CN103872380A - 卫星用锂离子电池的注液孔封口方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种卫星用锂离子电池的注液孔封口方法，包括：第一步，在注液孔内部及端口内表面加工螺纹；第二步，加工螺柱；第三步，将螺柱旋入电池注液孔内部；第四步，加工圆形软金属薄垫片1～5片；第五步，将加工好的金属垫片塞入注液孔端口内部；第六步，加工带螺纹的焊接塞棒；第七步，将螺纹焊接塞棒旋入注液孔端口并旋紧，要求焊接塞棒下表面紧紧压住金属垫片；第八步，采用钨极氩弧焊方法进行焊接，将塞棒和端口焊接在一起，实现电池的密封。本发明提供的卫星用锂离子电池的注液孔封口方法有效地解决焊接过程中由于电解液挥发，气体受热膨胀冲破焊缝，导致注液孔无法密封的问题，操作简单，适应性强。

Description

卫星用锂离子电池的注液孔封口方法
 
技术领域
本发明涉及焊接领域，具体是一种卫星用锂离子电池的注液孔封口方法。
背景技术
锂离子电池因其能量密度大（重量轻），工作电压高，不存在传统镉镍/氢镍电池的“记忆效应”，功率比高，放电性能好，循环寿命长以及无污染等优良性能，在空间技术、国防工业等方面展示了广阔的应用前景，是我国未来军用卫星的关键供能部件。
卫星用锂离子电池单体外壳采用5A06铝合金，单体电池入壳后电池盖和壳体采用氩弧焊密封，整个电池除电池盖上的圆形注液孔外，其他部分均与外界隔离。电池盖焊接后，锂离子电池需要加注电解液化成，在化成时电池盖上的注液孔采用螺钉、橡胶垫圈拧紧密封的形式，在完成化成工序后，则需采用焊接方法永久密封，要求氦质谱漏率＜1.33×10-7Pa·m3/s，焊接接头外观圆滑，呈半圆状，表面无气孔、裂纹等焊接缺陷。由于电池内部的有机电解液易挥发，电池内部充满着有机电解液气氛，若直接采用氩弧焊方式封口，挥发的电解液气体受热膨胀冲破焊缝形成气孔，并其在焊缝表面存在大量有机电解液污染，导致注液孔端头与焊接塞棒不能熔合在一起，无法实现电池密封，这一问题严重阻碍了锂离子电池在军用卫星等产品上的应用进程。
发明内容
本发明针对现有技术中存在焊接封口时气体膨胀逸出形成气孔和接头有机物污染的问题，提供了一种卫星用锂离子电池的注液孔封口方法。
本发明是通过以下技术方案实现的。
一种卫星用锂离子电池的注液孔封口方法，包括如下步骤：
第一步，在注液孔内部及端口内表面加工螺纹；
第二步，制作加工螺柱，螺柱螺纹尺寸与注液孔内部螺纹尺寸相匹配；
第三步，将加工好的螺柱旋入注液孔内部，螺柱上表面与注液孔端口下表面平齐；
第四步，加工厚度≤0.5mm的圆形金属垫片1～5片，垫片直径与注液孔端口内壁直径相同或大0~1mm；
第五步，将加工好的金属垫片塞入注液孔端口，并用工具压紧在内部螺柱表面，垫片四周紧紧抵住注液孔端口内壁；
第六步，加工焊接塞棒，螺纹尺寸与注液孔端口螺纹尺寸相匹配，塞棒长度与端口高度相同或略高（≤1mm）；
第七步，将加工好螺纹塞棒旋入注液孔端口并旋紧，下表面紧紧抵住金属垫片；
第八步，注液孔端口密封焊接，采用钨极氩弧焊方法将焊接塞棒和注液孔端口焊接在一起，实现电池密封。
所述第二步中加工的螺柱，其材料为与电池壳体相同或类似的同种合金或不影响电池性能、与电解液不发生反应的耐高温聚合物材料；
所述第四步中的圆形金属垫片，要求采用熔点高于电池壳体材料的高熔点、软金属材料；
所述第六步中的焊接塞棒，采用与电池壳体相同或强度略高的同种合金制作；
本发明的卫星用锂离子电池的注液孔封口方法，与现有技术相比，其优点在于：
一、通过对注液孔内部及端口内表面加工螺纹、采用圆形薄垫片和带螺纹的焊接塞棒，适当选择垫片和塞棒的组成材料，并控制垫片和塞棒的几何尺寸等工艺措施，能够将挥发的电解液气体有效密封在电池内部，焊接过程中不会逸出，从而实现星用锂离子电池注液孔的氩弧焊封口，有效避免了焊接气孔和接头有机物污染的问题；
二、本发明提出的卫星用锂离子电池的注液孔封口方法，操作简单，适应性强。
附图说明
图1为本发明卫星用锂离子电池的注液孔封口示意图；
图中：1为注液孔、2为注液孔端口、3为螺柱、4为金属垫片、5为螺纹焊接塞棒；
具体实施方式
下面对本发明的实施例作详细说明：本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
如图1所示，本实施例提供的卫星用锂离子电池的注液孔封口方法，包括如下步骤：
第一步，在注液孔内部1和端口2内表面加工螺纹；
第二步，加工螺柱3，螺柱3的螺纹尺寸与注液孔1内部螺纹尺寸相匹配，螺柱3材料为与电池壳体相同或类似的同种合金或不影响电池性能、与电解液不发生反应的耐高温聚合物材料；
第三步，将加工好的螺柱3旋入注液孔1内部，螺柱3上表面与注液孔端口2下表面平齐；
第四步，加工厚度≤0.5mm的圆形金属垫4共1～5片，金属垫片4采用高熔点（熔点高于电池壳体材料）、软金属材料，焊接过程中发生塑性变形但并不熔化，垫片4直径与注液孔端口2内壁直径相同或略大（≤1mm）；
第五步，将加工好的金属垫片4塞入注液孔端口2，并用工具压紧在螺柱3表面，垫片4四周紧紧抵住注液孔端口2内壁；
第六步，加工焊接塞棒5，采用与电池壳体相同或强度略高的同种合金加工螺纹焊接塞棒5，螺纹尺寸与注液孔端口2螺纹尺寸相匹配，螺纹焊接塞棒5长度与端口2高度相同或略高（≤1mm）；
第七步，将加工好的螺纹焊接塞棒5旋入注液孔端口2并旋紧，下表面紧紧抵住金属垫片4，上表面与注液孔端口2上表面平齐或略高；
第八步，注液孔端口2密封焊接，采用钨极氩弧焊方法将螺纹焊接塞棒5和注液孔端口2焊接在一起，实现电池密封。
具体为：
第一步，在注液孔内部1和端口2内表面加工螺纹
第二步，加工螺柱3，螺柱3的螺纹尺寸与注液孔1内部螺纹尺寸相匹配，螺柱3材料为聚酰亚胺；
第二步，将加工好的螺柱3旋入注液孔1内部，螺柱3上表面与注液孔端口2下表面平齐；
第四步，加工厚度为0.2mm圆形金属垫片4共2片，采用银箔制成，垫片4尺寸大于注液孔端口2内壁直径约0.5mm；
第五步，将加工好的金属垫片4塞入注液孔端口2，并用工具压紧在螺柱3表面，垫片4四周紧紧抵住注液孔端口2内壁；
第六步，加工焊接塞棒5，采用LD10铝合金加工螺纹焊接塞棒5，螺纹尺寸与注液孔端口2螺纹尺寸相匹配，塞棒5长度大于端口2高度0.5mm；
第七步，将加工好螺纹塞棒5旋入注液孔端口2并旋紧，下表面紧紧抵住金属垫片4，上表面略高于注液孔端口2上表面；
第八步，注液孔端口2密封焊接，采用钨极氩弧焊方法将焊接塞棒5和注液孔端口2焊接在一起，实现电池密封。
经上述方法封口后，有机物挥发的气体被密封在电池内部，焊接过程中无气体逸出，采用钨极氩弧焊方进行封口焊接后接头表面光亮圆滑，呈半圆状，无气孔等焊接缺陷。

Claims (4)

1.一种卫星用锂离子电池的注液孔封口方法，其特征在于，包括如下步骤：
第一步，在注液孔内部及端口内表面加工螺纹；
第二步，制作加工螺柱，螺柱螺纹尺寸与注液孔内部螺纹尺寸相匹配；
第三步，将加工好的螺柱旋入注液孔内部，螺柱上表面与注液孔端口下表面平齐；
第四步，加工厚度≤0.5mm的圆形金属垫片1～5片，垫片直径与注液孔端口内壁直径相同或大0~1mm；
第五步，将加工好的金属垫片塞入注液孔端口，并用工具压紧在内部螺柱表面，垫片四周紧紧抵住注液孔端口内壁；
第六步，加工焊接塞棒，螺纹尺寸与注液孔端口螺纹尺寸相匹配，塞棒长度与端口高度相同或高0～1mm；
第七步，将加工好螺纹塞棒旋入注液孔端口并旋紧，下表面紧紧抵住金属垫片；
第八步，注液孔端口密封焊接，采用钨极氩弧焊方法将焊接塞棒和注液孔端口焊接在一起，实现电池密封。
2.根据权利要求1所述的卫星用锂离子电池的注液孔封口方法，其特征在于：所述第二步中加工的螺柱，其材料为与电池壳体相同或类似的同种合金或不影响电池性能、与电解液不发生反应的耐高温聚合物材料。
3.根据权利要求1所述的卫星用锂离子电池的注液孔封口方法，其特征在于:所述第四步中的圆形金属垫片，要求采用熔点高于电池壳体材料的高熔点、软金属材料。
4.根据权利要求1所述的卫星用锂离子电池的注液孔封口方法，其特征在于:所述第六步中的焊接塞棒，采用与电池壳体相同或强度略高的同种合金制作。
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