CN109664012A - 锂电池铜铝电极直接焊接工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种锂电池铜铝电极直接焊接工艺，包括以下步骤：（1）将固定点焊头、活动点焊头与点焊机相连；（2）调整间距调整装置，以调节固定点焊头、活动点焊头之间的间距；（3）将待焊接一个锂电池铜电极、另一个锂电池铝电极涂上焊膏；（4）将待焊接一个锂电池铜电极、另一个锂电池铝电极平行相对放置在固定式焊头和活动点焊头之间；（5）在压力驱动装置驱动下活动点焊头将夹紧贴合的锂电池铜电极、锂电池铝电极压向固定点焊头；（6）点焊机输出次级电流，次级输出电流≥800A，同时控制次级电流释放时间在20～300ms。本发明仅需在待焊接的锂电池铜电极、锂电池铝电极之间涂覆焊膏就能进行焊接，焊接工艺简单，焊接成本低。

Description

锂电池铜铝电极直接焊接工艺

技术领域

本发明涉及焊接技术领域，具体涉及一种异种材料焊接工艺。

背景技术

随着电池技术尤其是锂离子电池的发展，由单体锂电池所组成的电池组作为供电电源，既可以作为动力型电池，也可以作为储能型电池，已经被广泛应用在电动车、储能电站等领域。单体锂电池的正极为铝片，负极为铜片。单体锂电池需要通过串联的方式才能组成电池组。各个单体锂电池电极之间的连接对于电池组的性能影响是较大的，该连接的可靠性、内阻等与电池组的稳定性和电力输出性能密切相关。

现有技术中，电池组各单体锂电池电极之间的连接有以下几种方式：一是单体锂电池铜铝电极采用激光焊或超声波焊，由于铜铝电极焊接属于异种金属焊接，因此焊接困难，激光焊或超声波焊焊接点内阻大，铝极易脆，难以过载大电流，焊接效果差；二是单体锂电池铜铝电极采用铝极转镍后锡焊，锡焊时会产生高达350℃的高温，锡焊时间持续15s以上，由于热传导会对电池电芯造成不可逆的损伤；三是单体锂电池铜铝电极采用铆接等连接方式，该方式存在铆接不牢靠的问题，易导致连接处内阻大，难以过载大电流。中国专利申请公布号CN108994436A公开了一种“锂电池铜铝电极焊接工艺”，解决了上述问题，但这种焊接工艺需要在待焊接的锂电池铜电极、锂电池铝电极之间夹放镍合金片或镍合金条后才能进行焊接，因此，这种焊接工艺的工艺难度大，焊接成本较高。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提出一种无需在待焊接的锂电池铜电极、锂电池铝电极之间夹放镍合金片或镍合金条就进行焊接，使得电池组各单体锂电池铜铝电极之间连接牢固、可过载大电流、同时避免锂电池铜电极和锂电池铝电极之间连接产生的电腐蚀现象、具有较小连接内阻的锂电池铜铝电极直接焊接工艺。

本发明通过下述技术方案实现技术目标。

锂电池铜铝电极直接焊接工艺，采用软包锂电池电极的点焊装置（该点焊装置为本申请单位申请的专利申请号为2018207786945的软包锂电池电极的点焊装置）进行焊接，包括以下步骤：

（1）将所述固定点焊头、所述活动点焊头与点焊机相连；

（2）调整所述间距调整装置，以调节所述固定点焊头、所述活动点焊头之间的间距；

（3）将待焊接一个锂电池铜电极、另一个锂电池铝电极涂上焊膏；

（4）将待焊接一个锂电池铜电极、另一个锂电池铝电极平行相对放置在所述固定式焊头和所述活动点焊头之间；

（5）在所述压力驱动装置驱动下所述所述活动点焊头将夹紧贴合的所述锂电池铜电极、锂电池铝电极压向所述固定点焊头；

（6）所述点焊机输出次级电流，次级输出电流≥800A，同时控制次级电流释放时间在20～300ms。

优选地，所述步骤（5）中压力驱动装置驱动时通过所述压力控制器控制所述活动点焊头与所述固定点焊头之间的压力在50～200N。

优选地，所述步骤（2）中，调整所述间距调整装置，将所述固定点焊头、所述活动点焊头之间的间距控制在2～20mm。

本发明与现有技术相比，具有以下积极效果：

1、固定点焊头、活动点焊头紧压锂电池铜电极、锂电池铝电极，点焊机释放的次级电流于短时间内在固定点焊头、活动点焊头之间形成电阻热，熔化锂电池铜电极、锂电池铝电极之间的焊膏，使得锂电池铜电极、锂电池铝电极通过焊膏牢固连接，这样，使用本发明的锂电池铜铝电极直接焊接工艺，使得锂电池铜电极、锂电池铝电极之间连接牢固、可过载大电流、同时避免了锂电池铜电极、锂电池铝电极之间连接产生的电腐蚀现象，具有较小的连接内阻。

2、本发明无需在待焊接的锂电池铜电极、锂电池铝电极之间夹放镍合金片或镍合金条就进行焊接，仅需涂覆焊膏，显著降低焊接成本，也显著简化焊接工艺。

3、所述步骤（5）中压力驱动装置驱动时通过所述压力控制器控制所述活动点焊头与所述固定点焊头之间的压力在50～200N，通过设置的压力控制器可以使得活动点焊头施加的压力不会突变，保护被焊接的锂电池的电极10，实现了软包锂电池铜铝电极10间的恒压点焊。

4、所述步骤（2）中，调整所述间距调整装置，将所述固定点焊头、所述活动点焊头之间的间距控制在2～20mm，满足了锂电池铜电极、锂电池铝电极之间多样的空间条件，进而可避免因现有焊接装置体积过大无法伸入锂电池铜电极、锂电池铝电极之间进行点焊焊接的情况。

附图说明

图1是本发明实施例一中软包锂电池电极的点焊装置的结构示意图；

图2是本发明实施例一中软包锂电池电极的点焊装置的应用示意图；

图3是本发明实施例一中间距调整结构的结构示意图；

图4是本发明实施例一中压力驱动装置的结构示意图。

图5是本发明实施例二、三中锂电池铜电极、锂电池铝电极焊接后的结构示意图。

附图标记说明：

1-基础结构；

2-固定本体；

3-活动本体；

4-固定点焊头；

5-活动点焊头；

6-压力控制器；

7-间距调整结构；

8-气缸；

9-钼头；

10-软包锂电池铜铝电极10；

11-螺纹结构；

12-第一弹簧；

13-连接部；

14-连杆；

15-第二弹簧；

16-壳体；

101-锂电池铜电极；

102-锂电池铝电极；

50-焊点。

具体实施方式

下面根据附图并结合实施例对本发明作进一步说明。

实施例一：本发明所采用的软包锂电池电极的点焊装置的实施例

根据附图1-4并结合实施例一对本发明所采用的软包锂电池电极的点焊装置进行清楚、完整地描述。

显然，所描述的实施例仅仅是本发明所采用的软包锂电池电极的点焊装置一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明所采用的软包锂电池电极的实施例，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他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”“第四”等（如果存在）是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

下面以具体地实施例对本发明所采用的软包锂电池电极的点焊装置的技术方案进行详细说明。下面这几个具体的实施例可以相互结合，对于相同或相似的概念或过程可能在某些实施例不再赘述。

图1是本发明实施例一中所采用的软包锂电池电极的点焊装置的结构示意图。图2是本发明一实施例一中所采用的软包锂电池电极的点焊装置的应用示意图。

请参考图1和图2，软包锂电池电极的点焊装置，包括：基础结构1、呈杆状的固定点焊头4、呈杆状的活动点焊头5、间距调整装置7以及压力驱动装置，所述固定点焊头4相对于所述基础结构1位置固定。

基础结构1，可理解为任意可实现其他部件安装的结构，其中一种实施方式中，基础结构1可以为安装板，同时，在安装板中，为了适于安装，可设置有多样的孔、槽、连接部等结构。

固定点焊头4与活动点焊头5，可理解为任意结构形式、任意型号的呈杆状的点焊头，固定点焊头4与活动点焊头5可以是相同的点焊头，也可以是不同的点焊头。固定点焊头4与活动点焊头5的区别在于：固定点焊头4的相对基础结构1的位置是固定的，活动点焊头5的相对基础结构1的位置可以是变化的，其变化的方式可根据调整与驱动的需求确定。

所述压力驱动结构用于驱动所述活动点焊头5下压于点焊对象和/或所述固定点焊头4。其中，能够实现下压的任意运动方式，均不脱离本发明的描述方案，具体可例如旋转运动、平移运动、以及任意可具有下压方向运动分量的运动方式。

本实施例通过压力驱动结构可使得点焊压力可控，进而使得焊点稳定可靠。

点焊对象，可以理解为任意可实现点焊的实体。例如，可以为软包锂电池铜铝电极10。可见，软包锂电池铜铝电极10之间的空间可能较小，无法满足体积较大的焊接装置。

所述间距调整结构7，用于调整确定所述活动点焊头5未下压时，所述固定点焊头4的末端与所述活动点焊头5的末端的间距，优选地，所述固定点焊头4、所述活动点焊头5之间的间距控制在2～20mm。其中，能够实现间距变化的任意运动方式，均不脱离间距调整结构7的功能，具体可例如旋转运动、平移运动、以及任意可具有间距方向运动分量的运动方式。

通过间距调整结构7，本实施例满足了电极之间多样的空间条件，进而可避免因焊接装置体积过大无法伸入软包锂电池组的电极间进行点焊焊接的情况。

可见，本实施例提供的软包锂电池电极的点焊装置，通过所述间距调整结构用于调整确定所述活动点焊头未下压时，所述固定点焊头的末端与所述活动点焊头的末端的间距，以及所述压力驱动结构用于驱动所述活动点焊头下压于点焊对象和/或所述固定点焊头，实现了点焊过程的控制，相对于手工焊接，可有效保障焊接效果。

请参考图1和图2，所述的点焊装置，还可包括活动本体3，所述活动本体3的第一端相对所述基础结构1固定，所述活动本体3能够绕所述第一端旋转；所述间距调整结构7与所述压力驱动结构分别设于所述活动本体3的沿旋转方向的两侧。

活动本体3可利用夹持的方式固定活动点焊头5。

以图1和图2为例，间距调整结构7可支承于活动本体3的下侧，压力驱动结构可针对活动本体3的上侧施加压力，从而通过下压活动本体3，使得活动点焊头5下压于固定点焊头4和/或点焊对象。

其中一种实施方式中，所述间距调整结构7连接于所述活动本体3的中间位置。所述压力驱动结构连接于所述活动本体3的靠近第二端的位置。在其他可选实施例中，间距调整结构7也可连接于活动本体3的其他位置，压力驱动结构也可连接于活动本体3的其他位置。

图3是本发明实施例一中间距调整结构的结构示意图。其中一种实施方式中，所述间距调整结构7可以包括螺纹结构11与第一弹簧12。

具体实施方式中，请参考图3，所述螺纹结构11的第一端直接或间接与所述基础结构1连接，所述螺纹结构11的第二端连接所述第一弹簧12，所述第一弹簧12直接或间接连接所述活动本体3，所述螺纹结构11相对于所述基础结构1的位置与所述间距匹配。

另一具体实施方式中，所述螺纹结构11的第一端直接或间接与所述活动本体3连接，所述螺纹结构的第二端连接所述第一弹簧12，所述第一弹簧12直接或间接连接所述基础结构1，所述螺纹结构11相对于所述活动本体3的位置与所述间距匹配。

其中的螺纹结构11可理解为任意可实现位置调节，且利用螺纹匹配连接的结构。例如：若螺纹结构11为调节螺丝，则，调节螺丝可匹配接入螺孔或其他可适于螺丝接入的结构，通过接入的量的变化，可调整所述间距，具体实施过程中，螺孔或其他可适于螺丝接入的结构可直接设于基础结构1或活动本体3，螺孔或其他可适于螺丝接入的结构也可设于固定设于基础结构1或活动本体3的连接部。以图3为例，基础结构1可固定设有连接部13，调节螺丝可接于该连接部13。具体实施过程中，连接部13内部可形成有第一内腔，所述第一内腔可容置第一弹簧12和/或螺纹结构11，连接部13可设有与螺纹结构11匹配的螺孔，第一内腔的内壁还可用于供为螺纹结构11导向，即：螺纹结构11的连接第一弹簧12的一端可具有头部，所述头部的尺寸与所述第一内腔的尺寸相匹配，以使得所述头部能够沿所述第一内腔运动。

其中一种实施方式中，请参考图1和图2，所述压力驱动结构包括气缸8与压力控制器6，所述压力控制器6设于所述气缸8与所述活动本体3之间。所述活动本体3，可由气缸8带动，呈上下摆动姿态。

通过设置的压力控制器6可以使得活动点焊头5施加的压力不会突变，保护被焊接的锂电池的软包锂电池铜铝电极10，实现了软包锂电池铜铝电极10间的恒压点焊。优选地，压力驱动装置驱动时通过所述压力控制器6控制所述活动点焊头5与所述固定点焊头4之间的压力在50～200N。

图4是本发明实施例一中压力驱动装置的结构示意图。

其中一种实施方式中，所述压力控制器6包括连杆14与第二弹簧15。

所述连杆14的第一端直接或间接连接所述气缸8，所述连杆14的第二端连接所述第二弹簧15的第一端，所述第二弹簧15的第二端直接或间接连接所述活动本体3；或者：请参考图4，所述连杆14的第一端直接或间接连接所述活动本体3，所述连杆14的第二端连接所述第二弹簧15的第一端，所述第二弹簧15的第二端直接或间接连接所述气缸8。

具体实施过程中，压力控制器6还可包括壳体16，所述壳体16内可具有能够容置第二弹簧15的第二内腔，同时，第二内腔的内壁还可用于供连杆14导向，即：连杆14的连接第二弹簧15的一端可设有端部，所述端部的尺寸与所述第二内腔的尺寸相匹配，以使得所述端部能够沿所述内腔运动。

请参考图1和图2，所述的点焊装置，还可包括固定本体2，所述固定本体2固定设于所述基础结构1，所述固定点焊头4设于所述固定本体2。固定本体2可利用夹持的方式固定固定点焊头4。

其中一种实施方式中，所述活动点焊头5的末端边缘设有钼头9（其他实施例中，所述活动点焊头5的末端边缘设有钨头9）。

其中一种实施方式中，所述活动点焊头5处于标准位置时，所述活动点焊头5与所述固定点焊头4呈对称分布。标准位置，可理解为未经间距调整结构7调整过位置，且未被下压时的位置。

固定点焊头4安装在固定本体2上，两者的夹角可以呈71°，活动点焊头5安装在活动本体3上，两者的夹角可以呈71°

以上实施例所涉及的点焊装置的工作原理可以为：

将被焊接的软包锂电池的电极10置于固定点焊头4和活动点焊头5之间，通过调整间距调整结构7中螺纹结构的高度，可调节固定点焊头4和活动点焊头5之间的间距，当气缸8向下运动时，将运动传递给压力控制器6，经由压力控制器6传递到活动本体3上，使得活动本体3呈一定角度摆动，进而带动活动点焊头5向固定点焊头4移动，当动点焊头5和软包锂电池的电极10接触并传递压力到固定点焊头4时，完成点焊过程，点焊压力可由压力控制器6进行调节。

综上所述，本发明所采用的软包锂电池电极的点焊装置，通过所述间距调整结构用于调整确定所述活动点焊头未下压时，所述固定点焊头的末端与所述活动点焊头的末端的间距，以及所述压力驱动结构用于驱动所述活动点焊头下压于点焊对象和/或所述固定点焊头，实现了点焊过程的控制，相对于手工焊接，可有效保障焊接效果。

同时，本发明所采用的软包锂电池电极的点焊装置，通过间距调整结构，满足了电极之间多样的空间条件，进而可避免因焊接装置体积过大无法伸入软包锂电池组的电极间进行点焊焊接的情况。通过压力驱动结构可使得点焊压力可控，进而使得焊点稳定可靠。

实施例二：本发明锂电池铜铝电极直接焊接工艺的实施例之一

根据附图1-5并结合实施例二对本发明电池铜铝电极焊接工艺进行清楚、完整地描述。

锂电池铜铝电极直接焊接工艺，采用实施例一所述的软包锂电池电极的点焊装置进行焊接，包括以下步骤：

（1）将所述固定点焊头4、所述活动点焊头5与点焊机相连；

（2）调整所述间距调整装置7，调节所述固定点焊头4、所述活动点焊头5之间的间距至10mm；

（3）将待焊接一个锂电池铜电极101、另一个锂电池铝电极102涂上焊膏；

（4）将待焊接一个锂电池铜电极101、另一个锂电池铝电极102平行相对放置在所述固定式焊头4和所述活动点焊头5之间；

（5）在所述压力驱动装置驱动下所述所述活动点焊头5将夹紧贴合的所述锂电池铜电极101、锂电池铝电极102压向所述固定点焊头4，所述活动点焊头5与所述固定点焊头4之间的压力在50N；

（6）对待焊接一个锂电池铜电极101、另一个锂电池铝电极102进行焊接，所述点焊机输出次级电流，次级输出电流800A，同时控制次级电流释放时间在300ms，形成焊点50。

焊接后，熔化锂电池铜电极101、锂电池铝电极102之间的焊膏，使得锂电池铜电极101、锂电池铝电极102牢固连接。

实施例三：本发明锂电池铜铝电极直接焊接工艺的实施例之二

根据附图1-5并结合实施例三对本发明电池铜铝电极焊接工艺进行清楚、完整地描述。

锂电池铜铝电极直接焊接工艺，采用实施例一所述的软包锂电池电极的点焊装置进行焊接，包括以下步骤：

（1）将所述固定点焊头4、所述活动点焊头5与点焊机相连；

（2）调整所述间距调整装置7，调节所述固定点焊头4、所述活动点焊头5之间的间距至20mm；

（3）将待焊接一个锂电池铜电极101、另一个锂电池铝电极102涂上焊膏；

（4）将待焊接一个锂电池铜电极101、另一个锂电池铝电极102平行相对放置在所述固定式焊头4和所述活动点焊头5之间；

（5）在所述压力驱动装置驱动下所述所述活动点焊头5将夹紧贴合的所述锂电池铜电极101、锂电池铝电极102压向所述固定点焊头4，所述活动点焊头5与所述固定点焊头4之间的压力在200N；

（6）对待焊接一个锂电池铜电极101、另一个锂电池铝电极102进行焊接，所述点焊机输出次级电流，次级输出电流6000A，同时控制次级电流释放时间在20ms，形成焊点50。

焊接后，熔化锂电池铜电极101、锂电池铝电极102之间的焊膏，使得锂电池铜电极101、锂电池铝电极102牢固连接。

Claims (3)

1.一种锂电池铜铝电极直接焊接工艺，采用软包锂电池电极的点焊装置进行焊接，所述软包锂电池电极的点焊装置包括基础结构、呈杆状的固定点焊头、呈杆状的活动点焊头、间距调整装置以及压力驱动装置，所述固定点焊头相对于所述基础结构位置固定；所述间距调整结构用于调整确定所述活动点焊头未下压时，所述固定点焊头的末端与所述活动点焊头的末端的间距；所述压力驱动结构用于驱动所述活动点焊头下压于点焊对象和/或所述固定点焊头；

其特征在于：包括以下步骤：

（1）将所述固定点焊头、所述活动点焊头与点焊机相连；

（2）调整所述间距调整装置，以调节所述固定点焊头、所述活动点焊头之间的间距；

（3）将待焊接一个锂电池铜电极、另一个锂电池铝电极涂上焊膏；

（4）将待焊接一个锂电池铜电极、另一个锂电池铝电极平行相对放置在所述固定式焊头和所述活动点焊头之间；

（5）在所述压力驱动装置驱动下所述所述活动点焊头将夹紧贴合的所述锂电池铜电极、锂电池铝电极压向所述固定点焊头；

（6）所述点焊机输出次级电流，次级输出电流≥800A，同时控制次级电流释放时间在20～300ms。

2.根据权利要求1所述的锂电池铜铝电极直接焊接工艺，其特征在于：所述步骤（5）中压力驱动装置驱动时通过所述压力控制器控制所述活动点焊头与所述固定点焊头之间的压力在50～200N。

3.根据权利要求1或2所述的锂电池铜铝电极直接焊接工艺，其特征在于：所述步骤（2）中，调整所述间距调整装置，将所述固定点焊头、所述活动点焊头之间的间距控制在2～20mm。