CN107335914B - 动力电池及其密封钉的焊接方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种动力电池及其密封钉的焊接方法。上述的密封钉的焊接方法用于将密封钉焊接于动力电池的盖板上，密封钉的焊接方法包括：通过第一激光清理盖板的容纳槽内的杂质，同时用第一保护气体沿与盖板所在的平面之间成第一预定角度吹向第一激光的作用处，其中，第一激光的焦点位于容纳槽内且与容纳槽的底部的距离为S1；将密封钉放置于容纳槽内，使密封钉与容纳槽之间存在不均匀的环形间隙；通过第二激光以点焊的方式将密封钉定位固定于容纳槽内，同时用第二保护气体吹向第二激光的作用处；通过第二激光沿环形间隙将密封钉与盖板进行焊接。上述的动力电池及其密封钉的焊接方法，解决了将密封钉焊接至盖板上时会出现夹杂或爆点的问题。

Description

动力电池及其密封钉的焊接方法

技术领域

本发明涉及汽车电池制造的技术领域，特别是涉及一种动力电池及其密封钉的焊接方法。

背景技术

为响应国家的节能减排的号召，新能源汽车产业迅猛发展，带动了新能源汽车的动力电池的发展。作为新能源汽车的核心零部件，动力电池对整车的性能具有决定性作用。动力电池在制造时需进行焊接的部位较多，其中包括密封钉的焊接。作为动力电池焊接的最后一道工序，密封钉的焊接至关重要，一旦存在焊接缺陷将造成动力电池报废。

当动力电池的壳体焊接后，通过盖板的注液口注射电解液，然后塞上胶塞，然后搬运至密封钉焊接工位进行最后的焊接工序。然而，在动力电池的注液和搬运的过程中，部分电解液会残留于与注液口连通的盖板的容纳槽内，长时间静置后形成晶体，将密封钉焊接至盖板上时会出现夹杂或爆点的问题。

发明内容

基于此，有必要针对将密封钉焊接至盖板上时会出现夹杂或爆点的问题，提供一种动力电池及其密封钉的焊接方法。

一种密封钉的焊接方法，用于将密封钉焊接于动力电池的盖板上，所述密封钉的焊接方法包括：

通过第一激光清理所述盖板的容纳槽内的杂质，同时用第一保护气体沿与所述盖板所在的平面之间成第一预定角度吹向所述第一激光的作用处，其中，所述第一激光的焦点位于所述容纳槽内且与所述容纳槽的底部的距离为S1；

将所述密封钉放置于所述容纳槽内，使所述密封钉与所述容纳槽之间存在不均匀的环形间隙；

通过第二激光以点焊的方式将所述密封钉定位固定于所述容纳槽内，同时用第二保护气体吹向所述第二激光的作用处；

通过夹具压紧于所述盖板；以及

通过所述第二激光沿所述环形间隙将所述密封钉与所述盖板进行焊接。

在其中一个实施例中，所述第一激光以激光打标的方式清理所述容纳槽内的杂质，激光打标的方式可以加快容纳槽内的杂质的清理速度。

在其中一个实施例中，所述第一预定角度θ1为20°～40°，使第一气体能快速地将第一激光清理后的杂质吹离盖板。

在其中一个实施例中，所述第一激光的焦点与所述容纳槽的底部的距离S1等于d/2±0.01mm，其中d为所述容纳槽的槽深。

在其中一个实施例中，所述第一保护气体和所述第二保护气体均为惰性气体，以免第一激光和第二激光作用处发生氧化。

在其中一个实施例中，所述第二激光沿所述环形间隙焊接的起始点位于所述环形间隙的最窄处，使第二激光焊接时的环形间隙先由小变大，再由大变小，具有更好地泄压作用。

在其中一个实施例中，所述第一激光由半导体激光器产生。

在其中一个实施例中，所述第二激光由晶体激光器产生。

在其中一个实施例中，所述晶体激光器为YAG晶体激光器；

或，所述晶体激光器的脉冲峰值功率为8KW～12KW；

或，所述晶体激光器的脉宽为6ms～12ms；

或，所述晶体激光器的频率为5Hz～20Hz；

或，所述晶体激光器的光纤芯径小于或等于800μm；

或，所述晶体激光器的焊接速度为2mm/s～6mm/s。

一种动力电池，包括盖板和密封钉，所述盖板上开设有容纳槽，所述密封钉位于所述容纳槽内，且所述密封钉通过上述的密封钉的焊接方法焊接于所述盖板上。

上述的动力电池及其密封钉的焊接方法，焊接时，首先通过第一激光清理盖板的容纳槽内的杂质，如电解液的结晶或其他残留物等，同时用第一保护气体吹向第一激光的作用处，使杂质从容纳槽清理的同时被第一保护气体吹离，避免焊接密封钉时出现夹杂的问题，保证密封钉与盖板之间的焊接处的清洁度；然后将密封钉放置于容纳槽内，使密封钉与容纳槽之间存在不均匀的环形间隙；然后通过第二激光以点焊的方式将密封钉定位于容纳槽内，同时用第二保护气体吹向第二激光的作用处，使后续焊接时密封钉与盖板之间相对静止；然后通过夹具压紧于盖板上，使盖板定位于工作台上，以防焊偏，同时也可以防止盖板变形过大；最后通过第二激光沿环形间隙将密封钉与盖板进行焊接，由于环形间隙不均匀，使第二激光沿环形间隙焊接时起到泄压作用，以使焊缝的熔池保持平衡稳定，解决了焊接密封钉时出现爆点的问题；因此，上述的动力电池及其密封钉的焊接方法解决了将密封钉焊接至盖板上时会出现夹杂或爆点的问题。

附图说明

图1为一实施例的动力电池的示意图；

图2为图1所示动力电池的剖视图；

图3为图1所示动力电池的密封钉的焊接方法的流程图；

图4为第一激光清理盖板的容纳槽内的杂质的示意图；

图5为密封钉位于盖板的容纳槽内的示意图；

图6为密封钉与盖板焊接后的示意图；

图7为传统的密封钉与盖板焊接的焊接外貌图；

图8为图7所示焊接外貌图的局部放大图；

图9为应用图3所示密封钉的焊接方法焊接密封钉的焊接外貌图；及

图10为与图9所示焊接外貌图的局部放大图。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对动力电池及其密封钉的焊接方法进行更全面的描述。附图中给出了动力电池及其密封钉的焊接方法的首选实施例。但是，动力电池及其密封钉的焊接方法可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对动力电池及其密封钉的焊接方法的公开内容更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在动力电池及其密封钉的焊接方法的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

如图1、图2所示，一实施例的动力电池10包括盖板100和密封钉200。盖板100上开设有容纳槽110。密封钉200位于容纳槽110内，通过密封钉200的焊接方法将密封钉200焊接于盖板100上。在本实施例中，容纳槽110的横截面呈梯形状，密封钉200与容纳槽110的形状相适应。密封钉200焊接于盖板100上时，密封钉200与盖板100之间形成焊缝成型物152。在其中一个实施例中，盖板100上还开设有与容纳槽110相连通的注液口120。注液口120用于注入电解液。动力电池10还包括胶塞300，胶塞300封堵于注液口120内。

如图3所示，密封钉200的焊接方法用于将密封钉200焊接于动力电池10的盖板100上。密封钉200的焊接方法包括：

同时参见图4，S101，通过第一激光清理盖板100的容纳槽110内的杂质，同时用第一保护气体沿与盖板100所在的平面之间成第一预定角度θ1吹向第一激光的作用处。其中，第一激光的焦点位于容纳槽110内且与容纳槽110的底部的距离为S1。

在本实施例中，第一激光沿垂直于容纳槽110的槽底的方向清理杂质，同时第一保护气体沿与盖板100所在的平面之间成第一预定角度θ1吹向第一激光的作用处。当杂质从盖板100的表面清理后，第一气体同时将杂质吹离，避免清理后端表面再次被污染，保证了焊接处的清洁度，以提高激光的吸收率。杂质可以是溢出于容纳槽110内的电解液结晶或灰尘等。

可以理解，S101的步骤不仅限于一次，还可以是重复多次，直至盖板100上的杂质被去除，具体地，可以根据杂质的厚度进行选择。在其中一个实施例中，第一激光由半导体激光器产生。在其中一个实施例中，第一激光以激光打标的方式清理容纳槽110内的杂质，激光打标的方式可以加快容纳槽110内的杂质的清理速度。

在其中一个实施例中，第一激光的焦点与容纳槽110的底部的距离S1等于d/2±0.01mm，其中d为容纳槽110的槽深。在本实施例中，第一激光的焦点与容纳槽110的底部的距离S1等于d/2。在其中一个实施例中，第一预定角度θ1为20°～40°，使第一气体能快速地将第一激光清理后的杂质吹离盖板100。在本实施例中，第一预定角度θ1为30°。

同时参见图5，S103，将密封钉200放置于容纳槽110内，使密封钉200与容纳槽110之间存在不均匀的环形间隙150。

在本实施例中，密封钉200的轴心位置与容纳槽110的槽底的中心偏离一定距离，使密封钉200与容纳槽110之间的环形间隙150存在最宽处和最窄处，最宽处与最窄处相对应。然而，最宽处的宽度L1不能过大，最窄处的宽度L2不能过小。具体地，最宽处的宽度L1小于或等于0.3mm，最窄处的宽度L2小于或等于0.1mm。

S105，通过第二激光以点焊的方式将密封钉200定位固定于容纳槽110内，同时用第二保护气体吹向第二激光的作用处。

在本实施例中，通过第二激光在密封钉200的四周以点焊的方式定位于固定槽内。需要指出的是，此时第二激光的焊点要小，以免对后续的焊接造成影响。在其中一个实施例中，第一保护气体和第二保护气体均为惰性气体，以免第一激光和第二激光作用处发生氧化。在本实施例中，第一保护气体和第二保护气体均为惰性保护气体，在其他实施例中，第一保护气体和第二保护气体还可以是混合保护气体。具体地，第一保护气体和第二保护气体均为氩气。

在其中一个实施例中，第二激光由晶体激光器产生。在其中一个实施例中，晶体激光器为YAG(YAG，钇铝石榴石的简称)晶体激光器。在其中一个实施例中，晶体激光器的脉冲峰值功率为8KW～12KW。在本实施例中，晶体激光器的脉冲峰值功率为10KW。在其中一个实施例中，晶体激光器的脉宽为6ms～12ms。在本实施例中，晶体激光器的脉宽为9ms。

在其中一个实施例中，晶体激光器的频率为5Hz～20Hz。在本实施例中，晶体激光器的频率为12Hz。在其中一个实施例中，晶体激光器的光纤芯径小于或等于800μm。

在其中一个实施例中，晶体激光器的焊接速度为2mm/s～6mm/s。在本实施例中，晶体激光器的焊接速度为4mm/s。在其中一个实施例中，第二保护气体的气体流量为15L/min～20L/min。在本实施例中，第二保护气体的气体流量为17L/min。

S107，通过夹具压紧于盖板100。

在本实施例中，通过夹具将盖板100压紧，使压板定位固定于工作台上。焊接头沿环形间隙150移动。此外，将盖板100压紧可以控制盖板100焊接过程中的变形。

同时参见图6，S109，通过第二激光沿环形间隙150将密封钉200与盖板100进行焊接。

在本实施例中，当第二激光沿环形间隙150将密封钉200与盖板100进行焊接时，同时用第二保护气体吹向第二激光的作用处，以防盖板100与密封钉200之间的焊接处发生氧化。需要说明的是，为了使环形间隙150的焊接效果更好，当第二激光沿环形间隙150焊接时，第二保护气体开始作用的时间与第二激光开始作用的时间可以不同步，根据实际需要进行调节。

具体的，当沿环形间隙150开始焊接时，第二保护气体开始作用的时间先于第二激光开始作用的时间。当沿环形间隙150结束焊接时，第二保护气体停止作用的时间晚于第二激光停止作用的时间。当第二激光沿环形间隙150将密封钉200与盖板100进行焊接之后，环形间隙150内填充有焊缝成型物152。

当盖板100为铝合金材料时，考虑到盖板100对激光具有高反射性及容纳槽110的横截面呈梯形状，在其中一个实施例中，第二激光沿与盖板100所在的平面之间成第二预定角度θ2作用于环形间隙150处，以满足焊接要求。在其中一个实施例中，第二预定角度θ2为10°～15°。具体地，第二预定角度θ2为15°。

在其中一个实施例中，第二激光沿环形间隙150焊接的起始点位于环形间隙150的最窄处，使第二激光焊接时的环形间隙150先由小变大，再由大变小，具有更好地泄压作用，使焊缝熔池更加平衡稳定，从而使密封钉200与盖板100之间更好地连接，以提高动力电池10的合格率。

上述的动力电池10及其密封钉200的焊接方法，焊接时，首先通过第一激光清理盖板100的容纳槽110内的杂质，如电解液的结晶或其他残留物等，同时用第一保护气体吹向第一激光的作用处，使杂质从容纳槽110清理的同时被第一保护气体吹离，避免焊接密封钉200时出现夹杂的问题，保证密封钉200与盖板100之间的焊接处的清洁度；然后将密封钉200放置于容纳槽110内，使密封钉200与容纳槽110之间存在不均匀的环形间隙150；然后通过第二激光以点焊的方式将密封钉200定位于容纳槽110内，同时用第二保护气体吹向第二激光的作用处，使后续焊接时密封钉200与盖板100之间相对静止；然后通过夹具压紧于盖板100上，使盖板100定位于工作台上，以防焊偏，同时也可以防止盖板100变形过大；最后通过第二激光沿环形间隙150将密封钉200与盖板100进行焊接，由于环形间隙150不均匀，使第二激光沿环形间隙150焊接时起到泄压作用，以使焊缝的熔池保持平衡稳定，解决了焊接密封钉200时出现爆点的问题。

密封钉200与盖板100通过传统的焊接方法的焊接外貌图及其相应的金相图分别为图7和图8，从图7和图8可以看出，焊接处的爆点及夹杂较多，焊接质量较差。密封钉200与盖板100通过上述的密封钉200的焊接方法进行焊接的焊缝外貌图及其相应的金相图分别为图9和图10，焊接处的爆点及夹杂几乎没有，焊接质量较好。因此，上述的动力电池10及其密封钉200的焊接方法解决了焊接密封钉200时会出现夹杂或爆点的问题。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种密封钉的焊接方法，用于将密封钉焊接于动力电池的盖板上，其特征在于，所述密封钉的焊接方法包括：

通过第一激光清理所述盖板的容纳槽内的杂质，同时用第一保护气体沿与所述盖板所在的平面之间成第一预定角度θ1吹向所述第一激光的作用处，其中，所述第一激光的焦点位于所述容纳槽内且与所述容纳槽的底部的距离为S1；

将所述密封钉放置于所述容纳槽内，使所述密封钉与所述容纳槽之间存在不均匀的环形间隙；

通过第二激光以点焊的方式将所述密封钉定位固定于所述容纳槽内，同时用第二保护气体吹向所述第二激光的作用处；

通过夹具压紧于所述盖板；以及

通过所述第二激光沿所述环形间隙将所述密封钉与所述盖板进行焊接。

2.根据权利要求1所述的密封钉的焊接方法，其特征在于，所述第一激光以激光打标的方式清理所述容纳槽内的杂质。

3.根据权利要求1所述的密封钉的焊接方法，其特征在于，所述第一预定角度θ1为20°～40°。

4.根据权利要求1所述的密封钉的焊接方法，其特征在于，所述第一激光的焦点与所述容纳槽的底部的距离S1等于d/2±0.01mm，其中d为所述容纳槽的槽深。

5.根据权利要求1所述的密封钉的焊接方法，其特征在于，所述第一保护气体和所述第二保护气体均为惰性气体。

6.根据权利要求1所述的密封钉的焊接方法，其特征在于，所述第二激光沿所述环形间隙焊接的起始点位于所述环形间隙的最窄处。

7.根据权利要求1所述的密封钉的焊接方法，其特征在于，所述第一激光由半导体激光器产生。

8.根据权利要求1所述的密封钉的焊接方法，其特征在于，所述第二激光由晶体激光器产生。

9.根据权利要求8所述的密封钉的焊接方法，其特征在于，所述晶体激光器为YAG晶体激光器；

或，所述晶体激光器的脉冲峰值功率为8KW～12KW。

10.一种动力电池，其特征在于，包括盖板和密封钉，所述盖板上开设有容纳槽，所述密封钉位于所述容纳槽内，且所述密封钉通过权利要求1至9任一项所述的密封钉的焊接方法焊接于所述盖板上。