CN108971738A - 一种锂电池极耳金属箔材焊接机构及焊接方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种锂电池极耳金属箔材焊接机构及焊接方法。该焊接机构包括焊接部分和焊接保护部分；所述焊接部分包括底座（1）、导向柱（2）、导向板（3）、压合动力系统（4）、上焊接头（5）、下焊接头（6）以及通电系统。本发明的锂电池极耳金属箔材焊接机构能辅助结构少，减少了焊接过程中包括保护片和连接片等辅助结构的使用，在进行包括锂电池极耳金属箔材的金属材料的焊接过程中没有粉尘产生，同时减少了包括激光焊接多层金属箔材时的虚焊和炸火现象，对包括锂电池极耳金属箔材的金属材料焊接过程具有良好防氧化保护作用，简化了焊接工艺，提高了焊接效率和良品率，提高了生产效率，降低了生产成本。

Description

一种锂电池极耳金属箔材焊接机构及焊接方法

技术领域

本发明涉及焊接技术领域，具体涉及一种锂电池极耳金属箔材焊接机构及焊接方法。

背景技术

在锂电池的实际生产中，很多情况下，锂电池极耳的箔材焊接时要避免粉尘的产生，且金属箔材是要紧密压实的。而目前金属箔材焊接过程中会有粉尘产生，且金属之间有空气，无法将金属箔材焊接区域完全压实，且易对箔材造成损坏。这不利于降低后续工序的废品率，无法提高生产效率，从而使成本增高。

同时，直接使用激光焊接多层金属箔材时会产生虚焊、炸火的现象，影响焊接效果，且焊接过程中极易使箔材被氧化。现有的多层金属箔材焊接过程中需要保护片和连接片，而采用保护片和连接片不利于焊接完成后等离子清洗机对焊接区域进行的等离子清洗，且焊接区域不封闭容易导致箔材被氧化。

因此，研究出即可以避免焊接过程中粉尘的产生，又可以使箔材焊接部位紧密结合在一起，能减少激光焊接多层金属箔材时的虚焊和炸火现象，对箔材焊接过程具有良好防氧化保护作用且辅助结构少的焊接机构，具有重要意义。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种锂电池极耳金属箔材焊接机构。该焊接机构能优选避免激光焊接多层金属箔材时产生虚焊、炸火的现象，同时能对箔材焊接过程具有良好防氧化保护作用，有效提高了产品的良率和生产效率。

本发明的目的还在于提供基于所述的锂电池极耳金属箔材焊接机构的焊接方法。

本发明的目的通过如下技术方案实现。

一种锂电池极耳金属箔材焊接机构，包括焊接部分和焊接保护部分；所述焊接部分包括底座、导向柱、导向板、压合动力系统、上焊接头、下焊接头以及通电系统；

所述导向柱的底端固定安装在底座上；所述导向板通过直线轴承安装在导向柱上；所述压合动力系统设置在导向板的顶部；所述上焊接头通过上焊接头安装座安装在导向板的底部；所述下焊接头通过下焊接头安装座安装在底座上；

所述焊接保护部分包括安装在导向板底部的上保护罩，以及安装在底座上的下保护罩；所述上焊接头与下焊接头均与通电系统连接。

优选的，所述压合动力系统包括电缸安装板、驱动伺服电缸、浮动块及浮动头；所述电缸安装板安装在导向柱的顶端，所述驱动伺服电缸安装在电缸安装板上，所述驱动伺服电缸的输出端与浮动块连接，所述浮动块与浮动头连接；所述浮动头与导向板连接。

更优选的，所述浮动头与导向板的连接处设置有压力传感器；所述压力传感器和驱动伺服电缸均与可编程逻辑控制器（PLC）连接。

更进一步优选的，所述可编程逻辑控制器包括外接的可编程逻辑控制器。

更进一步优选的，所述压力传感器安装在导向板上并与浮动头连接。

通过压合动力系统的驱动伺服电动缸输出扭矩带动导向板在直线轴承上运动，使上焊接头能够上下运动，进而使上下焊接头之间产生使箔材压实的压力；压力传感器能够实时监测上下焊接头之间的实时压力并将监测信号反馈至可编程逻辑控制器中，再通过可编程逻辑控制器发出指令信号控制驱动伺服电缸的输出扭矩，防止上下焊接头的过压或者压合力度不够。

优选的，所述上焊接头安装座与导向板之间以及下焊接头安装座与底座之间均设置有隔热板。

优选的，所述通电系统包括通过上铜排支座和上铜排压板固定在导向板底部的上铜排，以及通过下铜排支座和下铜排压板固定在底座上的下铜排。

更优选的，所述上铜排的一端固定在上焊接安装座内并与上焊接头紧密贴合，另一端通过导线带与电源连接。

更优选的，所述下铜排的一端固定在下焊接安装座内并与下焊接头紧密贴合，另一端通过导线带与电源连接。

通电系统中，上焊接头、上铜排、导线带、电源、下铜排以及下焊接头之间在上下焊接头压合时，形成闭合的完整回路，电源通电时，电流通过导线带传递到焊接头上，箔材在电流和压力的共同作用下分子间扩散加快，从而使箔材之间焊接在一起。

优选的，所述下保护罩上安装有气接头；所述气接头通过气管与保护气源相连。

优选的，所述上保护罩与下保护罩为相互配合的腔罩，相互配合能形成封闭的焊接腔。

在驱动伺服电动缸输出扭矩带动导向板在直线轴承上运动并使上下焊接头压合时，上保护罩与下保护罩相互配合形成封闭的焊接腔，气源内的保护气通过气接头进入到下保护罩与上保护罩形成的焊接腔内，保护箔材在焊接过程中不被氧化。

一种采用上述任一项所述的锂电池极耳金属箔材焊接机构的焊接方法，包括如下步骤：

（1）将需焊接的金属材料放置在所述锂电池极耳金属箔材焊接机构的下焊接头上；

（2）驱动伺服电动缸推动导向板向下运动，上焊接头与下焊接头之间压合并对金属材料产生压力；同时上保护罩向下运动与下保护罩之间形成相对封闭的焊接腔，从气源处通过气接头给焊接腔内通入焊接保护气；

（3）当压力达到焊接要求值时，电源通电，电流通过铜导线带传递到焊接头上，金属材料在电流和压力的共同作用下分子间扩散加快，从而使金属材料之间焊接在一起。

优选的，步骤（1）中，所述金属材料包括箔材。

优选的，步骤（2）中，所述压力大小控制为金属材料的屈服极限的0.6~1倍。

优选的，步骤（3）中，所述电流为400~200A的脉冲电流。

优选的，步骤（3）中，焊接过程中通过红外测温仪监测焊接温度。

优选的，步骤（3）中，焊接温度控制为金属材料熔点的0.6~0.8倍。

与现有技术相比，本发明具有如下优点和有益效果：

本发明的锂电池极耳金属箔材焊接机构能辅助结构少，减少了焊接过程中包括保护片和连接片等辅助结构的使用，在进行包括锂电池极耳金属箔材的金属材料的焊接过程中没有粉尘产生，同时减少了包括激光焊接多层金属箔材时的虚焊和炸火现象，对包括锂电池极耳金属箔材的金属材料焊接过程具有良好防氧化保护作用，简化了焊接工艺，提高了焊接效率和良品率，提高了生产效率，降低了生产成本。

附图说明

图1为具体实施例中本发明连接电源的锂电池极耳金属箔材焊接机构的整体结构示意图；

图2为具体实施例中本发明的锂电池极耳金属箔材焊接机构的局部结构示意图；

图3为具体实施例中本发明的锂电池极耳金属箔材焊接机构的压合动力系统的结构示意图；

图4为具体实施例中本发明的锂电池极耳金属箔材焊接机构的下焊接头安装部分的结构示意图；

图5为具体实施例中本发明的锂电池极耳金属箔材焊接机构的上焊接头安装部分的结构示意图。

具体实施方式

以下结合具体实施例及附图对本发明的技术方案作进一步详细的描述，但本发明的保护范围及实施方式不限于此。

具体实施例中，本发明的锂电池极耳金属箔材焊接机构的连接电源后的整体结构示意图如图1所示，该焊接机构包括焊接部分和焊接保护部分；焊接部分包括底座1、导向柱2、导向板3、压合动力系统4、上焊接头5、下焊接头6以及通电系统；

如图2所示为锂电池极耳金属箔材焊接机构的局部结构示意图，导向柱2的底端固定安装在底座1上；导向板3通过直线轴承7安装在导向柱2上；压合动力系统4设置在导向板3的顶部；上焊接头5通过上焊接头安装座8安装在导向板3的底部；下焊接头6通过下焊接头安装座9安装在底座上1；

焊接保护部分包括安装在导向板3底部并包围上焊接头5的上保护罩10，以及安装在底座1上并包围下焊接头6的下保护罩11，上保护罩10与下保护罩11为相互配合的腔罩，相互配合能形成封闭的焊接腔；上焊接头5与下焊接头6均与通电系统连接；

其中，压合动力系统4的结构示意图如图3所示，包括电缸安装板41、驱动伺服电缸42、浮动块43及浮动头44；电缸安装板41安装在导向柱2的顶端，驱动伺服电缸42安装在电缸安装板41上，驱动伺服电缸42的输出端与浮动块43连接，浮动块43与浮动头44连接；浮动头44与导向板3连接；

在浮动头44与导向板3的连接处设置有压力传感器12，其中，压力传感器12安装在导向板3上并与浮动头44连接；

其中，通电系统包括通过上铜排支座14和上铜排压板15固定在导向板3底部的上铜排16，以及通过下铜排支座17和下铜排压板18固定在底座1上的下铜排19；如图4和图5所示，上铜排16的一端固定在上焊接安装座8内并与上焊接头5紧密贴合，另一端通过导线带21与电源22连接；下铜排19的一端固定在下焊接安装座9内并与下焊接头6紧密贴合，另一端通过导线带21与电源22连接；如图4所示，下保护罩11上还安装有气接头23，气接头23通过气管与保护气源相连。

在优选的实施例中，上焊接头安装座8与导向板3之间以及下焊接头安装座9与底座1之间均设置有隔热板（13，20）。

在优选的实施例中，压力传感器12和驱动伺服电缸42均与可编程逻辑控制器连接。

实施例1

采用上述的锂电池极耳金属箔材焊接机构进行焊接金属箔材焊接，具体步骤如下：

（1）将需焊接的金属箔材放置在所述锂电池极耳金属箔材焊接机构的下焊接头6上；

（2）驱动伺服电动缸42推动导向板3向下运动，上焊接头5与下焊接头6之间压合并产生压力；同时上保护罩10向下运动与下保护罩11之间形成相对封闭的焊接腔，从气源处通过气接头23给焊接腔内通入焊接保护气；

（3）当压力达到焊接要求值时，电源22通电，200A电流通过铜导线带21传递到焊接头上，箔材在电流和压力的共同作用下分子间扩散加快，从而使箔材之间焊接在一起。

其中，压力传感器12和驱动伺服电缸42均与可编程逻辑控制器（PLC）连接，通过压力传感器12向PLC传输监测的压力信号，PLC再发出信号指令至驱动伺服电缸42进而调节控制焊接头之间的压力为焊接箔材屈服极限的0.6倍。焊接过程中通过红外测温仪测出箔材的焊接温度，焊接温度控制为箔材熔点的0.6倍。焊接完之后使用等离子清洗机对焊接部分的杂质进行等离子清洗，再使用激光焊接将多层箔材焊接在一起。

焊接过程中没有粉尘产生，同时没有虚焊和炸火现象，通入保护气避免了箔材焊接过程被氧化。

实施例2

与实施例1相同，其中，通入的电流为350A，焊接头之间的压力为焊接箔材屈服极限的1.0倍，焊接过程中通过红外测温仪测出箔材的焊接温度，焊接温度控制为箔材熔点的0.75倍。

焊接过程中没有粉尘产生，同时没有虚焊和炸火现象，通入保护气避免了箔材焊接过程被氧化。

实施例3

与实施例1相同，其中，通入的电流为400A，焊接头之间的压力为焊接箔材屈服极限的0.9倍，焊接过程中通过红外测温仪测出箔材的焊接温度，焊接温度控制为箔材熔点的0.8倍。

焊接过程中没有粉尘产生，同时没有虚焊和炸火现象，通入保护气避免了箔材焊接过程被氧化。

以上实施例仅为本发明的较优实施例，仅在于对本发明的技术方案作进一步详细的描述，但不限制本发明的保护范围，任何未脱离本发明精神实质所做的变更、组合、替换或修改等均将包含在本发明的保护范围。

Claims (15)

1.一种锂电池极耳金属箔材焊接机构，其特征在于，包括焊接部分和焊接保护部分；所述焊接部分包括底座（1）、导向柱（2）、导向板（3）、压合动力系统（4）、上焊接头（5）、下焊接头（6）以及通电系统；

所述导向柱（2）的底端固定安装在底座（1）上；所述导向板（3）通过直线轴承（7）安装在导向柱（2）上；所述压合动力系统（4）设置在导向板（3）的顶部；所述上焊接头（5）通过上焊接头安装座（8）安装在导向板（3）的底部；所述下焊接头（6）通过下焊接头安装座（9）安装在底座上（1）；

所述焊接保护部分包括安装在导向板（3）底部的上保护罩（10），以及安装在底座（1）上的下保护罩（11）；所述上焊接头（5）与下焊接头（6）均与通电系统连接。

2.根据权利要求1所述的一种锂电池极耳金属箔材焊接机构，其特征在于，所述压合动力系统（4）包括电缸安装板（41）、驱动伺服电缸（42）、浮动块（43）及浮动头（44）；所述电缸安装板（41）安装在导向柱（2）的顶端，所述驱动伺服电缸（42）安装在电缸安装板（41）上，所述驱动伺服电缸（42）的输出端与浮动块（43）连接，所述浮动块（43）与浮动头（44）连接；所述浮动头（44）与导向板（3）连接。

3.根据权利要求2所述的一种锂电池极耳金属箔材焊接机构，其特征在于，所述浮动头（44）与导向板（3）的连接处设置有压力传感器（12）；所述压力传感器（12）和驱动伺服电缸（42）均与可编程逻辑控制器连接。

4.根据权利要求3所述的一种锂电池极耳金属箔材焊接机构，其特征在于，所述压力传感器（12）安装在导向板（3）上并与浮动头（44）连接。

5.根据权利要求1所述的一种锂电池极耳金属箔材焊接机构，其特征在于，所述上焊接头安装座（8）与导向板（3）之间以及下焊接头安装座（9）与底座（1）之间均设置有隔热板（13，20）。

6.根据权利要求1所述的一种锂电池极耳金属箔材焊接机构，其特征在于，所述通电系统包括通过上铜排支座（14）和上铜排压板（15）固定在导向板（3）底部的上铜排（16），以及通过下铜排支座（17）和下铜排压板（18）固定在底座（1）上的下铜排（19）。

7.根据权利要求6所述的一种锂电池极耳金属箔材焊接机构，其特征在于，所述上铜排（16）的一端固定在上焊接安装座（8）内并与上焊接头（5）紧密贴合，另一端通过导线带（21）与电源（22）连接；所述下铜排（19）的一端固定在下焊接安装座（9）内并与下焊接头（6）紧密贴合，另一端通过导线带（21）与电源（22）连接。

8.根据权利要求1所述的一种锂电池极耳金属箔材焊接机构，其特征在于，所述下保护罩（11）上安装有气接头（23）；所述气接头（23）通过气管与保护气源相连。

9.根据权利要求1所述的一种锂电池极耳金属箔材焊接机构，其特征在于，所述上保护罩（10）与下保护罩（11）为相互配合的腔罩，相互配合能形成封闭的焊接腔。

10.一种采用权利要求1~9任一项所述的锂电池极耳金属箔材焊接机构的焊接方法，其特征在于，包括如下步骤：

（1）将需焊接的金属材料放置在所述锂电池极耳金属箔材焊接机构的下焊接头（6）上；

（2）驱动伺服电动缸（42）推动导向板（3）向下运动，上焊接头（5）与下焊接头（6）之间压合并对金属材料产生压力；同时上保护罩（10）向下运动与下保护罩（11）之间形成相对封闭的焊接腔，从气源处通过气接头（23）给焊接腔内通入焊接保护气；

（3）当压力达到焊接要求值时，电源（22）通电，电流通过铜导线带（21）传递到焊接头上，金属材料在电流和压力的共同作用下分子间扩散加快，从而使金属材料之间焊接在一起。

11.根据权利要求10所述的焊接方法，其特征在于，步骤（1）中，所述金属材料包括箔材。

12.根据权利要求10所述的焊接方法，其特征在于，步骤（2）中，所述压力大小控制为金属材料的屈服极限的0.6~1倍。

13.根据权利要求10所述的焊接方法，其特征在于，步骤（3）中，所述电流为400~200A的脉冲电流。

14.根据权利要求10所述的焊接方法，其特征在于，步骤（3）中，焊接过程中通过红外测温仪监测焊接温度。

15.根据权利要求10所述的焊接方法，其特征在于，步骤（3）中，焊接温度控制为金属材料熔点的0.6~0.8倍。