幅的提升。

Description

一种锂离子电池外壳激光焊接强度的检测装置及其使用方法

技术领域

本发明主要涉及锂离子电池制造技术，尤其是电池外壳与盖板激光焊接强度检测方法，尤其涉及一种锂离子电池外壳激光焊接强度的检测装置及其使用方法。

背景技术

随着全球石油资源紧张、大气环境污染加剧。节能环保的纯电动汽车已被公认为21世纪汽车工业发展的主要方向。 国内外各汽车厂商慢慢将目光投向纯电动汽车和混合动力汽车。这些趋势必将大大推动新能源汽车产业的飞速发展, 也为锂离子电池的生产和研发提供良好的平台。纯电动汽车最关键部分是电池模块, 模块是由单体电池串并联组成。单体锂离子电池就成为最关键的部分。单体锂离子电池的性能好坏将直接影响整个电池模块的性能。也将影响电动车的正常运行。

锂离子电池生产过程中，当卷芯入壳后，电池外壳与电池顶盖接缝处须使用激光焊焊接牢固。但是在激光焊接过程中，偶尔会出现焊接炸火现象焊接后的焊缝有沙眼；因焊接夹具磨损及激光焊接机自身的运行不稳等因素常出现虚焊、焊漏、焊接强度低等现象。对于虚焊漏焊的电池外壳在后续测漏时，比较容易被筛选出来，但无法筛选和挑出焊缝沙眼及焊接强度低的电池外壳。

对漏液电池进行统计分析，造成电池漏液的主要原因之一是电池壳体焊接强度不够。 若只对焊接后的电池使用负压检测电池是否漏气，而焊接强度较低的电池不能被检测出来，焊接强度较低的电池在后续工序注液封口后，被当作合格电池直接装车使用。当这种不合格的电池被装车后，在电动车运行过程中，须承受反复的振动，焊接不牢的电池壳会因为承受一定的压力或撞击而被撑破，电池壳体内的电解液外漏出来。漏液的电池除性能较差影响整组电池组的性能以外，还存在较大安全隐患。电池内的电解液一旦从电池壳体内流出会与空气中的水分发生化学反应，不但电池的性能会受直接影响，流出的电解液会腐蚀电池组箱体，同时也会造成环境污染。

国内现有电池制造企业，目前并没有一家公司能保证所有电池成品电芯的焊接强度100%达到该公司自身的工艺要求的下限。如何有效保证成品电芯焊接强度的一致性，将是电池制造企业需要深入研究的一个不可回避的问题。

发明内容

本发明的目的在于针对激光焊焊接强度不合格的电池外壳，提出一种优化、实用、易行的检测方法。 

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种锂离子电池外壳激光焊接强度的检测装置及其使用方法，包括有检测装置，所述检测装置包括有：充气模块、感应控制模块及用于固定待检测样品电池的标准夹具；所述充气模块包括有依次通过管道连接的空气压缩机、储气罐、充气杆，充气杆末端连接有充气嘴，储气罐出气口管道处设有减压阀门，减压阀门一侧设有压力表一，减压阀门与充气杆间管道连接一阀门，阀门出气口一侧设有压力表二； 

所述感应控制模块包括有设在储气罐罐体上的气压传感器一、设于压力表二一侧的气压传感器二，还包括有控制器一、控制器二；所述气压传感器一的信号输出端与控制器一信号输入端连接，控制器一控制连接空气压缩机；所述感应控制模块还包括有用于感测电池就位的光线感应器一和光线感应器二，以及处理器和传动装置，所述光线感应器一设于充气嘴一侧，所述光线感应器一信号输出端与控制器二的信号输入端相接，控制器二与阀门控制连接，所述光线感应器二设于夹具一侧，所述光线感应器二的信号输出端接入传动装置信号输入端；所述气压传感器二信号输出端接入处理器信号输入端，所述处理器控制连接传动装置；所述充气杆固定于传动装置上；所述处理器信号输出端还连接有报警灯。

所述检测装置可以连接6~8个平行的检测系统。

将激光焊焊接后的电池固定在特制符合电池尺寸的标准夹具中，压缩气体通过通气管道通入电池外壳内。通过不断地加压，将一定量的压缩气体压入电池壳内。当压力达到焊接强度工艺要求标准时，保持相应的时间。电池外壳与盖板焊接强度不够的焊缝在此压力下被撑破，再通过对电池进行测漏，将前一工序激光焊焊接过程中电池外壳与顶盖焊接强度不够的电池甄别出。

其检测方法具体操作步骤如下：

Ⅰ）开机，空气压缩机开始工作，空气压缩机将压缩气储存在储气罐中，气压感应器一将气压信号传输给控制器一，设定一个预设压力值P1，当压力达到预设值P1，控制器一向空气压缩机输出一个控制信号，空气压缩机停止工作；若储气罐内压力值P2低于预设值（P2＜P1)，控制器一向空气压缩机输出一个控制信号，空气压缩机开机工作；其中压力表一监控减压阀出气端气体压力，将压缩气体压力减到所需要的合适压力。

Ⅱ）以其中一个检测系统为例，将待检测样品电池放入标准夹具间，夹具一侧的光线感应器二感应到电池就位后输出一个信号给传动装置，传动装置带动充气杆连同充气嘴自动落下，直至对准电池注液孔。

Ⅲ）充气杆下降到位，被光线感应器一感应，光线感应器一传输给控制器二一个信号，控制器二向阀门输出一个控制信号，阀门打开，系统开始向电池内部充压缩气。

Ⅳ）根据电池焊接强度检测合格标准设定一个压力值P3；压力表二设在阀门与充气杆之间，用于监控电池内压，设监测值为P4。

Ⅴ）当电池内压P4=P3，气压感应器二向处理器发出一个信号，处理器控制阀门关闭，充气停止，且维持一定的时间T1（从P4=P3时开始计时）；T1时间内压力不变，处理器便发送一个信号给传动装置，传动装置带动充气杆自动升起，即此电池经压力检测合格。

Ⅵ）设定一个时间值T2，若电池内压P4在T2（从光线感应器一感应到信号后开始计时，且T2大于T1）时间内达不到P3值，则可判定此电池漏气，处理器发送一个信号给该电池所在工位的报警灯，报警灯闪烁，提示漏气。此时，手工扳起传动装置CB，充气杆CC升起，取出电池并转至前一工序，使用激光焊接补漏。

Ⅶ）其中，充气杆被升起时（含自动升起和手动升起两种情况），光线感应器一无感应信号，将感应结果信号传输给控制器二，控制器二控制阀门关闭，充气停止。

本发明的优点是：

本发明装置操作步骤简单，快捷、实用性强，电池壳体与盖板焊接不牢而造成的电池使用过程中的电池漏液情况将得到极大的改善，电池在使用过程中的安全性能得到大幅的提升。 

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为本发明的操作流程图。

具体实施方式

如图1所示，一种锂离子电池外壳激光焊接强度的检测装置及其使用方法，包括有检测装置，所述检测装置包括有：充气模块、感应控制模块及用于固定待检测样品电池的标准夹具6；所述充气模块包括有依次通过管道连接的空气压缩机1、储气罐2、充气杆5，充气杆末端连接有充气嘴18，储气罐2出气口管道处设有减压阀门3，减压阀门3一侧设有压力表一13，减压阀门3与充气杆5间管道连接一阀门4，阀门4一侧设有压力表二14； 

所述感应控制模块包括有设在储气罐2罐体上的气压传感器一9、设于压力表二14上的气压传感器二10，还包括有控制器一16、控制器二17；所述气压传感器一9的信号输出端与控制器一16信号输入端连接，控制器一16控制连接空气压缩机1；所述感应控制模块还包括有用于感测电池就位的光线感应器一11和光线感应器二12，以及处理器7和传动装置8，所述光线感应器一11设于充气嘴18一侧，所述光线感应器一11信号输出端与控制器二17的信号输入端相接，控制器二17与阀门4控制连接，所述光线感应器二12设于夹具6一侧，所述光线感应器二12的信号输出端接入传动装置8信号输入端；所述气压传感器二12信号输出端接入处理器7信号输入端，所述处理器7控制连接传动装置8；所述充气杆5固定于传动装置8上；所述处理器7信号输出端还连接有报警灯15。

所述检测装置可以连接6~8个平行的检测系统。

一种锂离子电池外壳激光焊接强度的检测装置，其检测方法具体操作步骤如下：

Ⅰ）开机，空气压缩机1开始工作，空气压缩机1将压缩气储存在储气罐2中，气压感应器一9将气压信号传输给控制器一16，设定一个预设压力值P1，当压力达到预设值P1，控制器一16向空气压缩机1输出一个控制信号，空气压缩机1停止工作；若储气罐2内压力值P2低于预设值（P2＜P1)，控制器一16向空气压缩机1输出一个控制信号，空气压缩机1开机工作；其中压力表一13监控减压阀3出气端气体压力，将压缩气体压力减到所需要的合适压力。

Ⅱ）以其中一个检测系统为例，将待检测样品电池放入标准夹具6间，标准夹具6一侧的光线感应器二12感应到电池就位后输出一个信号给传动装置8，传动装置8带动充气杆5连同充气嘴18自动落下，直至对准电池注液孔。

Ⅲ）充气杆5下降到位，被光线感应器一11感应，光线感应器一11传输给控制器二17一个信号，控制器二17向阀门4输出一个控制信号，阀门4打开，系统开始向电池内部充压缩气。

Ⅳ）根据电池焊接强度检测合格标准设定一个压力值P3；压力表二14设在阀门4与充气杆5之间，用于监控电池内压，设监测值为P4。

Ⅴ）当电池内压P4=P3，气压感应器二10向处理器7发出一个信号，处理器7控制阀门4关闭，充气停止，且维持一定的时间T1（从P4=P3时开始计时）；T1时间内压力不变，处理器7便发送一个信号给传动装置8，传动装置8带动充气杆5自动升起，即此电池经压力检测合格。

Ⅵ）设定一个时间值T2，若电池内压P4在T2（从光线感应器一11感应到信号后开始计时，且T2大于T1）时间内达不到P3值，则可判定此电池漏气，处理器7发送一个信号给该电池所在工位的报警灯15，报警灯15闪烁，提示漏气。此时，手工扳起传动装置8，充气杆5升起，取出电池并转至前一工序，使用激光焊接补漏。

Ⅶ）其中，充气杆5被升起时（含自动升起和手动升起两种情况），光线感应器一11无感应信号，将感应结果信号传输给控制器二17，控制器二17控制阀门4关闭，充气停止。

实施例1

取铝质方形电池壳，电池壳壁厚：0.5mm。将已平压包胶后的卷心放入铝质方形电池壳内，电池进行极柱焊接。极柱焊接后的电池即转入下一道激光焊接工序，对顶盖与电池壳体接缝处的长短边进行焊接。焊接后的电池将转入激光焊焊接强度检测工序。将电池用标准夹具夹紧，并固定于检测装置上。开机进行检测。激光焊接强度检测后转入下一道测漏工序。同时统计焊缝不合格的电池数量。在电池转入注液化成分容工序以后继续跟踪统计成品电池焊缝处的漏液情况。

实施例2

取铝质方形电池壳，电池壳壁厚：0.7mm。将已平压包胶后的卷心放入铝质方形电池壳内，电池进行极柱焊接。极柱焊接后的电池即转入下一道激光焊接工序，对顶盖与电池壳体接缝处的长短边进行焊接。焊接后的电池将转入激光焊焊接强度检测工序。将电池用标准夹具夹紧，并固定于检测装置上。开机进行检测。激光焊接强度检测后转入下一道测漏工序。同时统计焊缝不合格的电池数量。在电池转入注液化成分容工序以后继续跟踪统计成品电池焊缝处的漏液情况。

实施例3

取铝质方形电池壳，电池壳壁厚：1mm。将已平压包胶后的卷心放入铝质方形电池壳内，电池进行极柱焊接。极柱焊接后的电池即转入下一道激光焊接工序，对顶盖与电池壳体接缝处的长短边进行焊接。焊接后的电池将转入激光焊焊接强度检测工序。将电池用标准夹具夹紧，并固定于检测装置上。开机进行检测。激光焊接强度检测后转入下一道测漏工序。同时统计焊缝不合格的电池数量。在电池转入注液化成分容工序以后继续跟踪统计成品电池焊缝处的漏液情况。

Claims (3)

1.一种锂离子电池外壳激光焊接强度的检测装置及其使用方法，包括有检测装置，其特征在于：所述检测装置包括有：充气模块、感应控制模块及用于固定待检测样品电池的标准夹具；所述充气模块包括有依次通过管道连接的空气压缩机、储气罐、充气杆，充气杆末端连接有充气嘴，储气罐出气口管道处设有减压阀门，减压阀门一侧设有压力表一，减压阀门与充气杆间管道连接一阀门，阀门出气口一侧设有压力表二； 

所述感应控制模块包括有设在储气罐罐体上的气压传感器一、设于压力表二一侧的气压传感器二，还包括有控制器一、控制器二；所述气压传感器一的信号输出端与控制器一信号输入端连接，控制器一控制连接空气压缩机；所述感应控制模块还包括有用于感测电池就位的光线感应器一和光线感应器二，以及处理器和传动装置，所述光线感应器一设于充气嘴一侧，所述光线感应器一信号输出端与控制器二的信号输入端相接，控制器二与阀门控制连接，所述光线感应器二设于夹具一侧，所述光线感应器二的信号输出端接入传动装置信号输入端；所述气压传感器二信号输出端接入处理器信号输入端，所述处理器控制连接传动装置；所述充气杆固定于传动装置上；所述处理器信号输出端还连接有报警灯。

2.根据权利要求1所述的一种锂离子电池外壳激光焊接强度的检测装置及其使用方法，其特征在于：所述检测装置可以连接6~8个平行的检测系统。

3.基于权利要求1所述的一种锂离子电池外壳激光焊接强度的检测装置，其检测方法具体操作步骤如下：

Ⅰ）开机，空气压缩机开始工作，空气压缩机将压缩气储存在储气罐中，气压感应器一将气压信号传输给控制器一，设定一个预设压力值P1，当压力达到预设值P1，控制器一向空气压缩机输出一个控制信号，空气压缩机停止工作；若储气罐内压力值P2低于预设值（P2＜P1)，控制器一向空气压缩机输出一个控制信号，空气压缩机开机工作；其中压力表一监控减压阀出气端气体压力，将压缩气体压力减到所需要的合适压力；

Ⅱ）以其中一个检测系统为例，将待检测样品电池放入标准夹具间，夹具一侧的光线感应器二感应到电池就位后输出一个信号给传动装置，传动装置带动充气杆连同充气嘴自动落下，直至对准电池注液孔；

Ⅲ）充气杆下降到位，被光线感应器一感应，光线感应器一传输给控制器二一个信号，控制器二向阀门输出一个控制信号，阀门打开，系统开始向电池内部充压缩气；

Ⅳ）根据电池焊接强度检测合格标准设定一个压力值P3；压力表二设在阀门与充气杆之间，用于监控电池内压，设监测值为P4；

Ⅴ）当电池内压P4=P3，气压感应器二向处理器发出一个信号，处理器控制阀门关闭，充气停止，且维持一定的时间T1（从P4=P3时开始计时）；T1时间内压力不变，处理器便发送一个信号给传动装置，传动装置带动充气杆自动升起，即此电池经压力检测合格；

Ⅵ）设定一个时间值T2，若电池内压P4在T2（从光线感应器一感应到信号后开始计时，且T2大于T1）时间内达不到P3值，则可判定此电池漏气，处理器发送一个信号给该电池所在工位的报警灯，报警灯闪烁，提示漏气；此时，手工扳起传动装置CB，充气杆CC升起，取出电池并转至前一工序，使用激光焊接补漏；

Ⅶ）其中，充气杆被升起时（含自动升起和手动升起两种情况），光线感应器一无感应信号，将感应结果信号传输给控制器二，控制器二控制阀门关闭，充气停止。

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