CN109483055A - 一种电芯连接片焊接机构及其焊接方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种电芯连接片焊接机构，包括：焊接台、激光焊接组件、除尘罩；其中，除尘罩包括电芯容置室、焊接室；焊接室开设有进风孔和抽气孔，进风口安装有连通焊接室的吹气管，抽气孔安装有连通焊接室的抽气管。该机构设有除尘罩，且该除尘罩的焊接室分别通过吹气管和抽气管连通于保护气输送装置及真空发生装置，当激光焊接组件对电芯的连接片和顶盖的极柱进行激光焊接的同时，保护气输送装置往焊接室通入保护气体，并且真空发生装置通过负压抽真空的方式将焊接所产的金属飞溅及其形成的焊渣从焊接室内抽离，从而达到消除焊渣的目的，避免焊渣对电芯造成不良影响，进而在保障电池的性能品质的同时，提高电池的安全性。
Description
技术领域
本申请涉及电池极耳焊接的技术领域，尤其涉及一种电芯连接片焊接机构及其焊接方法。
背景技术
在锂离子电池的生产中，需要将电芯连接片焊接到电池顶盖的极柱上，连接片作为极耳和顶盖极柱的重要结构，其需要满足力学和过流要求，因此要适当增大熔宽，另外由于连接片的尺寸较厚，为了同时满足熔深及熔宽要求，所以焊接连接片时需要较大的焊接功率。
目前的连接片焊接工艺中，主要是采用单光纤连续激光焊接的方式来实现电芯连接片和顶盖极柱之间的焊接。光纤激光焊接在进行大功率深熔过程中，其熔池不稳定，反应强烈，易产生金属飞溅和爆点等缺陷，尤其是对合金材料，材料本身成分复杂，元素较多，焊接过程更容易产生金属飞溅及爆点，由飞溅及爆点所形成的焊渣极易掉入电芯内部，不但影响了电池的性能品质，还会对电池造成严重的安全隐患。
因此，如何获得一种可以消除焊渣的电芯连接片焊接机构及其焊接方法，已成为本领域技术人员的重要研究课题。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的不足，提供一种电芯连接片焊接机构及一种电芯连接片的焊接方法，以解决电芯连接片和顶盖极柱焊接时产生焊渣，进而影响电池性能品质、使电池存在安全隐患的技术问题。
为实现上述目的，本发明提供以下的技术方案：
一种电芯连接片焊接机构，包括：
焊接台，所述焊接台用于放置安装有连接片的电芯；
激光焊接组件，所述激光焊接组件安装在所述焊接台上；
除尘罩，所述除尘罩可活动地封盖在电芯和所述激光焊接组件上；
其中，所述除尘罩包括电芯容置室、用于焊接连接片的焊接室；所述焊接室开设有进风孔和抽气孔，所述进风口安装有连通所述焊接室的吹气管，所述抽气孔安装有连通所述焊接室的抽气管；所述吹气管外接有保护气输送装置，所述抽气管外接有真空发生装置。
可选的，所述激光焊接组件为双波长激光焊接装置，其包括主波长激光发生器以及次波长激光发生器；所述主波长激光发射器为光纤激光发生器，所述次波长激光发射器为半导体激光发生器。
可选的，所述吹气管的出风口朝向连接片的焊接点。
可选的，所述抽气孔开设于所述焊接室的顶部，所述抽气管通过所述抽气孔延伸至连接片的焊接点的正上方。
可选的，所述抽气孔开设于所述焊接室的侧面，所述抽气管通过所述抽气孔延伸至连接片的焊接点的侧旁。
可选的，所述抽气管内设有毛刷。
可选的，所述除尘罩还包括设置在电芯容置室和焊接室之间的隔离板，所述电芯容置室和焊接室相互为独立空间。
相应的，本发明还提供了一种电芯连接片的焊接方法，应用于上述的电芯连接片焊接机构，所述焊接方法包括：
将待焊接的电芯放置在焊接台上；将除尘罩封盖在待焊接的电芯和激光焊接组件上；在对电芯的连接片和顶盖的极柱进行激光焊接的同时，往焊接室通入保护气体并采用负压抽真空的方式将焊渣从焊接室内抽离。
可选的，所述激光焊接为双波长激光焊接，其由主波长激光焊和次波长激光焊复合而成，主波长激光焊由光纤激光发生器发出，次波长激光由半导体激光发生器发出；
其中，电芯的连接片和电池顶盖的正极柱在焊接时采用第一焊接参数，电芯的连接片和电池顶盖的负极柱在焊接时采用第二焊接参数；
所述第一焊接参数为：焊接速度40-160mm/s；光纤激光发生器功率1000w-3000w；半导体激光发生器功率800-2000w；
所述第二焊接参数为：焊接速度40-200mm/s；光纤激光发生器功率2000w-6000w；半导体激光发生器功率800-2000w。
可选的，所述保护气体为氦气、氮气或压缩气体中的一种。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明提供了一种电芯连接片的焊接机构，该机构设有除尘罩，且该除尘罩的焊接室分别通过吹气管和抽气管连通于保护气输送装置及真空发生装置，当激光焊接组件对电芯的连接片和顶盖的极柱进行激光焊接的同时，保护气输送装置往焊接室通入保护气体，并且真空发生装置通过负压抽真空的方式将焊接所产的金属飞溅及其焊渣从焊接室内抽离，从而达到消除焊渣的目的，避免焊渣对电芯造成不良影响，进而在保障电池的性能品质的同时，提高电池的安全性；
而且，结合本发明提供的焊接方法，本焊接机构的双波长激光焊接装置可产生由两种波长整合而成的双波长激光，利用双波长激光对电芯的连接片和顶盖的极柱进行焊接时，其中的主波长激光对连接片和极柱进行熔化焊接，次波长激光对连接片和极柱进行预热，从而增加了两种待焊接件熔融状态的持续时间，获得更大的熔深及熔宽，保障了连接片的功能性及强度，并且双波长激光焊接时爆点率低、金属飞溅情况少，焊接所得的结构外观光滑，可有效地减少焊渣的产生，进一步地提高了电池的性能品质及安全性。
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性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1为本实施例提供的一种电芯连接片焊接机构的结构示意图；
图2为本实施例中的一种除尘罩的剖面图；
图3为本实施例中的另一种除尘罩的剖面图。
图示说明：
1、电芯；2、连接片；3、焊接点；
10、焊接台；20、激光焊接组件；30、除尘罩；301、电芯容置室；302、焊接室；303、隔离板；41、吹气管；42、抽气管；43、毛刷。
具体实施方式
为使得本发明的目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，下面所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而非全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要理解的是，当一个组件被认为是“连接”另一个组件，它可以是直接连接到另一个组件或者可能同时存在居中设置的组件。当一个组件被认为是“设置在”另一个组件，它可以是直接设置在另一个组件上或者可能同时存在居中设置的组件。
此外，术语“长”“短”“内”“外”等指示方位或位置关系为基于附图所展示的方位或者位置关系，仅是为了便于描述本发明，而不是指示或暗示所指的装置或原件必须具有此特定的方位、以特定的方位构造进行操作，以此不能理解为本发明的限制。
下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
实施例一
请参阅图1，该图示为本实施例提供的一种电芯连接片焊接机构的结构示意图，该电芯连接片焊接机构，包括：
焊接台10，所述焊接台10用于放置安装有连接片2的电芯1；
激光焊接组件20，所述激光焊接组件20安装在所述焊接台10上；
除尘罩30，所述除尘罩30可活动地封盖在电芯1和所述激光焊接组件20上；
其中，所述除尘罩30包括用于容置电芯1的电芯容置室301、用于焊接连接片2的焊接室302；所述焊接室开设有进风孔和抽气孔，所述进风口密封安装有连通所述焊接室302的吹气管41，所述抽气孔密封安装有连通所述焊接室302的抽气管42；所述吹气管41远离所述焊接室302的一端连接有保护气输送装置，所述抽气管42远离所述焊接室302的一端连接有真空发生装置。其中，所述吹气管41的出风口朝向连接片2的焊接点3。
具体的，所述除尘罩30还包括设置在电芯容置室301和焊接室302之间的隔离板303，所述电芯容置室301和焊接室302相互为独立空间。该隔离板303可将电芯容置室301和焊接室302分隔开来，使其相对独立，可防止焊渣渣进入电芯1所处的空间，进而避免焊渣落入电芯1内部，而且，焊接室302空间紧凑有助于保护气体沿着预设方向流动，增加吸附力，便于抽气管42将焊渣抽离焊接室302。
具体的，所述激光焊接组件20可以是准直激光焊接装置、振镜激光焊接装置或双波长激光焊接装置；具体的，本实施例采用的是双波长激光焊接装置，其包括主波长激光发生器以及次波长激光发生器；所述主波长激光发射器为光纤激光发生器，所述次波长激光发射器为半导体激光发生器。
本实施例提供了一种电芯连接片的焊接机构，该机构设有除尘罩30，且该除尘罩30的焊接室302分别通过吹气管41和抽气管42连通于保护气输送装置及真空发生装置，当双波长激光焊接装置对电芯1的连接片2和顶盖的极柱进行双波长激光焊接的同时，保护气输送装置往焊接室302通入保护气体，并且真空发生装置通过负压抽真空的方式将焊接所产的焊渣从焊接室302内抽离，从而达到消除焊渣的目的，避免焊渣对电芯1造成不良影响，进而在保障电池的性能品质的同时，提高电池的安全性；
而且，本焊接机构的双波长激光焊接装置可产生由两种波长整合而成的双波长激光，利用双波长激光焊接将电芯1的连接片2和顶盖的极柱焊接在一起，其中的主波长激光对连接片2和极柱进行熔化焊接，次波长激光对连接片2和极柱进行预热，从而增加了两种待焊接件熔融状态的持续时间，获得更大的熔深及熔宽，保障了连接片2的功能性及强度，并且双波长激光焊接时爆点率低、金属飞溅情况少，焊接所得的结构外观光滑，可有效地减少焊渣的产生，进一步地提高了电池的性能品质及安全性。
实施例二
请参阅图2，该图示为本实施例中的一种除尘罩的剖面图；
为进一步优化本技术方案，在上述实施例一的基础上优选的，如图2所示，所述抽气孔开设于所述焊接室302的顶部，所述抽气管42通过所述抽气孔延伸至连接片2的焊接点3的正上方。具体的，通过这种结构设计，抽气管42可采用同轴抽真空的吸附方式，将焊渣或灰尘从焊接点3的上方抽离，从而达到消除焊渣的目的。
实施例三
请参阅图3，该图示为本实施例中的另一种除尘罩的剖面图；
为进一步优化本技术方案，在上述实施例一的基础上优选的，所述抽气孔开设于所述焊接室302的侧面，所述抽气管42通过所述抽气孔延伸至连接片2的焊接点3的侧旁。具体的，利用这种结构设计，抽气管42的抽气口可尽可能地设置于焊接点3的侧旁，由于吹气管41的吹气口正对抽气管42的抽气口，避免气流拐弯换向，从而避免气流速度减缓，以此提高除焊渣的性能和效率。
实施例四
请参阅图2，为进一步优化本技术方案，在上述实施例二的基础上优选的，所述抽气管42内设有毛刷43。具体的，该毛刷43可在垂直于焊接台10的抽气管42内移动，当激光焊接完成后，该毛刷43就会在抽气管42内行进并紧贴焊接点3，其可对残留在焊接点3表面的焊渣进行清扫，使焊渣脱离焊接点3表面，配合真空负压吸附，可进一步清除焊渣，避免焊渣对电芯1造成不良影响，进而在保障电池的性能品质的同时，提高电池的安全性。
实施例五
相应的，本发明还提供了一种电芯连接片的焊接方法，应用于上述的电芯连接片焊接机构，所述焊接方法包括：
步骤1：将待焊接的电芯1放置在焊接台10上；
步骤2：将除尘罩30封盖在待焊接的电芯1和激光焊接组件20上；
步骤3：在对电芯1的连接片2和顶盖的极柱进行激光焊接的同时，往焊接室302通入保护气体并采用负压抽真空的方式将焊渣从焊接室302内抽离。
其中，本实施例中连接正极柱所用的材料为铝或铝合金，连接负极柱所用的材料为铜或铜合金，而且所述保护气体为氦气、氮气或压缩气体中的一种，其中该压缩气体包括但不限定于经过压缩处理的氦气、压缩、空气；而本实施例主要用的是氮气，但是在实际操作中也可以不吹保护气。
具体的，所述激光焊接为双波长激光焊接，其由主波长激光焊和次波长激光焊复合而成，主波长激光焊由光纤激光发生器发出，次波长激光由半导体激光发生器发出；
其中，电芯1的连接片2和电池顶盖的正极柱在焊接时采用第一焊接参数，电芯1的连接片2和电池顶盖的负极柱在焊接时采用第二焊接参数；
所述第一焊接参数为：焊接速度40-160mm/s；光纤激光发生器功率1000w-3000w；半导体激光发生器功率800-2000w；
所述第二焊接参数为：焊接速度40-200mm/s；光纤激光发生器功率2000w-6000w；半导体激光发生器功率800-2000w。
具体的，采用上述焊接参数进行双波长激光焊接可使焊接点3的外观更加光滑，熔池边缘细腻均匀，有效减少金属飞溅及爆点，进而提高了电池的性能品质及安全性。
可见，本实施例提供了一种电芯连接片2的焊接方法，适用于本发明提出的焊接机构，该机构设有除尘罩30，且该除尘罩30的焊接室302分别通过吹气管41和抽气管42连通于保护气输送装置及真空发生装置，当双波长激光焊接装置对电芯1的连接片2和顶盖的极柱进行双波长激光焊接的同时，保护气输送装置往焊接室302通入保护气体，并且真空发生装置通过负压抽真空的方式将焊接所产的焊渣从焊接室302内抽离，从而达到消除焊渣的目的，避免焊渣对电芯1造成不良影响，进而在保障电池的性能品质的同时，提高电池的安全性；
结合本发明提供的焊接方法，本焊接机构的双波长激光焊接装置可产生由两种波长整合而成的双波长激光，利用双波长激光对电芯1的连接片2和顶盖的极柱进行焊接时，其中的主波长激光对连接片2和极柱进行熔化焊接，次波长激光对连接片2和极柱进行预热，从而增加了材料对激光的吸收，并且双波长激光焊接时爆点率低、金属飞溅情况少，焊接所得的结构外观光滑，可有效地减少焊渣的产生，进一步地提高了电池的性能品质及安全性。
以上所述，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (10)
1.一种电芯连接片焊接机构，其特征在于，包括：
焊接台(10)，所述焊接台(10)用于放置安装有连接片(2)的电芯(1)；
激光焊接组件(20)，所述激光焊接组件(20)安装在所述焊接台(10)上；
除尘罩(30)，所述除尘罩(30)可活动地封盖在电芯(1)和所述激光焊接组件(20)上；
其中，所述除尘罩(30)包括电芯容置室(301)、用于焊接连接片(2)的焊接室(302)；所述焊接室(302)开设有进风孔和抽气孔，所述进风口安装有连通所述焊接室(302)的吹气管(41)，所述抽气孔安装有连通所述焊接室(302)的抽气管(42)；所述吹气管(41)外接有保护气输送装置，所述抽气管(42)外接有真空发生装置。
2.根据权利要求1所述的电芯连接片焊接机构，其特征在于，所述激光焊接组件(20)为双波长激光焊接装置，其包括主波长激光发生器以及次波长激光发生器；所述主波长激光发射器为光纤激光发生器，所述次波长激光发射器为半导体激光发生器。
3.根据权利要求1所述的电芯连接片焊接机构，其特征在于，所述吹气管(41)的出风口朝向连接片(2)的焊接点(3)。
4.根据权利要求1所述的电芯连接片焊接机构，其特征在于，所述抽气孔开设于所述焊接室(302)的顶部，所述抽气管(42)通过所述抽气孔延伸至连接片(2)的焊接点(3)的正上方。
5.根据权利要求1所述的电芯连接片焊接机构，其特征在于，所述抽气孔开设于所述焊接室(302)的侧面，所述抽气管(42)通过所述抽气孔延伸至连接片(2)的焊接点(3)的侧旁。
6.根据权利要求1所述的电芯连接片焊接机构，其特征在于，所述抽气管(42)内设有毛刷(43)。
7.根据权利要求1所述的电芯连接片焊接机构，其特征在于，所述除尘罩(30)还包括设置在电芯容置室(301)和焊接室(302)之间的隔离板(303)，所述电芯容置室(301)和焊接室(302)相互为独立空间。
8.一种电芯连接片的焊接方法，应用于如权利要求1至7中任意一项的电芯连接片焊接机构，其特征在于，所述焊接方法包括：
将待焊接的电芯放置在焊接台上；将除尘罩封盖在待焊接的电芯和激光焊接组件上；在对电芯的连接片和顶盖的极柱进行激光焊接的同时，往焊接室通入保护气体并采用负压抽真空的方式将焊渣从焊接室内抽离。
9.根据权利要求8所述的焊接方法，其特征在于，所述激光焊接为双波长激光焊接，其由主波长激光焊和次波长激光焊复合而成，主波长激光焊由光纤激光发生器发出，次波长激光由半导体激光发生器发出；
其中，电芯的连接片和电池顶盖的正极柱在焊接时采用第一焊接参数，电芯的连接片和电池顶盖的负极柱在焊接时采用第二焊接参数；
所述第一焊接参数为：焊接速度40-160mm/s；光纤激光发生器功率1000w-3000w；半导体激光发生器功率800-2000w；
所述第二焊接参数为：焊接速度40-200mm/s；光纤激光发生器功率2000w-6000w；半导体激光发生器功率800-2000w。
10.根据权利要求8所述的焊接方法，其特征在于，所述保护气体为氦气、氮气或压缩气体中的一种。
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