CN110497082A - 一种圆柱形锂离子电池负极耳与电池壳激光焊接工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种圆柱形锂离子电池负极耳与电池壳激光焊接工艺，包括电池壳，所述电池壳顶部一侧安装有压棒，所述电池壳外壁一侧表面安装有电池托架，所述电池壳内腔安装有卷芯，所述卷芯底部一侧安装有负极耳，所述电池壳底部一侧安装有激光焊接机，所述激光焊接机输出端发射有激光束。本发明通过负极耳与电池壳的激光焊接，解决了焊接工序的瓶颈问题，使得焊接更加牢固可靠，提升了焊接强度和焊接一致性，把焊接工序更加自动化的进行，减小了该工序以及产品的不良率，降低了生产制造和人工成本，提高了生产效率。

Description

一种圆柱形锂离子电池负极耳与电池壳激光焊接工艺
技术领域
本发明属于电池技术领域，尤其涉及一种圆柱形锂离子电池负极耳与电池壳激光焊接工艺。
背景技术
锂离子电池具有能量密度高、寿命长、充放电倍率高和低温性能好等优点，被广泛用于数码产品、家用电器、医疗器械、乘用车、商用车和特种电源等领域。锂离子电池按照外形可分为圆柱形锂离子电池、方形锂离子电池和扣式锂离子电池。而由于圆柱形锂离子电池具有非常高的自动化水平、成熟的工艺和较高的安全性，其市场占有量也在不断提高。锂离子电池在生产制造的过程中，装配段的工艺对于产品的质量和安全至关重要。其中，负极耳焊接工序对于圆柱锂离子电池的充放电性能以及安全性更是非常关键生产步骤。
目前，大多数圆柱锂离子电池生产企业的负极耳与电池壳焊接采用的是电阻焊工艺。然而其缺点也是非常明显的：（1）由于圆柱形锂离子电池装配线效率越来越高，留给焊接一只电池负极耳的时间已经不到0.3秒钟了，所以如此短的焊接时间其焊接的质量是很难保障的，如果增加焊接机数量，又会增大焊接的差异性，同时设备维护成本也相应增加；（2）目前的负极耳越来越薄，还出现了两个负极耳的圆柱形锂离子电池，而且材质也从好焊接的镍转化为镍铜复合或者铜，所以焊接变得困难了；（3）由于焊接变得困难，频繁调试焊接设备，弱焊、过焊都极易出现，弱焊会导致电池在新能源汽车正常使用中的震动导致负极耳与电池壳脱焊，电池失效，而过焊可能导致电池壳漏液或者焊接的飞溅物导致电池内部短路，引发电池爆炸。因此，为改善目前圆柱形锂离子电池负极耳焊接工艺现状，本发明提供了一种圆柱形锂离子电池负极耳与电池壳激光焊接工艺。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供一种圆柱形锂离子电池负极耳与电池壳激光焊接工艺，包括电池壳，所述电池壳顶部一侧安装有压棒，所述电池壳外壁一侧表面安装有电池托架，所述电池壳内腔安装有卷芯，所述卷芯底部一侧安装有负极耳，所述电池壳底部一侧安装有激光焊接机，所述激光焊接机输出端发射有激光束。
优选的，包括如下步骤：
S1：将电池壳固定在电池托架上，然后卷芯被移动进入电池壳；
S2：压棒通过卷芯中心孔，压合负极耳与电池壳，使二者紧密接触；
S3：开启激光焊接机，将激光束照射到电池壳底部圆端面中心附近；
S4：焊接操作开始进行，电池壳局部熔化与负极耳成为一体；
S5：激光束停止照射焊接位置，关闭激光焊接机；
S6：将压棒从电池中抽出，完成负极耳与电池壳的焊接操作。
优选的，所述负极耳为多个时，负极耳要依次叠放，确保每个负极耳都可以与电池壳紧密贴合。
优选的，所述焊接的焊接轨迹可以是直线、圆弧或者曲线，如果是多极耳焊接，其焊接轨迹可以是S形激光焊接，然后进行焊接拉力强度的测试。
本发明的有益效果：实现了负极耳焊接工序的全自动化进行，区别于传统的电阻焊工艺，不需要人力进行辅助操作，缩短了维护和调机时间，由于激光焊接的时间在0.1秒以内，所以大幅提高了生产效率，同时也节省了人工成本；彻底实现了多个负极耳的工艺方案，这样可以使得电池的内阻更低、电池自身的损坏更小，更好的在新能源汽车上使用；焊接稳定，由于激光发生器出光能量稳定，焊接参数无需调整，而且有输出能量监控，提高了产品焊接的一致性，而且锂离子电池成品的一致性也得到了大大的提高，该工序将几乎不再产生不良品，进一步降低了生产制造成本。
附图说明
图1 是一种圆柱形锂离子电池负极耳与电池壳激光焊接工艺的整体结构示意图；
图2是一种圆柱形锂离子电池负极耳与电池壳激光焊接工艺的激光焊接轨迹示意图。
图中：1-压棒，2-电池壳，3-电池托架，4-卷芯，5-负极耳，6-激光束，7-激光焊接机，8-S形激光焊接轨迹。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，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。
以下对本发明做进一步描述：
实施例：
如附图1所示，一种圆柱形锂离子电池负极耳与电池壳激光焊接工艺，包括电池壳，所述电池壳顶部一侧安装有压棒，所述电池壳外壁一侧表面安装有电池托架，所述电池壳内腔安装有卷芯，所述卷芯底部一侧安装有负极耳，所述电池壳底部一侧安装有激光焊接机，所述激光焊接机输出端发射有激光束。
具体的，包括如下步骤：
S1：将电池壳固定在电池托架上，然后卷芯被移动进入电池壳；
S2：压棒通过卷芯中心孔，压合负极耳与电池壳，使二者紧密接触；
S3：开启激光焊接机，将激光束照射到电池壳底部圆端面中心附近；
S4：焊接操作开始进行，电池壳局部熔化与负极耳成为一体；
S5：激光束停止照射焊接位置，关闭激光焊接机；
S6：将压棒从电池中抽出，完成负极耳与电池壳的焊接操作。
具体的，所述负极耳为多个时，负极耳要依次叠放，确保每个负极耳都可以与电池壳紧密贴合。
具体的，所述焊接的焊接轨迹可以是直线、圆弧或者曲线，如果是多极耳焊接，其焊接轨迹可以是S形激光焊接，然后进行焊接拉力强度的测试。
具体的，激光焊接的原理为：激光辐射加热待加工表面，表面热量通过热传导向内部扩散，通过控制激光脉冲的宽度、能量、峰功率和重复频率等激光参数，使工件熔化，形成特定的熔池，在本发明中，压棒使得负极耳与电池壳的紧密贴合，目的是为了更好的进行热传导，由于负极耳的材料厚度比电池壳小，且负极耳材料的熔点一般比电池壳的小，所以当激光束照射到电池壳时，通过热传导，紧贴在电池壳上的负极耳被熔化，并与电池壳成为一体，成为同一焊件，即电池壳也成为了电池的负极。
需要说明的是，在本文中，而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (4)

1.一种圆柱形锂离子电池负极耳与电池壳激光焊接工艺，包括电池壳，其特征在于，所述电池壳顶部一侧安装有压棒，所述电池壳外壁一侧表面安装有电池托架，所述电池壳内腔安装有卷芯，所述卷芯底部一侧安装有负极耳，所述电池壳底部一侧安装有激光焊接机，所述激光焊接机输出端发射有激光束。
2.根据权利要求1所述的一种圆柱形锂离子电池负极耳与电池壳激光焊接工艺，其特征在于，包括如下步骤：
S1：将电池壳固定在电池托架上，然后卷芯被移动进入电池壳；
S2：压棒通过卷芯中心孔，压合负极耳与电池壳，使二者紧密接触；
S3：开启激光焊接机，将激光束照射到电池壳底部圆端面中心附近；
S4：焊接操作开始进行，电池壳局部熔化与负极耳成为一体；
S5：激光束停止照射焊接位置，关闭激光焊接机；
S6：将压棒从电池中抽出，完成负极耳与电池壳的焊接操作。
3.根据权利要求2所述的一种圆柱形锂离子电池负极耳与电池壳激光焊接工艺，其特征在于，所述负极耳为多个时，负极耳要依次叠放，确保每个负极耳都可以与电池壳紧密贴合。
4.根据权利要求2所述的一种圆柱形锂离子电池负极耳与电池壳激光焊接工艺，其特征在于，所述焊接的焊接轨迹可以是直线、圆弧或者曲线，如果是多极耳焊接，其焊接轨迹可以是S形激光焊接，然后进行焊接拉力强度的测试。
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