CN110355470A - 一种电池极耳转接结构及转接方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电池极耳转接结构及转接方法，其中电池极耳转接结构包括电池夹具和转镍焊接机构，其中转镍焊接机构包括激光焊装置、压块组件和顶块组件，转接时所述电池夹具用于定位电池极耳使铝极耳水平放置，所述顶块组件用于顶接支撑铝极耳，所述压块组件用于将铝极耳顺时针压弯90°呈竖直状态，竖直对位的铝极耳和镍带被所述压块组件和顶块组件紧贴固定，所述激光焊装置用于焊接镍带和铝极耳。实施本发明的电池极耳转接结构使电池的铝转镍结构空间占用少，结构简单、转接的质量和稳定性好。

Description

一种电池极耳转接结构及转接方法

技术领域

本发明涉及锂离子聚合物电池的制作，更具体地涉及一种电池极耳转接结构及转接方法。

背景技术

聚合物电池具有安全性好、能量密度高、尺寸多样化等优点，被广泛应用于手机、笔记本电脑、摄影机、穿戴产品等各种便携式用电设备上。

通常，聚合物电池具有正极端子和负极端子(以下称为极耳)与外部用电设备连接。基于电化学原因，目前正极端子(正极耳)均采用厚度为0.06mm～0.12mm，宽度为2mm～6mm铝带(铝极耳)。由于铝的可焊性较差，与用电设备连接时较为困难，因此，在聚合物电池生产时，通常会用各种方法，把铝极耳转接成可焊性佳的镍带(镍极耳)。转接的方式以生产流程中的位置大致分为先转镍与后转镍两种：

先转镍方式，其工艺特点为，预先将铝带与镍带通过激光焊等方式焊接后制作成转好的正极耳，然后投入电池制作流程中。例如公告号为CN206480687U中国实用新型专利，公告了“锂电池盘式转镍正极耳”；公告号为CN205159414U中国实用新型专利，公告了“一种极耳结构”等。由于电池制作工艺复杂，工序繁多，提前转接极耳在后续制作过程中容易被损坏、脱落、受污染等，造成电池报废。而为了保护极耳，又不可避免地影响生产效率。

后转镍方式，其工艺特点为，在电池制作完成后再进行转镍。例如公告号为CN203292694U中国实用新型专利，公告了“一种聚合物电池铝极耳和镍铝复合带的自动转接设备”；公告号为CN203288678U中国实用新型专利，公告了“电芯连接片与正极极耳的焊接结构”；公告号为CN20214260U中国实用新型专利，公告了“一种激光转镍正极极耳”等，但目前这类工艺方法往往结构复杂，焊接效果不稳定，或难以实现自动化。

以上方式，最后还需要将焊接部分折回电池顶部凹槽内以保护焊点，方便后继加工。因结构原因，上述方式在折回后会占用较多的空间(3层极耳厚度，镍－铝－镍)，而且在折回后极耳位置偏差难控制。在当前便携式设备小型化、薄型化，装配高精度趋势下，越来越不能满足需要。

发明内容

为了解决所述现有技术的不足，本发明提供了一种电池极耳转接方法及实现机构。本方法采用后转镍方式，将极耳回折与转接结合，即先将水平摆放的铝极耳顺时针折90度，再用激光焊将折弯后竖直的铝极耳与竖直摆放的镍带焊接，然后再将焊接在一起的铝极耳与镍带顺时针折90度的方式。此方式转接结构简单，折回后空间占用少(2层极耳材料厚度，铝－镍)，可实现全自动化生产，生产效率高，极耳位置精确，焊接可靠。

本发明所要达到的技术效果通过以下方案实现：一种电池极耳转接结构，包括电池夹具和转镍焊接机构，其中转镍焊接机构包括激光焊装置、压块组件和顶块组件，转接时所述电池夹具用于定位电池极耳使铝极耳水平放置，所述顶块组件用于顶接支撑铝极耳，所述压块组件用于将铝极耳顺时针压弯90°呈竖直状态，竖直对位的铝极耳和镍带被所述压块组件和顶块组件紧贴固定，所述激光焊装置用于焊接镍带和铝极耳。

优选地，所述压块组件包括压块本体、第一水平气缸组件、第一竖直气缸组件，所述第一水平气缸组件用于带动压块本体水平移动使压块本体远离或者贴近铝极耳，所述第一竖直气缸组件用于带动压块本体竖直移动使压块本体完成对铝极耳弯折90°的动作。

优选地，所述压块本体还开设有供激光束通过的通孔，焊接时所述通孔对应焊点位置设置。

优选地，所述顶块组件包括顶块本体和第二竖直气缸组件，所述第二竖直气缸组件用于带动顶块本体在铝极耳的下方竖直移动，使顶块本体与铝极耳的下端面顶接接触。

优选地，所述顶块本体在与铝极耳顶接的一端为倾斜的尖角状，该尖角状的倾斜面背向压块本体设置。

优选地，所述压块本体还设有刮折部，所述刮折部凸出所述压块本体朝向铝极耳的侧面设置，所述顶块本体还设有容纳刮折部的凹槽。

优选地，还包括镍带传送机构，所述镍带传送机构用于传送竖直的镍带至与折弯后的铝极耳对齐。

优选地，所述镍带传送机构包括镍带夹和驱动机构。

优选地，所述镍带传送机构还包括镍带放卷机构和镍带裁切机构。

一种上述所述的电池极耳转接结构的转接方法，包括以下步骤：

步骤S0：启动压块组件，使压块组件上升至高于待放置电池的极耳的位置；

步骤S1：电池夹具将制作好的电池从上一工序移动至水平固定，此时铝极耳水平朝向转镍焊接机构；

步骤S2：启动顶块组件使顶块本体上升至与铝极耳的下端面抵接；

步骤S3：启动压块组件并向下移动将铝极耳顺时针刮弯90°呈竖直状态；

步骤S4：将镍带竖直放置在与竖直的铝极耳对齐的位置；

步骤S5：启动压块组件水平移动至与顶块组件紧密贴合使镍带和铝极耳平整、贴合紧密；

步骤S6：向激光焊接装置发送焊接请求信号，激光焊接装置根据请求信号启动对镍带和铝极耳的焊点进行焊接；

步骤S7：焊接完成的镍带和铝极耳再顺时针弯折90°呈水平状态。

本发明具有以下优点：

1、通过采用先制作电池后转镍方式，避免了制作过程中脱落、污染，造成电池报废的风险，提高生产效率；

2、焊接后的铝极耳与镍带再顺时针弯折成水平状态后厚度方向只有两层材料厚度，有效减少占用空间；

3、压块本体从上往下将铝极耳折弯的同时，还可以将铝极耳表面刮平，然后再插入镍带与铝极耳压紧，铝极耳与镍带的压紧贴合与表面平整可以有效提高激光焊接的质量；

4、电池极耳转接结构简单，自动化程度高，转接质量好；

5、通过先将铝极耳折弯90°后再进行水平转接焊，再弯折90°成水平状，比竖直焊接后再折180度，可以更好地保证极耳的尺寸和位置精度；

6、所述电池极耳转接结构可方便地与定位机构及自动回折机构连线，实现自动化生产线。

附图说明

图1为本发明中电池极耳转接结构的立体结构示意图；

图2为图1中A处的放大图；

图3为本发明中电池的铝极耳与镍带焊接前后的结构示意图；

图4为本发明中电池极耳转接方法的流程示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进行详细的说明，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，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”、“顺时针”等指示的方位或位置关系为基于附图1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。

此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”、“第三”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”、“设置”等术语应做广义理解，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，还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，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例一

如图1-图3所示，本发明实施一提供一种电池极耳转接结构，用于将电池的铝极耳转接成可焊性佳的镍带，包括电池夹具100和转镍焊接机构，其中转镍焊接机构包括激光焊装置200、压块组件300和顶块组件400，转接时所述电池夹具100用于定位电池极耳使铝极耳水平放置，所述顶块组件400用于顶接支撑铝极耳，所述压块组件300用于将铝极耳顺时针压弯90°呈竖直状态，竖直对位的铝极耳和镍带被所述压块组件300和顶块组件400紧贴固定，所述激光焊装置200用于焊接镍带和铝极耳。

本发明实施例一的电池极耳转接时，先将水平状态的铝极耳用顶块组件400顶接支撑，再利用压块组件300从上往下移动使铝极耳压弯90°呈竖直状态，再将竖直的镍带放置在与竖直的铝极耳对其的位置，进行激光焊接，焊接后的镍带和铝极耳再通过人工或者自动回折机构再顺时针弯折90°，使镍带和铝极耳呈水平状态完成铝转镍的动作。本实施例一所述的电池极耳转接结构使电池的铝转镍结构空间占用少，结构简单、转接的质量和稳定性好。

具体地，所述电池极耳转接结构用于电池制作流程中电池制作完成后的铝转镍的过程，所述电池自上一工序输送到电池夹具100上并定位固定呈水平状态，此时所述铝极耳也呈水平状态并朝向转镍焊接机构设置。

所述转镍焊接机构形成在电池具有铝极耳的一侧，包括激光焊装置200、压块组件300和顶块组件400，其中压块组件300包括压块本体310、第一水平气缸组件320、第一竖直气缸组件330，所述第一水平气缸组件320带动压块本体310水平移动使压块本体310远离或者贴近铝极耳，所述第一竖直气缸组件330带动压块本体310竖直移动使压块本体310可以从上往下移动完成对铝极耳弯折90°的动作。应当理解的是，为了使压块本体310能够在水平方向和竖直方向定向稳定移动，所述第一水平气缸组件320和第一竖直气缸组件330还分别包括导轨等结构，该结构为现有技术中常规技术手段，因此不作赘述。所述激光焊装置200可采用市售的产品(如大族激光WCF80)，其通电后可产生水平激光光束，所述水平激光光束用于将竖直对位贴合的铝极耳和镍带激光焊接固定。

所述压块本体310可以是图2中所示的块状，但不限于此，所述压块本体310用于将铝极耳压贴平整的表面为光滑的竖直平面。所述压块本体310还开设有供激光束通过的通孔312，焊接时所述通孔312对应焊点位置设置。

所述顶块组件400包括顶块本体410和第二竖直气缸组件420，所述第二竖直气缸组件420带动顶块本体410在铝极耳的下方竖直移动，使顶块本体410可以与铝极耳的下端面顶接接触以支撑铝极耳，以便焊接前铝极耳在顺时针弯折90°时以顶块本体410作为弯折支点并利用顶块本体410的竖直表面配合压块本体310的竖直表面使弯折后的铝极耳呈平整地竖直状态。

所述顶块本体410也可以为块状，优选为竖直方向的长条块状。由于铝极耳的尺寸很小，为了使顶块本体410具有足够的强度和兼顾顶块本体410对铝极耳的顺利顶接作用，所述顶块本体410在与铝极耳顶接的一端为倾斜的尖角状，该尖角状的倾斜面背向压块本体310设置，这样顶块本体410尖角状的该端可以与铝极耳靠近电池的位置接触，给铝极耳弯折留出了足够的位置。

作为本发明实施例一的进一步改进，所述压块本体310还设有刮折部311，所述刮折部311凸出所述压块本体310朝向铝极耳的侧面设置，所述顶块本体410还设有容纳刮折部311的凹槽。具体地，所述刮折部311朝向顶块本体410的竖直外侧面作为工作面，与顶块本体410朝向刮折部311的竖直外侧面平行以使铝极耳被刮折部311弯折后呈竖直状态，且所述刮折部311向下移动将铝极耳进行顺时针90°弯折后，使得铝极耳与压块本体310之间还具有足够的间隙可以使镍带插进并与弯折后的铝极耳对位(刮折部311起到限距作用)，然后再将压块本体310朝向顶块本体410水平移动使压块本体310与顶块本体410压紧进而使铝极耳与镍带压紧、贴合平整。所述刮折部311的设置不仅可以方便镍带的插进，更有利于铝极耳与镍带的压紧、平整贴合。

本发明实施例一所述的镍带可以是裁切后手动放进至与铝极耳对齐，然后焊接，但为了使极耳转接结构更加自动化，提高精度和节省人工，所述电池极耳转接结构还可以包括镍带传送机构500，所述镍带传送机构500用于传送竖直的镍带至与折弯后的铝极耳对齐。

所述镍带传送机构500包括镍带夹510，所述镍带夹510用于将单个镍带夹510住并将镍带呈竖直状态移动至与铝极耳对齐的位置。所述镍带夹510可以是可旋转的，这样可以用于夹住非竖直状态的镍带，再将镍带旋转成竖直状态。为了方便镍带夹510移动镍带，所述镍带传送机构500还包括驱动机构，所述驱动机构用于控制镍带夹510的旋转运动和上下运动。所述驱动机构可采用现有技术中的常规技术，本发明实施例不作具体限定。

作为本发明实施例的进一步改进，所述镍带传送机构500还包括镍带放卷机构520和镍带裁切机构530，所述镍带放卷机构520可将成卷的镍带卷放卷成线性条状输送出，所述镍带裁切机构530可将长条的镍带切割成符合铝转镍焊接规格的单个镍带，再将切割后的镍带利用镍带夹510夹设至焊接位置。

作为本发明实施例的进一步改进，所述激光焊接机采用大族激光WCF80多光路带能量反馈的激光焊接机。由于电池极耳转接结构实现了自动化，可充分利用激光焊机高速分光焊接的特点，通过分光技术，用一台激光机带多条光纤输出配置多台自动电池极耳转接结构，节约激光焊接机投入成本。

本实施例中使用的激光焊接参数如下：

焊接峰值功率：1.2Kw；

焊接频率：10Hz；

焊接波形：

本发明实施例一所述的电池极耳转接结构，结构简单，自动化程度高，转接质量好，可方便地与定位机构及自动回折机构连线，实现自动化生产线；铝极耳与镍带的压紧贴合与表面平整可以有效提高激光焊接的质量，焊接后的铝极耳与镍带再顺时针弯折成水平状态后厚度方向只有两层材料厚度，有效减少占用空间，还可以更好地保证极耳的尺寸和位置精度。

实施例二

结合图4所示，本发明实施例二提供实施例一所述的电池极耳转接结构的转接方法，包括以下步骤：

步骤S0：启动压块组件300，使压块组件300上升至高于待放置电池的极耳的位置；

步骤S1：电池夹具100将制作好的电池从上一工序移动至水平固定，此时铝极耳水平朝向转镍焊接机构；

步骤S2：启动顶块组件400使顶块本体410上升至与铝极耳的下端面抵接；

步骤S3：启动压块组件300并向下移动将铝极耳顺时针刮弯90°呈竖直状态；

步骤S4：将镍带竖直放置在与竖直的铝极耳对齐的位置；

步骤S5：启动压块组件300水平移动至与顶块组件400紧密贴合使镍带和铝极耳平整、贴合紧密；

步骤S6：向激光焊接装置发送焊接请求信号，激光焊接装置根据请求信号启动对镍带和铝极耳的焊点进行焊接；

步骤S7：焊接完成的镍带和铝极耳再顺时针弯折90°呈水平状态。

本发明实施例二提供的转接方法，采用先制作电池后转镍方式，先将水平摆放的铝极耳顺时针折90度，再用水平激光焊将折弯后竖直的铝极耳与竖直摆放的镍带焊接，然后再将焊接在一起的铝极耳与镍带顺时针折90度的方式，此方式转接结构简单，折回后空间占用少(2层极耳材料厚度，铝－镍)，焊接质量好，稳定性高。

所述步骤S3具体为压块组件300向下移动时利用压块本体310的刮折部311对铝极耳向下弯折90°，此时铝极耳与压块本体310之间具有间隙，该间隙可以方便镍带插进并与弯折后的铝极耳对位。

作为本发明实施例二的进一步改进，所述步骤S4中优选采用镍带传送机构500将镍带旋转成竖直状态并传送至与折弯后的铝极耳对齐。所述镍带传送机构500可以包括镍带夹510和驱动机构。所述步骤S4还包括将成卷的镍带卷放卷成线性条状输送出并将长条的镍带切割成符合铝转镍焊接规格的镍带，再将切割后的镍带利用镍带夹510夹设至焊接位置。

本发明实施例步骤S7中，焊接完成的镍带和铝极耳顺时针弯折90°可以是人工手动完成，也可以利用自动回折机构自动化完成，形成全自动化生产线。

本发明实施例二所述的电池极耳转方法，工艺简单，自动化程度高，转接质量好，可方便地与定位机构及自动回折机构连线，实现自动化生产线；铝极耳与镍带的压紧贴合与表面平整可以有效提高激光焊接的质量，焊接后的铝极耳与镍带再顺时针弯折成水平状态后厚度方向只有两层材料厚度，有效减少占用空间，还可以更好地保证极耳的尺寸和位置精度。

最后需要说明的是，以上实施例仅用以说明本发明实施例的技术方案而非对其进行限制，尽管参照较佳实施例对本发明实施例进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解依然可以对本发明实施例的技术方案进行修改或者等同替换，而这些修改或者等同替换亦不能使修改后的技术方案脱离本发明实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种电池极耳转接结构，其特征在于，包括电池夹具和转镍焊接机构，其中转镍焊接机构包括激光焊装置、压块组件和顶块组件，转接时所述电池夹具用于定位电池极耳使铝极耳水平放置，所述顶块组件用于顶接支撑铝极耳，所述压块组件用于将铝极耳顺时针压弯90°呈竖直状态，竖直对位的铝极耳和镍带被所述压块组件和顶块组件紧贴固定，所述激光焊装置用于焊接镍带和铝极耳。

2.如权利要求1所述的电池极耳转接结构，其特征在于，所述压块组件包括压块本体、第一水平气缸组件、第一竖直气缸组件，所述第一水平气缸组件用于带动压块本体水平移动使压块本体远离或者贴近铝极耳，所述第一竖直气缸组件用于带动压块本体竖直移动使压块本体完成对铝极耳弯折90°的动作。

3.如权利要求2所述的电池极耳转接结构，其特征在于，所述压块本体还开设有供激光束通过的通孔，焊接时所述通孔对应焊点位置设置。

4.如权利要求2所述的电池极耳转接结构，其特征在于，所述顶块组件包括顶块本体和第二竖直气缸组件，所述第二竖直气缸组件用于带动顶块本体在铝极耳的下方竖直移动，使顶块本体与铝极耳的下端面顶接接触。

5.如权利要求4所述的电池极耳转接结构，其特征在于，所述顶块本体在与铝极耳顶接的一端为倾斜的尖角状，该尖角状的倾斜面背向压块本体设置。

6.如权利要求4所述的电池极耳转接结构，其特征在于，所述压块本体还设有刮折部，所述刮折部凸出所述压块本体朝向铝极耳的侧面设置，所述顶块本体还设有容纳刮折部的凹槽。

7.如权利要求1所述的电池极耳转接结构，其特征在于，还包括镍带传送机构，所述镍带传送机构用于传送竖直的镍带至与折弯后的铝极耳对齐。

8.如权利要求7所述的电池极耳转接结构，其特征在于，所述镍带传送机构包括镍带夹和驱动机构。

9.如权利要求7所述的电池极耳转接结构，其特征在于，所述镍带传送机构还包括镍带放卷机构和镍带裁切机构。

10.一种如权利要求1-9任一项所述的电池极耳转接结构的转接方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤S0：启动压块组件，使压块组件上升至高于待放置电池的极耳的位置；

步骤S1：电池夹具将制作好的电池从上一工序移动至水平固定，此时铝极耳水平朝向转镍焊接机构；

步骤S2：启动顶块组件使顶块本体上升至与铝极耳的下端面抵接；

步骤S3：启动压块组件并向下移动将铝极耳顺时针刮弯90°呈竖直状态；

步骤S4：将镍带竖直放置在与竖直的铝极耳对齐的位置；

步骤S5：启动压块组件水平移动至与顶块组件紧密贴合使镍带和铝极耳平整、贴合紧密；

步骤S6：向激光焊接装置发送焊接请求信号，激光焊接装置根据请求信号启动对镍带和铝极耳的焊点进行焊接；

步骤S7：焊接完成的镍带和铝极耳再顺时针弯折90°呈水平状态。