CN107598372A - 圆柱锂电池极耳引出激光焊接方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种圆柱锂电池极耳引出激光焊接方法，包括如下步骤：提供至少一圆柱锂电池以及一连接片；将所述连接片的第一端置于所述一圆柱锂电池的第一端面，且与所述一圆柱锂电池的负极极耳抵接；在所述一圆柱锂电池的第一端面上且靠近所述连接片的第一端处设置有焊料；采用激光将所述焊料加热，使得所述焊料处于熔融状态而爬行至所述连接片与所述负极极耳之间。实现用激光将圆柱锂电池极耳与连接片焊接，生产效率高，可以实现批量化生产。
Description
技术领域
本发明涉及锂离子圆柱锂电池技术领域，特别涉及一种圆柱锂电池极耳引出激光焊接方法。
背景技术
在电动汽车用的锂离子圆柱锂电池技术领域中，为了获得大容量、高能量，需要对多个电池进行并联、串联，一般是通过连接片来实现圆柱锂电池之间的电性连接。
圆柱锂电池的极耳包括正极极耳和负极极耳，正极极耳引出可以耐高温，负极极耳引出不能耐高温，传统的电池通过使用极柱拧螺帽机械、电阻焊、铝丝焊接接或插接来实现极耳的引出，很难实现激光焊接，生产效率低、产业化程度不高。
发明内容
本发明的主要目的是提出一种圆柱锂电池极耳引出激光焊接方法，旨在是实现圆柱锂电池极耳与连接片的激光焊接。
为实现上述目的，本发明提出的圆柱锂电池极耳引出激光焊接方法包括以下步骤：
提供至少一圆柱锂电池以及一连接片，所述连接片具有相对的第一端及第二端，所述圆柱锂电池具有相对的第一端面及第二端面；
将所述连接片的第一端置于所述一圆柱锂电池的第一端面，且与所述一圆柱锂电池的负极极耳抵接；
在所述一圆柱锂电池的第一端面上且靠近所述连接片的第一端处设置有焊料；
采用激光将所述焊料加热，使得所述焊料处于熔融状态而爬行至所述连接片与所述负极极耳之间。
优选地，提供至少一圆柱锂电池以及一连接片，所述连接片具有相对的第一端及第二端，所述圆柱锂电池具有相对的第一端面及第二端面的步骤之后，将所述连接片的第一端置于所述一圆柱锂电池的第一端面，且与所述一圆柱锂电池的负极极耳抵接的步骤之前，还包括：
清理所述第一端面的杂物及油污。
优选地，所述圆柱锂电池极耳引出激光焊接方法还包括：
提供至少另一圆柱锂电池；
将所述连接片的第二端置于所述另一圆柱锂电池的第二端面，且与所述一圆柱锂电池的正极极耳抵接；
在所述另一圆柱锂电池的第二端面上且靠近所述连接片的第二端处设置有焊料；
采用激光将所述焊料加热，使得所述焊料处于熔融状态而爬行至所述连接片与所述正极极耳之间。
优选地，所述圆柱锂电池极耳引出激光焊接方法还包括：
提供至少另一连接片；
将所述另一连接片的第一端置于所述一圆柱锂电池的第二端面，且与所述一圆柱锂电池的正极极耳抵接；
在所述一圆柱锂电池的第二端面上且靠近所述另一连接片的第一端处设置有焊料；
采用激光将所述焊料加热，使得所述焊料处于熔融状态而爬行至所述另一连接片与所述正极极耳之间。
优选地，所述激光的功率为P，且0.5kw≤P≤5kw；
所述激光的脉冲间隔时间为T，且1ms≤T≤8ms。
优选地，所述焊料上设置有助熔剂。
优选地，所述焊料为锡材；
所述锡材的直径为d，且0.1mm≤d≤1mm。
优选地，圆柱锂电池极耳引出激光焊接方法的步骤还包括：
提供至少另一连接片；
将所述另一连接片的第一端置于所述一圆柱锂电池的第二端面，且与所述一圆柱锂电池的正极极耳抵接；
采用激光将所述另一连接片的第一端加热，使得所述另一连接片的第一端与所述正极极耳熔接。
优选地，所述采用激光将所述另一连接片的第一端加热，采用激光将所述另一连接片的第一端加热，使得所述另一连接片的第一端与所述正极极耳熔接的步骤中：
所述激光的功率为P，且5kw≤P≤10kw；
所述激光的脉冲间隔时间为T，且5ms≤T≤20ms。
本发明提供的技术方案中，采用激光将所述焊料加热，使得所述焊料处于熔融状态而爬行至所述连接片与所述负极极耳之间，从而实现用激光将圆柱锂电池极耳与连接片焊接，生产效率高，可以实现批量化生产。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
图1为本发明提供的圆柱锂电池极耳引出激光焊接方法第一实施例的流程示意图；
图2为本发明提供的圆柱锂电池极耳引出激光焊接方法第二实施例的流程示意图；
图3为本发明提供的圆柱锂电池极耳引出激光焊接方法第三实施例的流程示意图；
图4为本发明提供的圆柱锂电池极耳引出激光焊接方法第四实施例的流程示意图；
图5为本发明提供的圆柱锂电池极耳引出激光焊接方法第五实施例的流程示意图；
图6为图1中第一实施例焊后示意图；
图7为图3中第三实施例焊后示意图；
图8为图4中第四实施例焊后示意图；
图9为图5中第五实施例焊后示意图。
附图标号说明：
| 标号 | 名称 | 标号 | 名称 |
| 1 | 一圆柱锂电池 | 21 | 第一端 |
| 11 | 第一端面 | 22 | 第二端 |
| 111 | 负极极耳 | 1a | 另一圆柱锂电池 |
| 12 | 第二端面 | 2a | 另一连接片 |
| 121 | 正极极耳 | 3 | 焊料焊缝 |
| 2 | 一连接片 | 4 | 金属凝固焊缝 |
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明提供一种圆柱锂电池极耳引出激光焊接方法，图1至图5为本发明提供的圆柱锂电池极耳引出激光焊接方法的实施例。
请参阅图1，本发明提出的一种圆柱锂电池极耳引出激光焊接方法的第一实施例，请参阅图6，本发明提出的的第一实施例圆柱锂电池极耳与连接片焊后示意图。
在本实施例中，所述圆柱锂电池极耳引出激光焊接方法包括以下步骤：
步骤S10、提供至少一圆柱锂电池1以及一连接片2，所述连接片具有相对的第一端21及第二端22，所述圆柱锂电池具有相对的第一端面11及第二端面12；
需要说明的是，圆柱锂电池的第一端面11对应设有负极极耳111，圆柱锂电池的第二端面12对应设有正极极耳121，连接片一般为铜铝材质，通常设置为长条形，相对的第一端21及第二端22，即为宽度方向上的两端。
步骤S20、将所述连接片的第一端21置于所述一圆柱锂电池1的第一端面11，且与所述一圆柱锂电池1的负极极耳111抵接；
步骤S30、在所述一圆柱锂电池1的第一端面11上且靠近所述连接片的第一端21处设置有焊料；
焊料应具有低熔点且形成溶液后可以渗透的特性，在本方案中，焊料为锡材，锡材具有良好的导电性能，焊接熔点低(一般常见的锡材熔点为183℃)，与铜等金属有较好的亲合力，焊接牢度较好，锡液流动性好。
步骤S40、采用激光将所述焊料加热，使得所述焊料处于熔融状态而爬行至所述连接片与所述负极极耳111之间；
具体地，用激光照射锡材，高温激光使得锡材熔化，将所述连接片焊接于所述负极极耳111上，锡材融化成洗液后，具有毛细管现象(如将两个干净的金属表面合在一起，浸入融化的锡液中，锡液将润湿此两金属表面并向上爬升，以填满相近表面之间的间隙)，圆柱锂电池极耳一般为钢、铁材质，所述连接片也为导电性能良好的金属材质，如铜片或铝片，激光可以产生局部高温，用激光熔化锡材成锡液，从而将锡、所述连接片及所述电池极耳三者之间结合起来，最终形成焊料焊缝3。
本发明提供的技术方案中，采用激光将所述焊料加热，使得所述焊料处于熔融状态而爬行至所述连接片与所述负极极耳111之间，从而实现用激光将圆柱锂电池极耳与连接片焊接，生产效率高，可以实现批量化生产。
请参阅图2，本发明提出的一种圆柱锂电池极耳引出激光焊接方法的第二实施例。
在本实施例中，所述步骤S10之后，所述步骤S20之前，还包括以下步骤：
步骤S101、清理所述第一端面11内的杂物及油污；
具体地，用酒精擦拭负极极耳111与负极待焊区焊接平面，用酒精擦拭正极极耳121与正极待焊区焊接平面，擦拭完成后，辅以风干，清理焊接平面上的杂物及油污，使得焊接平面平整，更利于锡液流动，从而充分填满所述极耳与所述连接片之间的间隙，达到良好的焊接效果。
请参阅图3，本发明提出的一种圆柱锂电池极耳引出激光焊接方法的第三实施例，请参阅图7，本发明提出的的第三实施例圆柱锂电池极耳与连接片焊后示意图。
在本实施例中，所述步骤S40之后还包括以下步骤：
步骤50a、提供至少另一圆柱锂电池1a；
步骤60a、将所述连接片的第二端22置于所述另一圆柱锂电池1a的第二端面12，且与所述另一圆柱锂电池1a的正极极耳121抵接；
步骤70a、在所述另一圆柱锂电池1a的第二端面12上且靠近所述连接片的第二端22处设置有焊料；
步骤80a、采用激光将所述焊料加热，使得所述焊料处于熔融状态而爬行至所述连接片与所述正极极耳121之间；
具体地，用激光照射锡材，高温激光使得锡材熔化，将所述连接片焊接于所述正极极耳121上，锡材融化成洗液后，具有毛细管现象(如将两个干净的金属表面合在一起，浸入融化的锡液中，锡液将润湿此两金属表面并向上爬升，以填满相近表面之间的间隙)，圆柱锂电池极耳一般为钢、铁材质，所述连接片也为导电性能良好的金属材质，如铜片或铝片，激光可以产生局部高温，用激光熔化锡材成锡液，从而将锡、所述连接片及所述电池正极极耳121三者之间结合起来，最终形成焊料焊缝3。
请参阅图4，本发明提出的一种圆柱锂电池极耳引出激光焊接方法的第四实施例，请参阅图8，本发明提出的的第四实施例圆柱锂电池极耳与连接片焊后示意图。
在本实施例中，所述步骤S40之后还包括以下步骤：
步骤S50b、提供至少另一连接片2a；
步骤S60b、将所述另一连接片2a的第一端21置于所述一圆柱锂电池1的第二端面12，且与所述一圆柱锂电池1的正极极耳121抵接；
步骤S70b、在所述一圆柱锂电池1的第二端面12上且靠近所述另一连接片2a的第一端21处设置有焊料；
步骤S80b、采用激光将所述焊料加热，使得所述焊料处于熔融状态而爬行至所述另一连接片2a与所述正极极耳121之间；
具体地，用激光照射锡材，高温激光使得锡材熔化，将所述另一连接片2a焊接于所述正极极耳121上，锡材融化成洗液后，具有毛细管现象(如将两个干净的金属表面合在一起，浸入融化的锡液中，锡液将润湿此两金属表面并向上爬升，以填满相近表面之间的间隙)，圆柱锂电池极耳一般为钢、铁材质，所述另一连接片2a也为导电性能良好的金属材质，如铜片或铝片，激光可以产生局部高温，用激光熔化锡材成锡液，从而将锡、所述另一连接片2a及所述电池正极极耳121三者之间结合起来，最终形成焊料焊缝3。
本发明提供的第一至第四实施例中，为了更好地实现焊接，采用适当的激光参数，如激光的功率为P在0.5kw至5kw，激光的脉冲间隔在1ms至8ms之间的参数，焊丝直接d选择在0.1mm至1mm之间，辅助配合设置于锡材上的助熔剂，使得所述锡材更容易熔化，实现较好的焊接效果。
例如：先调整激光参数，功率P为0.5kw～5kw，脉冲时间1～8mS，锡材采用铝镍铅锡或镍锡焊丝，直径0.1～1.0mm，使铝镍铅锡或镍锡焊丝贴合在锂离子圆柱锂电池负极与连接片之间的缝隙处，激光照射锡焊丝，铝镍铅锡或镍锡焊丝融化并浸润到锂离子圆柱锂电池负极极耳111与连接片之间的缝隙处，使锂离子圆柱锂电池负极极耳111与连接片之间被铝镍铅锡或镍锡焊丝融化后的锡液浸润，完成了锂离子圆柱锂电池负极极耳111与连接片之间的电连接；
同样先调整激光参数，功率P为0.5kw～5kw，脉冲时间1～8mS，锡材采用铝镍铅锡或镍锡焊丝，直径0.1～1.0mm，使铝镍铅锡或镍锡焊丝贴合在锂离子圆柱锂电池正极极耳121与连接片之间的缝隙处，激光照射锡焊丝，铝镍铅锡或镍锡焊丝融化并浸润到锂离子圆柱锂电池负极与连接片之间的缝隙处，使锂离子圆柱锂电池正极极耳121与连接片之间被铝镍铅锡或镍锡焊丝融化后的锡液浸润，完成了锂离子圆柱锂电池正极极耳121与连接片之间的电连接。
请参阅图5，本发明提出的一种圆柱锂电池极耳引出激光焊接方法的第五实施例，请参阅图9，本发明提出的的第五实施例圆柱锂电池极耳与连接片焊后示意图。
在本实施例中，所述步骤S40之后还包括以下步骤：
步骤S50c、提供至少另一连接片2a；
步骤S60c、将所述另一连接片2a的第一端21置于所述一圆柱锂电池1的第二端面12，且与所述一圆柱锂电池1的正极极耳121抵接；
步骤S70c、采用激光将所述另一连接片2a的第一端21加热，使得所述另一连接片2a的第一端21与所述正极极耳121熔接；
为了更好地实现焊接，采用适当的激光参数，如激光的功率为P在5kw至10kw，激光的脉冲间隔在5ms至20ms之间的参数，使得所述连接片更容易熔化，实现较好的焊接效果。
本实施例中，用激光高温将所述连接片局部熔化成金属溶液，金属溶液冷却后直接与所述正极极耳121粘结，从而将所述连接片及所述电池极耳两者之间结合起来，实现了用激光将连接片焊接于正极极耳121，最终形成金属凝固焊缝4。
例如：先调整激光参数，功率P为5kw～10kw，脉冲时间5～20mS，激光照射所述连接片，所述连接片受高温后熔化成金属溶液，此时，关闭所述激光，金属溶液迅速冷却，所述连接片与所述正极极耳121粘结，从而将所述连接片及所述电池极耳两者之间结合起来，实现了用激光将连接片焊接于所述正极极耳121，最终形成金属凝固焊缝4。
上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。
以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (9)
1.一种圆柱锂电池极耳引出激光焊接方法，其特征在于，包括以下步骤：
提供至少一圆柱锂电池以及一连接片，所述连接片具有相对的第一端及第二端，所述圆柱锂电池具有相对的第一端面及第二端面；
将所述连接片的第一端置于所述一圆柱锂电池的第一端面，且与所述一圆柱锂电池的负极极耳抵接；
在所述一圆柱锂电池的第一端面上且靠近所述连接片的第一端处设置有焊料；
采用激光将所述焊料加热，使得所述焊料处于熔融状态而爬行至所述连接片与所述负极极耳之间。
2.如权利要求1所述的圆柱锂电池极耳引出激光焊接方法，其特征在于，提供至少一圆柱锂电池以及一连接片，所述连接片具有相对的第一端及第二端，所述圆柱锂电池具有相对的第一端面及第二端面的步骤之后，将所述连接片的第一端置于所述一圆柱锂电池的第一端面，且与所述一圆柱锂电池的负极极耳抵接的步骤之前，还包括：
清理所述第一端面的杂物及油污。
3.如权利要求1所述的圆柱锂电池极耳引出激光焊接方法，其特征在于，所述圆柱锂电池极耳引出激光焊接方法还包括：
提供至少另一圆柱锂电池；
将所述连接片的第二端置于所述另一圆柱锂电池的第二端面，且与所述另一圆柱锂电池的正极极耳抵接；
在所述另一圆柱锂电池的第二端面上且靠近所述连接片的第二端处设置有焊料；
采用激光将所述焊料加热，使得所述焊料处于熔融状态而爬行至所述连接片与所述正极极耳之间。
4.如权利要求1所述的圆柱锂电池极耳引出激光焊接方法，其特征在于，所述圆柱锂电池极耳引出激光焊接方法还包括：
提供至少另一连接片；
将所述另一连接片的第一端置于所述一圆柱锂电池的第二端面，且与所述一圆柱锂电池的正极极耳抵接；
在所述一圆柱锂电池的第二端面上且靠近所述另一连接片的第一端处设置有焊料；
采用激光将所述焊料加热，使得所述焊料处于熔融状态而爬行至所述另一连接片与所述正极极耳之间。
5.如权利要求1、3或4所述的圆柱锂电池极耳引出激光焊接方法，其特征在于，所述激光的功率为P，且0.5kw≤P≤5kw；
所述激光的脉冲间隔时间为T，且1ms≤T≤8ms。
6.如权利要求1、3或4所述的圆柱锂电池极耳引出激光焊接方法，其特征在于，所述焊料上设置有助熔剂。
7.如权利要求1、3或4所述的圆柱锂电池极耳引出激光焊接方法，其特征在于，所述焊料为锡材；
所述锡材的直径为d，且0.1mm≤d≤1mm。
8.如权利要求1所述的圆柱锂电池极耳引出激光焊接方法，其特征在于，所述圆柱锂电池极耳引出激光焊接方法还包括：
提供至少另一连接片；
将所述另一连接片的第一端置于所述一圆柱锂电池的第二端面，且与所述一圆柱锂电池的正极极耳抵接；
采用激光将所述另一连接片的第一端加热，使得所述另一连接片的第一端与所述正极极耳熔接。
9.如权利要求8所述的圆柱锂电池极耳引出激光焊接方法，其特征在于，采用激光将所述另一连接片的第一端加热，采用激光将所述另一连接片的第一端加热，使得所述另一连接片的第一端与所述正极极耳熔接的步骤中：
所述激光的功率为P，且5kw≤P≤10kw；
所述激光的脉冲间隔时间为T，且5ms≤T≤20ms。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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Application publication date: 20180119 |