CN107863481A - 圆柱型电池负极耳底焊效果检验方法及装置 - Google Patents

圆柱型电池负极耳底焊效果检验方法及装置 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种圆柱型电池负极耳底焊效果检验方法及装置，属于电池制作技术领域，包括插入焊针、焊头下压、焊接通电、焊头上移和拔出焊针；在所述焊接通电之后，所述焊头上移之前，设有电阻测试；在所述电阻测试中，当实测电阻值R≥Rm时，重复所述焊接通电，进行二次焊接，当实测电阻值R＜Rm时，所述焊头上移，焊接完成。本发明提供的圆柱型电池负极耳底焊效果检验方法，能够对每个电池负极耳的底焊效果实时检验，避免了漏检造成的不合格产品进入下一工序，提高了电池产品的生产质量。

Description

圆柱型电池负极耳底焊效果检验方法及装置
技术领域
本发明属于电池制作技术领域，更具体地说，是涉及一种圆柱型电池负极耳底焊效果检验方法及装置。
背景技术
一般圆柱型锂离子电池结构中负极端为钢壳，正极端为盖板。电池内部卷芯负极依靠负极耳和钢壳间的焊接实现内外连通，负极耳与钢壳的焊接通过电阻焊实现，其中，负极耳焊接分为极耳在极片上的焊接与极耳和钢壳间的焊接，一般称为底焊。
传统负极耳焊接过程可以简要描述为：卷芯入壳、插入焊针、焊接、拔出焊针。焊点在圆柱钢壳内底部，传统焊接效果检验一般有两种方法：一是极耳残留检验法，通过剧烈敲击已焊接半成品直至敲出卷芯，通过肉眼观察极耳的残留状态进行判断，由于该方法只能通过抽检进行判定，造成半成品浪费且肉眼观察无清晰判定标准；二是通过假电芯拉力测试法，使用塑料假电芯固定极耳焊接且引出部分极耳用夹具固定，在专用拉力测试机上通过匀速拉伸引出极耳至焊点拉脱，记录最大拉力值时极耳的焊接拉力，在生产过程中，该方法虽然可以有明确直观的判定标准，但同样只能通过一定频次的抽检进行判定，无法实现对所有产品进行有效监控。
发明内容
本发明的目的在于提供一种圆柱型电池负极耳底焊效果检验方法，以解决现有技术中存在的抽检判定焊接效果造成电池漏检的技术问题。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：提供一种圆柱型电池负极耳底焊效果检验方法，包括插入焊针、焊头下压、焊接通电、焊头上移和拔出焊针；
在所述焊接通电之后，所述焊头上移之前，设有电阻测试；
在所述电阻测试中，当实测电阻值R≥Rm时，重复所述焊接通电，进行二次焊接；
当实测电阻值R＜Rm时，所述焊头上移，焊接完成；
其中，Rm为预设电阻值。
进一步地，所述实测电阻值R＝R1+R2+R3+R4+R5+R6+R7+R8；
式中，R1为焊头电阻，R2为焊针与焊头之间的接触电阻，R3为焊针电阻，R4为焊针与负极耳之间的电阻，R5为负极耳与钢壳熔合后的电阻，R6为钢壳电阻，R7为钢壳与焊台间的接触电阻，R8为焊台电阻；
式中，R1、R2、R3、R4、R6、R7、R8为定值。
进一步地，所述焊针、所述负极耳和所述钢壳串联在所述焊头和所述焊台之间。
进一步地，所述电阻测试之前，所述焊接通电之后，设有冷却工序，用于对负极耳与钢壳的焊接部位进行降温冷却。
进一步地，所述负极耳的材质为纯铜、铜镀镍、铜镍复合和纯镍中的任一种。
进一步地，所述负极耳的厚度为0.02-2mm。
进一步地，所述负极耳的宽度为2-6mm。
进一步地，所述钢壳采用冷轧碳素钢薄板制成。
本发明提供的圆柱型电池负极耳底焊效果检验方法的有益效果在于：与现有技术相比，本发明圆柱型电池负极耳底焊效果检验方法，是在原有焊接设备及焊接方法的基础上，在通电焊接后，增加了电阻测试工序，可直接在原工位上进行焊接电阻的检验，并通过电阻判定，对判定符合要求的焊接继续进行下一工序，判定不符合要求的焊接返回上一工序，直接在原工位进行再次焊接直至焊接符合要求。该方法可在不增加工位的基础即可进行有效的底焊效果检验，无需其他单独的检验工位，且能够对每一件焊接都进行实时检验，弥补了现有无法进行全检与实时检验的缺点，避免了不符合质量要求的焊接进入下一道工序，提高了电池的生产质量。
本发明的另一目的在于提供一种圆柱型电池负极耳焊接装置，包括焊机、与所述焊机电性连接的焊头和与所述焊机电性连接的焊台。
进一步地，所述焊机为精密电阻电焊机。
本发明提供一种的圆柱型电池负极耳装置的有益效果在于：由于采用了上述的检验方法，能够对每一个电池的负极耳的底焊效果实时检验，降低不合格产品，提高电池的生产质量，且无需改变原有的焊接设备。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的圆柱型电池负极耳底焊效果检验方法的流程框图；
图2为本发明实施例提供的圆柱型电池负极耳底焊效果检验方法的焊接原理示意图；
图3为本发明实施例提供的圆柱型电池负极耳底焊效果检验方法焊接的连接原理结构示意图；
图4为本发明实施例提供的圆柱型电池负极耳底焊效果检验方法的焊接组件示意图；
图5为本发明实施例提供的圆柱型电池负极耳底焊效果检验方法中负极耳插入钢壳后的结构示意图；
图6为本发明实施例提供的圆柱型电池负极耳底焊效果检验方法中插入焊针后的结构示意图；
图7为本发明实施例提供的圆柱型电池负极耳底焊效果检验方法中准备通电时的结构示意图；
图8为本发明实施例提供的圆柱型电池负极耳底焊效果检验方法中焊头下压通电时的结构示意图；
图9为本发明实施例提供的圆柱型电池负极耳底焊效果检验方法中停止通电时的结构示意图；
图10为本发明实施例提供的圆柱型电池负极耳底焊效果检验方法中拔去焊针时的结构示意图；
图11为本发明实施例提供的圆柱型电池负极耳底焊效果检验方法中焊接完成后的结构示意图。
其中，图中各附图标记：
1-焊头；2-焊针；3-负极耳；4-钢壳；5-焊台；6-熔合区域；7-焊机；8-导线。
具体实施方式
为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。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。
需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。
需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
请一并参阅图1及图2，现对本发明提供的圆柱型电池负极耳底焊效果检验方法进行说明。所述圆柱型电池负极耳底焊效果检验方法，包括插入焊针、焊头下压、焊接通电、焊头上移和拔出焊针；
在所述焊接通电之后，所述焊头上移之前，设有电阻测试；
在所述电阻测试中，当实测电阻值R≥Rm时，重复所述焊接通电，进行二次焊接；
当实测电阻值R＜Rm时，所述焊头上移，焊接完成；
其中，Rm为预设电阻值。
本发明提供的圆柱型电池负极耳底焊效果检验方法，与现有技术相比，本发明圆柱型电池负极耳底焊效果检验方法，是在原有焊接设备和焊接方法的基础上，通电焊接后，增加了电阻测试工序，可直接在原工位上进行焊接电阻的检验，并通过电阻判定，对判定符合要求的焊接继续进行下一工序，判定不符合要求的焊接返回上一工序，直接在原工位进行再次焊接直至焊接部位符合要求。
本发明提供的方法可在不增加工位的基础进行有效的焊接效果检验，无需其他单独的检验工位，且能够对每一件焊接都进行实时检验，弥补了现有无法进行全检与实时检验的缺点，避免了不符合质量要求的焊接进入下一道工序，提高了电池的生产质量。
进一步地，请参阅图3，作为本发明提供的圆柱型电池负极耳底焊效果检验方法的一种具体实施方式，所述实测电阻值R＝R1+R2+R3+R4+R5+R6+R7+R8；
式中，R1为焊头电阻，R2为焊针2与焊头之间的接触电阻，R3为焊针电阻，R4为焊针2与负极耳3之间的电阻，R5为负极耳3与钢壳4熔合后的电阻，R6为钢壳电阻，R7为钢壳4与焊台5间的接触电阻，R8为焊台电阻；
式中，R1、R2、R3、R4、R6、R7、R8为定值。
本发明提供的的圆柱型电池负极耳底焊效果检验方法，底焊也即负极耳与钢壳4间的焊接，焊接原理如下：
Q＝Ih 2Rht
式中，Q为焊接过程中产生的热量，Ih为焊接过程通过的电流，Rh为导体间电阻，t为通电时间，在通电过程中，负极耳与钢壳4间接触到电阻最大，产热最大，当产生的热量Q足以使负极耳3和钢壳4发生熔融时，负极耳3与钢壳4形成共熔体，从而实现负极耳与钢壳4间的焊接。
底焊效果也即负极耳与钢壳4之间的焊接效果，对于电池的使用具有至关重要的作用，若负极耳3与钢壳4间的熔合较少或者发生虚焊，则在电池使用过程中负极耳3与钢壳4间的过流能力较差，最大电流存在限制，且发热严重影响电池安全性能与使用体验。鉴于此，底焊效果的检验与控制对电池的生产制造具有重要的作用。
本发明是在焊接通电后，直接在原工位进行内阻检验，通过内阻检验判定焊接效果，判定合格的产品可直接进入下工位，不合格的产品可直接在原工位进行再次焊接，检验过程简单，无其它单独检验工位，其流程如图1所示。
内阻检验判定原理如下：
U＝IR
上式中，U为焊头与焊台间的电压，I为焊头与焊台5间通过的电流，R为测试电阻值。
如图3所示，焊头下压后，焊头1、焊针2、负极耳、钢壳4和焊台5形成串联，根据串联连接原理可得：
R＝R1+R2+R3+R4+R5+R6+R7+R8
式中R1为焊头电阻，R2为焊针2与焊头间的接触电阻，R3为焊针电阻，R4为焊针2与负极耳间的电阻，R5为负极耳与钢壳4熔合后的电阻，R6为钢壳电阻，R7为钢壳4与焊台5间的接触电阻，R8为焊台电阻。
在焊接过程中，由于焊头1与焊台5为固定部件，因此R1、R8为定值；负极耳与钢壳为固定材质，厚度在小范围内波动，因此可以认为R5、R6为定值。焊接过程中，为了保证焊接效率，实际使用过程中存在多个焊针，但是均使用相同材质和尺寸规格，因此焊针电阻R3为定值。焊接过程中，焊头1以固定压力下压，焊台固定，其余部分尺寸为定值，各接触面均为光滑接触面和相同材质，因此接触电阻R2、R4、R7均为定值。
根据上述分析，负极耳与钢壳间的熔合电阻R5＝R-R1-R2-R3-R4-R6-R7-R8，R为测试电阻值，R1、R2、R3、R4、R6、R7、R8为定值，因此可以通过R值表征负极耳与钢壳间的熔合电阻R5。
负极耳与钢壳熔合良好时，负极耳与钢壳通过熔合区域6导通良好，实测电阻R<Rm(当焊接效果符合预设要求时测得实测电阻R的最大值，Rm为根据焊接实际测试的R值总结而出)，效果判定为符合预设要求时，进入下一工位，焊头1上移，焊针拔出，焊接完成。
负极耳与钢壳虚焊或者熔合较差时，负极耳与钢壳间不能实现良好的导通，实测电阻值R≥Rm，判定结果为不符合预设要求，焊头1与焊台5间将再次通过电流Ih进行二次焊接，测试的实测电阻值R符合预设要后进入下一工位，焊头1上移，焊针拔出。
其中，本发明提供的负极耳与钢壳的焊接步骤如下，图5至图11示出的是焊接各工序的结构示意图；
步骤1，负极耳插入钢壳，如图5；
步骤2，插入焊针，如图6；
步骤3，准备通电，如图7；
步骤4，焊头下压并通电，如图8
步骤5，停止通电，如图9；
步骤6，拔去焊针，如图10；
步骤7，焊接完成，如图11。
进一步地，请参阅图2，作为本发明提供的圆柱型电池负极耳底焊效果检验方法的一种具体实施方式，所述焊针2、所述负极耳3和所述钢壳4串联在所述焊头1和所述焊台5之间。
进一步地，参阅图1，作为本发明提供的圆柱型电池负极耳底焊效果检验方法的一种具体实施方式，所述电阻测试之前，所述焊接通电之后，设有冷却工序，用于对负极耳与钢壳4的焊接部位进行降温冷却，冷却后，便于测试电阻值。
进一步地，请参阅图4，作为本发明提供的圆柱型电池负极耳底焊效果检验方法的一种具体实施方式，所述负极耳3的材质为纯铜、铜镀镍、铜镍复合和纯镍中的任一种。
进一步地，请参阅图4，作为本发明提供的圆柱型电池负极耳底焊效果检验方法的一种具体实施方式，所述负极耳的厚度为0.02-2mm。
进一步地，参阅图,4，作为本发明提供的圆柱型电池负极耳底焊效果检验方法的一种具体实施方式，所述负极耳的宽度为2-6mm。
进一步地，请参阅图4，作为本发明提供的圆柱型电池负极耳底焊效果检验方法的一种具体实施方式，所述钢壳4采用电镀后的钢板冲压成型或者是采用钢板冲压成型后再电镀形成。
请参阅图2，本发明还提供一种圆柱型电池负极耳焊接装置，包括焊机7、与所述焊机7电性连接的焊头1和与所述焊机7电性连接的焊台5，其中，焊头1和焊5分别通过导线8与焊机连接。可见，本发明采用的检验方法，无需改变原有的焊接设备，即可对负极耳底焊效果进行检验。
本发明提供的圆柱型电池负极耳焊接装置，采用了上述的检验方法，能够对每一个电池的负极耳和钢壳的焊接部位实时检验，避免了因负极耳和钢壳的焊接部位不符合要求而导致的电池的质量问题，提高了电池的生产质量。
进一步地，作为本发明提供的圆柱型电池负极耳焊接装置的一种具体实施方式，所述焊机7为精密电阻电焊机。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.圆柱型电池负极耳底焊效果检验方法，其特征在于：包括插入焊针、焊头下压、焊接通电、焊头上移和拔出焊针；
在所述焊接通电之后，所述焊头上移之前，设有电阻测试；
在所述电阻测试中，当实测电阻值R≥Rm时，重复所述焊接通电，进行二次焊接；
当实测电阻值R＜Rm时，所述焊头上移，焊接完成；
其中，Rm为预设电阻值。
2.如权利要求1所述的圆柱型电池负极耳底焊效果检验方法，其特征在于：所述实测电阻值R＝R1+R2+R3+R4+R5+R6+R7+R8；
式中，R1为焊头电阻，R2为焊针与焊头之间的接触电阻，R3为焊针电阻，R4为焊针与负极耳之间的电阻，R5为负极耳与钢壳熔合后的电阻，R6为钢壳电阻，R7为钢壳与焊台间的接触电阻，R8为焊台电阻；
式中，R1、R2、R3、R4、R6、R7、R8为定值。
3.如权利要求2所述的圆柱型电池负极耳底焊效果检验方法，其特征在于：所述焊针、所述负极耳和所述钢壳串联在所述焊头和所述焊台之间。
4.如权利要求1所述的圆柱型电池负极耳底焊效果检验方法，其特征在于：所述电阻测试之前，所述焊接通电之后，设有冷却工序，用于对负极耳与钢壳的焊接部位进行降温冷却。
5.如权利要求1所述的圆柱型电池负极耳底焊效果检验方法，其特征在于：所述负极耳的材质为纯铜、铜镀镍、铜镍复合和纯镍中的任一种。
6.如权利要求1所述的圆柱型电池负极耳底焊效果检验方法，其特征在于：所述负极耳的厚度为0.02-2mm。
7.如权利要求1所述的圆柱型电池负极耳底焊效果检验方法，其特征在于：所述负极耳的宽度为2-6mm。
8.如权利要求1所述的圆柱型电池负极耳底焊效果检验方法，其特征在于：所述钢壳采用电镀后的钢板冲压成型。
9.圆柱型电池负极耳焊接装置，其特征在于：包括焊机、与所述焊机电性连接的焊头和与所述焊机电性连接的焊台。
10.如权利要求9所述的圆柱型电池负极耳焊接装置，其特征在于：所述焊机为精密电阻电焊机。
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