CN109865931A - 用于焊接电池的超声波焊接辅助组件、装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种用于焊接电池的超声波焊接辅助组件，包括底座以及至少两个夹具本体，两个夹具本体间隔分布在底座上，且两个夹具本体之间形成有用于临时固定电池壳体的壳体放置位，壳体放置位的底面的粗糙度Ra为6.3‑12.5μm，在电池壳体内进行超声波焊接时其能避免电池壳体外观受影响。还提供一种用于焊接电池的超声波焊接装置和一种用于焊接电池的超声波焊接方法包括焊机、焊头和辅助组件，焊头与焊机连接，辅助组件上述的超声波焊接辅助组件，保证电池壳体外观的良好。

Description

用于焊接电池的超声波焊接辅助组件、装置及方法

技术领域

本发明涉及电池技术领域，尤其涉及一种用于焊接电池的超声波焊接辅助组件、用于焊接电池的超声波焊接装置及用于焊接电池的超声波焊接方法。

背景技术

焊接技术是电池生产的关键技术，而超声波焊接技术广泛应用于电池极片与极片之间的焊机以及极片与极耳之间的焊接。超声波焊接的原理是利用超声频率(超过16KHz)的机械振动能量连接同种金属或者异种金属的一种特殊方法。金属在进行超声波焊接时，既不向工件输送电流，也不向工件施以高温热源，只是在静压力之下，将高频振动能量转变为工件的摩擦功、形变能及有限的温升，使得工件之间形成稳固连接，在实现焊接的过程中工件(母材)不发生融化，因此超声波焊接有效地克服了电阻焊接时产生的飞溅和氧化等缺点。

但是，通常情况下在超声波焊接时会在工件的表面形成较深的焊齿印，所以为了避焊齿印影响电池的外观，目前超声波焊普遍应用在电池的内部部件之间的焊接(例如极片与极片之间的焊接、极片与极耳之间的焊接)，而纽扣电池的极耳与壳体之间的连接通常采用电阻焊、激光焊或者是铆接等方式。可见，超声波焊接并不能很好地应用在纽扣电池的极耳与壳体之间焊接。

发明内容

本发明的一个目的在于：提供一种用于焊接电池的超声波焊接辅助组件，在电池壳体内进行超声波焊接时其能避免电池壳体外观受影响。

本发明的另一个目的在于：提供一种用于焊接电池的超声波焊接装置，其结构简单，且保证电池壳体外观的良好。

本发明的再一个目的在于：提供一种用于焊接电池的超声波焊接方法，其能实现电池的内部零部件与电池壳体的超声波焊接，且保证电池外观良好。

为达到此目的，本发明采用以下技术方案：

一方面，提供一种用于焊接电池的超声波焊接辅助组件，包括底座以及至少两个夹具本体，两个所述夹具本体间隔分布在所述底座上，且两个所述夹具本体之间形成有用于临时固定电池壳体的壳体放置位，所述壳体放置位的底面的粗糙度Ra为6.3-12.5μm。

作为所述的用于焊接电池的超声波焊接辅助组件的一种优选的技术方案，所述壳体放置位的底面设置有电火花纹。

作为所述的用于焊接电池的超声波焊接辅助组件的一种优选的技术方案，，两个所述夹具本体均包括第一本体和与所述第一本体连接的第二本体，所述第一本体设置在所述底座的上表面，且所述壳体放置位由各个所述第一本体围设而成，所述第二本体设置在所述底座的侧壁上。

作为所述的用于焊接电池的超声波焊接辅助组件的一种优选的技术方案，所述第一本体与所述电池壳体之间的缝隙为0.1-0.2mm。

作为所述的用于焊接电池的超声波焊接辅助组件的一种优选的技术方案，所述第一本体靠近所述壳体放置位的一侧设置有具有弹性的缓冲层，所述缓冲层与所述电池壳体抵接。

作为所述的用于焊接电池的超声波焊接辅助组件的一种优选的技术方案，所述缓冲层采用橡胶制成。

作为所述的用于焊接电池的超声波焊接辅助组件的一种优选的技术方案，所述第一本体的高度小于所述电池壳体的高度。

另一方面，提供一种用于焊接电池的超声波焊接装置，包括焊机、焊头和辅助组件，所述焊头与所述焊机连接，所述辅助组件为上述的超声波焊接辅助组件。

作为所述的用于焊接电池的超声波焊接装置的一种优选的技术方案，所述焊头包括连接部和焊齿部，所述连接部与所述焊机连接，所述焊齿部由至少两个依次连接的焊齿本体组成，所述焊齿本体远离所述连接部一端呈夹角α设置。

再一方面，还提供一种用于焊接电池的超声波焊接方法，包括以下步骤：

步骤S10、组装超声波焊接装置，并将所述超声波焊接装置的焊头与所述超声波焊接装置的焊机连接，所述超声波焊接装置采用权利要求1至7任一项所述的用于焊接电池的超声波焊接装置；

步骤S20：将电池壳体放置在超声波焊接装置中的辅助组件的壳体放置位上，使所述电池壳体定位在所述壳体放置位中；

步骤S30：开启所述焊机，将待焊件与所述电池壳体焊接。

本发明的有益效果为：由于壳体放置位的底面的粗糙度Ra设置为6.3-12.5.μm，壳体放置位的底面为电池壳体的外表面提供一定的摩擦力，保证底座与电池壳体之间具有恰当的摩擦力，在极耳与电池壳体焊接的过程中电池壳体不易在底座上移动，并且也能够避免由于壳体放置位的底面的粗糙度Ra的值过大而导致电池壳体的外观过刮花，从而保证电池的外观完好性。

附图说明

下面根据附图和实施例对本发明作进一步详细说明。

图1为实施例所述电池壳体放置在辅助组件的壳体放置位时结构示意图。

图2为实施例所述电火花纹在底座上分布图。

图3为实施例所述焊头的结构示意图。

图4为实施例所述用于焊接电池的超声波焊接装置的使用状态图。

图中：

1、电池壳体；2、第一本体；3、第二本体；4、底座；5、焊头；51、焊齿本体；6、极耳；7、电芯；8、电火花纹。

具体实施方式

为使本发明解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面将结合附图对本发明实施例的技术方案作进一步的详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有作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。

在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明说中，以待焊件为极耳6为例，详细说明所述电池的超声波焊接夹具机构的具体结构。

如图1至图4所示，本发明提供一种用于焊接电池的超声波焊接辅助组件，包括底座4以及至少两个夹具本体，两个所述夹具本体间隔分布在所述底座4上，且两个所述夹具本体之间形成有用于临时固定电池壳体1的壳体放置位，所述壳体放置位的底面的粗糙度Ra为6.3-12.5μm。

在具体的使用中，将电池壳体1放置在壳体放置位中，利用所述夹具本体对电池壳体1进行限位，使得电池壳体1临时固定在底座4上，由于壳体放置位的底面的粗糙度Ra设置为6.3-12.5μm，壳体放置位的底面为电池壳体1的外表面提供一定的摩擦力，保证底座4与电池壳体1之间具有恰当的摩擦力，在将极耳6与电池壳体1进行超声波焊接的过程中使电池壳体1不易在底座4上移动，并且也能够避免由于壳体放置位的底面的粗糙度Ra的值过大导致电池壳体1的外观过刮花，从而保证电池壳体1的外观完好性。

优选地，所述壳体放置位的底面设置有电火花纹8。电火花纹8是电火花加工处理的方式在壳体放置位的底面纹路。通过在壳体放置位的底面上设置电火花纹8，以增加壳体放置位底面的粗糙度Ra，使底面的粗糙度为6.3-12.5μm，从而在进行超声波焊接的过程中避免底座4刮花电池壳体1而导致电池的外观受影响。

但是，在其他的实施例中，增加壳体放置位的底面粗糙度Ra的方法并不限于设置电火花纹8的方式，只要是能够使壳体放置位的底面的粗糙度Ra为6.3-12.5μm的方式均可。

在本实施例中，两个所述夹具本体均包括第一本体2和与所述第一本体2连接的第二本体3，所述第一本体2设置在所述底座4的上表面，且所述壳体放置位由各个所述第一本体2围设而成，所述第二本体3设置在所述底座4的侧壁上。

具体地，所述第一本体2和第二本体3一体成型设置，在其他的实施例中，可以将第一本体2和第二本体3分体设置。其中，夹具本体可通过连接件或者粘接剂与底座4连接，实现夹具本体与底座4的固定。通过第二本体3可增加夹具本体的接触的面积，防止经过长时间的使用后夹具本体从底座4上脱落的风险。其他的实施例中，所述第一本体2和第二本体3还可以通过焊接的方式固定在底座4上。

本实施例中，所述电火花纹8布满所述底座4的上表面，所述第一本体2设置所述电火花纹8上，此设计，通过增加底座4上表面的粗糙度Ra有利于第一本体2与底座4的连接。

一实施例中，所述第一本体2与所述电池壳体1之间的缝隙为6.3-12.5mm，此设计，可将电池壳体1固定在壳体放置位的同时，在第一本体2与电池壳体1之间设置微小的间隙，为电池壳体1从壳体放置位中脱离也提供了空间，在焊接完成后方便将电池壳体1从壳体放置位中取出。

极耳6与电池壳体1超声波焊接完成之后，为了进一步方便将电池壳体1从壳体放置位中取出，所述壳体放置位的底面设置有升降板，所述升降板可相对于所述底座4的上表面升降，且所述升降板具有可选择性切换的第一状态和第二状态，当所述升降板处在第一状态时，所述升降板的上表面与底座4的上表面平齐，当所述升降板处于第二状态时，升降板的上表面处于上表面的上方，且所述升降板的上表面的粗糙度Ra为6.3-12.5μm。优选地，所述升降板的上表面设置有电火花纹8。通过设置升降板，需要将电池壳体1放置在壳体放置位中，升降板处于第一状态，而所述极耳6与电池壳体1焊接完毕后，将升降板升起，使升降板处于第二状态，升降板的上升带动所述电池壳体1从壳体放置位的底部升起，便于取出电池壳体1。

优选地，所述升降板通过弹性装置控制所述升降板的升降。

另一实施例中，所述第一本体2靠近所述壳体放置位的一侧设置有具有弹性的缓冲层，所述缓冲层与所述电池壳体1抵接。缓冲层的设置，在将电池壳体1放置在壳体放置位时，通过缓冲层与电池壳体1抵接，由于缓冲层具有一定的弹性，可缓冲第一本体2对电池壳体1外部的挤压，防止电池壳体1被挤压变形，并且，将缓冲层与电池壳体1抵接，利用缓冲层将电池壳体1夹紧在壳体放置位中，避免电池壳体1从壳体放置位中脱离。

优选地，所述缓冲层为具有弹性的橡胶。

为了进一步保证电池壳体1在进行超声波焊接的过程中被牢固地夹紧在电池壳体1，所述缓冲层远离第一本体2的一侧设置防滑凸起，利用防滑凸起增加缓冲层与电池壳体1之间的摩擦力。

作为一种优选地的实施方案，所述壳体放置位的顶部侧壁朝向远离所述壳体放置位的中心线的方向延伸，使得壳体放置位的顶部的尺寸略大于底部的尺寸，形成引导电池壳体1向底部推进的导向结构，方便将电池壳体1放置到壳体放置位。在具体的使用时，将电池壳体1的底部放入壳体放置位，由于壳体放置为顶部的尺寸略大于底部的尺寸，两侧的第一本体2会卡住壳体，此时需要稍微用力将电池壳体1朝着底部的方向推动，位于第一本体2上的缓冲层被轻微挤压变形，从而使得电池壳体1顺利抵接电池壳体1，导向结构的设置能快速的将壳体放置到位，且由于缓冲层具有弹性，使得缓冲层与电池壳体1的紧密抵接并防止电池壳体1发生形变。

在本实施例中，所述第一本体2的高度小于所述电池壳体1的高度，通过此设计，有利于将电池壳体1从壳体放置位上取出。优选地，所述第一本体2的高度小于电池壳体1的高度，使得电池壳体1凸出于第二本体3。

为了使壳体放置位能适用于不同型号电池壳体1，在本实施例中，两个夹具本体中的至少一个分别可选择性在相对于所述底座4的中心线位移，以调节所述壳体放置位宽度。

具体地，所述辅助组件还包括至少一个选择性放置在所述第二本体3与所述底座4之间的垫板，所述第二本体3上设置第一连接孔，所述底座4上设置有与所述第一连接孔对应的第二连接孔，所述垫板上对应第一连接和和第二连接孔开设有第三连接孔，连接螺钉依次拧紧第一连接孔、第三连接孔和第二连接孔中，从而实现将垫板固定在第二板体和底座4之间。通过增加垫板可使第一本体2朝向远离壳体放置位的中心线移动，而减少垫板可使第一本体2朝向靠近壳体放置位的中心线移动，进而实现调节壳体放置位宽度的目的。

当然，在其他的实施例中，也可以通过其他的方式将两个第一本体2在相对应底座4移动，例如，在第一本体2上设置至少两个第一锁紧孔，各个第一锁紧孔由靠近所述壳体放置位到靠近所述第二本体3的方向间隔分布，在所述底座4上对应所述第一锁紧孔设置有第二锁紧孔，缩颈螺钉依次旋紧在第一锁紧孔和第二锁紧孔中，其中，各个第一锁紧孔完全相同，第二锁紧孔和第一锁紧孔的数量相同，在具体的使用时，可通过将第一本体2在底座4上移动，并使用锁紧螺钉将所第一本体2的第一锁紧孔旋紧在底座4上对应的第二锁紧孔上，在此并不作具体的限制。

在本实施例中，还提供一种用于焊接电池的超声波焊接装置，包括焊机、焊头5和辅助组件，所述焊头5与所述焊机连接，所述辅助组件上述任一实施例所述的超声波焊接辅助组件。该种焊接装置可用于电池的内部零部件与电池壳体1的焊接，尤其适用于极耳6与电池壳体1的焊接，通过此焊接装置可提高电池加工的效率，且避免电池壳体1的外部被刮花，保证电池外部的美观性。

本实施例中，所述焊头5包括连接部和焊齿部，所述连接部与所述超声波焊接机连接，所述焊齿部由至少两个依次连接的焊齿本体51组成，所述焊齿本体51远离所述连接部一端呈夹角α设置。优选地，所述夹角α为90°-120°。通过在焊齿本体51上设置夹角α，可使焊齿本体51待焊接件产生摩擦，将接收到的能量转化到待焊接的焊接部，在本实施例中，所述待焊接件为电池的极耳6。

为了适应极耳6的厚度，所述焊齿本体51的厚度为0.01-0.24mm

如图4所述，本发明还公开一种用于焊接电池的超声波焊接方法，包括以下步骤：

步骤S、组装超声波焊接装置，并将所述超声波焊接装置的焊头5与所述超声波焊接装置的焊机连接，所述超声波焊接装置采用上述任一实施例的所述的用于焊接电池的超声波焊接装置；

步骤S：将电池壳体1放置在超声波焊接装置中的辅助组件的壳体放置位上，使所述电池壳体1定位在所述壳体放置位中；

步骤S：开启所述焊机，将待焊件与所述电池壳体1焊接。本实施例中，待焊件为极耳6，一般情况下，是在电芯7上引出极耳6，将极耳6与壳体底部焊接。

在本用于焊接电池的超声波焊接方法中，由于在辅助组件中壳体放置位的底面的粗糙度Ra为6.3-12.5μm，在进行超声波焊接时可避免在电池壳体1上产生焊齿以及避免刮花电池壳体1的外部，从而保证电池壳体1外部的美观性，利用本发明所述用于焊接电池的超声波焊接方法可将极耳6与电池壳体1焊接，充分发挥超声波焊接快速、清洁和经济的优点，节省人力和物力，且保证焊接的效果。

在具体的焊接过程中，根据电池壳体1和极耳6的不同的厚度和材质的要求，采用不同的焊接参数，在本实施例中，所述电池壳体1为0.1-0.2mm的不锈钢，极耳6为0.01-0.15mm的钢带，所选用的焊机的焊接功率为40kHz，焊接振幅为24μm，焊接压力为0.10-0.2Mpa,焊接时间为2-3s。

需要注意的是，本发明所述超声波焊接辅助组件，不仅可用于纽扣电池与极耳6的焊接，也适用于纽扣电池与电池内部其他的零部件的焊接，同样适用于其他类型的电池与极耳6或者电池内部其他的零部件的焊接。

于本文的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、等方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，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。此外，术语“第一”、“第二”仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。

在本说明书的描述中，参考术语“一实施例”、“示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

以上结合具体实施例描述了本发明的技术原理。这些描述只是为了解释本发明的原理，而不能以任何方式解释为对本发明保护范围的限制。基于此处的解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本发明的其它具体实施方式，这些方式都将落入本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种用于焊接电池的超声波焊接辅助组件，其特征在于,包括底座以及至少两个夹具本体，两个所述夹具本体间隔分布在所述底座上，且两个所述夹具本体之间形成有用于临时固定电池壳体的壳体放置位，所述壳体放置位的底面的粗糙度Ra为6.3-12.5μm。

2.根据权利要求1用于焊接电池的超声波焊接辅助组件，其特征在于，所述壳体放置位的底面设置有电火花纹。

3.根据权利要求1用于焊接电池的超声波焊接辅助组件，其特征在于，两个所述夹具本体均包括第一本体和与所述第一本体连接的第二本体，所述第一本体设置在所述底座的上表面，且所述壳体放置位由各个所述第一本体围设而成，所述第二本体设置在所述底座的侧壁上。

4.根据权利要求3用于焊接电池的超声波焊接辅助组件，其特征在于，所述第一本体与所述电池壳体之间的缝隙为0.1-0.2mm。

5.根据权利要求3用于焊接电池的超声波焊接辅助组件，其特征在于，所述第一本体靠近所述壳体放置位的一侧设置有具有弹性的缓冲层，所述缓冲层与所述电池壳体抵接。

6.根据权利要求5用于焊接电池的超声波焊接辅助组件，其特征在于，所述缓冲层采用橡胶制成。

7.根据权利要求3用于焊接电池的超声波焊接辅助组件，其特征在于，所述第一本体的高度小于所述电池壳体的高度。

8.一种用于焊接电池的超声波焊接装置，其特征在于,包括焊机、焊头和辅助组件，所述焊头与所述焊机连接，所述辅助组件为权利要求1至7任一项所述的超声波焊接辅助组件。

9.根据权利要求8所述的用于焊接电池的超声波焊接装置，其特征在于，所述焊头包括连接部和焊齿部，所述连接部与所述焊机连接，所述焊齿部由至少两个依次连接的焊齿本体组成，所述焊齿本体远离所述连接部一端呈夹角α设置。

10.一种用于焊接电池的超声波焊接方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤S10、组装超声波焊接装置，并将所述超声波焊接装置的焊头与所述超声波焊接装置的焊机连接，所述超声波焊接装置采用权利要求1至7任一项所述的用于焊接电池的超声波焊接装置；

步骤S20：将电池壳体放置在超声波焊接装置中的辅助组件的壳体放置位上，使所述电池壳体定位在所述壳体放置位中；

步骤S30：开启所述焊机，将待焊件与所述电池壳体焊接。