CN111451632A - 电池外壳的焊接方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电池领域，公开了一种电池外壳的焊接方法，电池外壳包括壳体和盖板(1)，所述焊接方法包括：将盖板(1)放置在开口处；使用连续激光器以调制脉冲模式在所述盖板(1)与所述壳体的接缝处进行至少一次点焊，以在所述盖板(1)和所述壳体的接缝处形成至少一个点焊焊缝(2)；使用所述连续激光器以连续模式在所述盖板(1)和所述壳体的接缝下进行连接焊接。通过上述技术方案，采用优化的点焊和连续焊接轨迹，可以有效避免激光光束透过缝隙烧损电芯的现象；同时仅使用了一种激光器，即可实现两种焊接操作方式，而不需要提供脉冲激光器，节省了设备成本，并且缩减了工位数量，减少场地占用空间，通过同一个激光器也提高了生产效率。

Description

电池外壳的焊接方法

技术领域

本发明涉及电池领域，具体地涉及一种电池外壳的焊接方法。

背景技术

电池包括外壳和设置在外壳内的电芯，并且外壳包括具有开口的壳体和用于封闭开口的盖板，即壳体和盖板形成大致封闭的外壳结构。

在生产电池时，需要将电芯放置在壳体中，将盖板放置在壳体的开口处，首先通过脉冲激光器将盖板点焊连接于壳体，然后通过连续激光器在盖板与壳体的接缝处进行连接焊接，以在盖板与壳体间形成连续焊缝，实现盖板和壳体的稳定连接。

发明内容

本发明的目的是提供一种电池外壳的焊接方法，以解决设备成本高、生产效率低的问题。

为了实现上述目的，本发明提供了一种电池外壳的焊接方法，其中，所述电池外壳包括具有开口的壳体和用于封闭所述开口的盖板，所述焊接方法包括：

盖板安装：将所述盖板放置在所述开口处；

点焊操作：使用连续激光器以调制脉冲模式在所述盖板与所述壳体的接缝处进行至少一次点焊，以在所述盖板和所述壳体的接缝处形成至少一个点焊焊缝；

连续焊接操作：使用所述连续激光器以连续模式在所述盖板和所述壳体的接缝下进行连接焊接，以将所述盖板和所述壳体的接缝处形成连续焊缝。

可选择的，在所述点焊操作中，所述调制脉冲模式的波形为：脉宽时间为n＝t1+t2+t3，在初始阶段t1，输出功率由零线性增加到第一设定功率，在中间阶段t2，输出功率保持为第一设定功率，在最后阶段t3，输出功率由第一设定功率线性减少到零。

可选择的，n为5ms-6ms，t1为1ms-1.5ms，t3为1ms-1.5ms。

可选择的，所述调制脉冲模式的第一设定功率为1800w-2000w。

可选择的，在所述连续焊接操作中，以其中一个所述点焊焊缝作为切入点，使用所述连续激光器扫描作为切入点的所述点焊焊缝，然后继续扫描所述盖板与所述壳体的全部接缝，然后再次扫描作为切入点的所述点焊焊缝，以形成连续焊缝。

可选择的，在扫描作为切入点的所述点焊焊缝之前，使用所述连续激光器在所述盖板上扫描连接于作为切入点的所述点焊焊缝的弧形引入路径；再次扫描作为切入点的所述点焊焊缝之后，使用所述连续激光器在所述盖板上扫描连接于作为切入点的所述点焊焊缝的弧形引出路径。

可选择的，使用所述连续激光器扫描所述引入路径时，所述连续激光器的功率由零线性增加到第二设定功率；使用所述连续激光器扫描所述盖板与所述壳体的接缝时保持为所述第二设定功率；使用所述连续激光器扫描所述引出路径时，所述连续激光器的由所述第二设定功率线性减少到零。

可选择的，所述第二设定功率为2800w-3000w。

可选择的，所述连续激光器与所述盖板和所述壳体的接缝的离焦量为+2mm～+2.5mm。

可选择的，所述连续激光器的焊接速度为180mm/s-200mm/s。

通过上述技术方案，采用优化的点焊和连续焊接轨迹，可以有效避免激光光束透过缝隙烧损电芯的现象；仅使用了一种激光器，即可实现两种焊接操作方式，而不需要提供脉冲激光器，节省了设备成本，并且缩减了工位数量，减少场地占用空间，通过同一个激光器也提高了生产效率。

附图说明

图1是本发明实施方式所述的盖板的示意图；

图2是本发明实施方式所述的调制脉冲模式的波形图。

附图标记说明

1 盖板 2 点焊焊缝

3 引入路径 4 引出路径

5 电极柱 6 防爆阀

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

本发明提供了一种电池外壳的焊接方法，其中，所述电池外壳包括具有开口的壳体和用于封闭所述开口的盖板1，所述焊接方法包括：

盖板安装：将所述盖板1放置在所述开口处；

点焊操作：使用连续激光器以调制脉冲模式在所述盖板1与所述壳体的接缝处进行至少一次点焊，以在所述盖板1和所述壳体的接缝处形成至少一个点焊焊缝2；

连续焊接操作：使用所述连续激光器以连续模式在所述盖板1和所述壳体的接缝下进行连接焊接，以将所述盖板1和所述壳体的接缝处形成连续焊缝。

电池外壳可以包括壳体和盖板1，盖板1可以封闭在壳体的开口处，形成封闭的电池外壳，本方案意在实现盖板1与壳体之间的焊接连接。

参考图1所示，盖板1可以大致形成为矩形形状，其上设置有电极柱5和防爆阀6。盖板1和壳体均可以由铝合金材料制成，当然也可以由其他合适的金属材料制成，铝合金材料便于通过激光焊接的方式焊接连接在一起。

在本方案的焊接方法中，将盖板1放置在壳体的开口的合适位置后，先对盖板1和所述壳体之间的接缝进行点焊操作，在盖板1和壳体之间的接缝处形成至少一个点焊焊缝2，以将盖板1和壳体初步连接在一起；然后通过连续焊接，在盖板1和壳体的基本全部接缝处(或至少一部分)形成连续的焊缝，从而将盖板1和壳体稳定地连接在一起。

其中，对盖板1和壳体的点焊操作和连续焊接操作中，本方案均采用了连续激光器，其中，在点焊操作中，将连续激光器设置为调制脉冲模式，以类似于脉冲激光器的方式在盖板1和壳体的接缝处形成点焊焊缝2，在连续焊接操作中，以连续模式扫描盖板1和壳体的接缝而形成连续焊缝，以发出连续的激光。因此，在本方案中，仅使用了一种激光器，即可实现两种焊接操作方式，而不需要提供专门用于点焊焊接的脉冲激光器，节省了设备成本，并且缩减了工位数量，减少场地占用空间，通过同一个激光器也提供了生产效率。

其中，激光器的焊接方式为：通过激光将盖板1和壳体各自在接缝处的部分分别高温熔化，熔化后的部分凝固后形成焊缝，以将盖板1和壳体连接在一起。

具体的，在所述点焊操作中，所述调制脉冲模式的波形为：脉宽时间为n＝t1+t2+t3，在初始阶段t1，输出功率由零线性增加到第一设定功率，在中间阶段t2，输出功率保持为第一设定功率，在最后阶段t3，输出功率由第一设定功率线性减少到零。在所述点焊操作中，以连续激光器的激光扫描盖板1和壳体的接缝，从而形成较小段的点焊焊缝2。其中，参考图2所示，调制脉冲模式的波形设置为：脉宽时间为n，并且分为三段，在初始阶段t1，输出功率由零线性增加到第一设定功率，在中间阶段t2，输出功率为恒定的第一设定功率，在最后阶段，输出功率线性地下降为零。通过这样波形的激光脉冲，可以在盖板1和壳体的接缝处形成一小段点焊焊缝2，并且可以在接缝处的彼此间隔的多个位置，可以形成多个点焊焊缝2。其中，中间阶段为主要的功率输出阶段，是形成点焊焊缝2的主要阶段。

其中，n为5ms-6ms，t1为1ms-1.5ms，t3为1ms-1.5ms。t1和t3分别为功率增加和减少的两个阶段，在两个阶段之间的时间即为功率输出的中间阶段，三个阶段的总时间即为n。总时间n的确定可以首先根据具体情况确定中间阶段的时间，然后再加上功率增加和减少的两段时间，这便是总时间，这样的时间确定是以中间阶段为核心。

其中，所述调制脉冲模式的第一设定功率为1800w-2000w。第一设定功率的具体数值设置以能够快速地将盖板1和壳体在接缝处的部分熔化为准，当然也不宜使得熔化程度过大而造成盖板1和壳体的损坏。

具体的，在所述连续焊接中，以其中一个所述点焊焊缝2作为切入点，使用所述连续激光器扫描作为切入点的所述点焊焊缝2，然后继续扫描所述盖板1与所述壳体的全部接缝，然后再次扫描作为切入点的所述点焊焊缝2，以形成连续焊缝。也就是说，连续焊接操作中，以扫描其中一个点焊焊缝2为开始，这可以避免激光穿过接缝而进入到壳体内部并损坏内部结构；然后扫描盖板1和壳体之间的全部接缝，从而形成连续焊缝，再重新扫描之前的点焊焊缝2，形成闭环式的连续焊缝。在连续焊接操作中，除了作为切入点的一个点焊焊缝2，其他点焊焊缝2也会被扫描到，从而可以与其他在点焊操作中未形成焊缝的接缝处接合形成连续焊缝。

此外，在扫描作为切入点的所述点焊焊缝2之前，使用所述连续激光器在所述盖板1上扫描连接于作为切入点的所述点焊焊缝2的弧形引入路径3；再次扫描作为切入点的所述点焊焊缝2之后，使用所述连续激光器在所述盖板1上扫描连接于作为切入点的所述点焊焊缝2的弧形引出路径4。参考图1所示，点焊焊缝2处连接有均为弧形的引入路径3和引出路径4，在连续焊接操作中，所述连续激光器扫描盖板1上的引入路径3，从而逐渐切入到作为切入点的点焊焊缝2上，在最后重新扫描作为切入点的点焊焊缝2后，所述连续激光器扫描引出路径4，以离开点焊焊缝2。所述连续激光器的扫描移动可以由电机驱动，并且由于其扫描路径为二维结构，其可以通过两个维度的电机来驱动，例如X向和Y向的两个电机来驱动，X向和Y向可以分别为盖板1的相邻两个侧边的延伸方向，当路径为弧形时，两个电机均保持驱动输出，因此，可以避免单个电机停止输出时造成的抖动。通过弧形的引入路径与引出路径可以降低驱动连续激光器的电机的抖动及降速现象，可以避免因速度下降而导致的过熔烧穿现象，保证壳体内部结构(例如电芯)的安全性。

其中，使用所述连续激光器扫描所述引入路径3时，所述连续激光器的功率由零线性增加到第二设定功率；使用所述连续激光器扫描所述盖板1与所述壳体的接缝时保持为所述第二设定功率；使用所述连续激光器扫描所述引出路径4时，所述连续激光器的由所述第二设定功率线性减少到零。也就是说，在扫描引入路径3，所述连续激光器的功率从零不断增加为第二设定功率，一方面可以在到达接缝处时达到第二设定功率，另一方面也可以减少在引入路径3上的功率输出，避免损坏盖板1；在引出路径4时，连续激光器的功率线性下降到零，同样可以保护盖板1，以便进行下一次的扫描焊接。因此，连续焊接操作中，所述连续激光器的输出功率也可以类似于图2所示的形式，当然，其第二设定功率的持续时间相对较长。

其中，所述第二设定功率为2800w-3000w。连续焊接操作时所述连续激光器的输出功率可以保证将盖板1和壳体在接缝处的部分快速熔化，当然也不宜将过宽、过深的盖板1和壳体熔化。

其中，所述连续激光器与所述盖板1和所述壳体的接缝的离焦量为+2mm～+2.5mm。也就是说，所述连续激光器发出的激光的焦点位于接缝的的外侧，且存在较小的距离，以使得接缝处形成合适的熔化速度、熔化程度。

可选择的，所述连续激光器的焊接速度为180mm/s-200mm/s。所述焊接速度为所述连续激光器发出的激光在接缝上扫描的速度，该速度可以保持在合适的范围，使得接缝处具有合适的熔化速度和熔化程度，避免出现熔化不完全或过量熔化。

以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于此。在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，包括各个具体技术特征以任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。但这些简单变型和组合同样应当视为本发明所公开的内容，均属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种电池外壳的焊接方法，其特征在于，所述电池外壳包括具有开口的壳体和用于封闭所述开口的盖板(1)，所述焊接方法包括：

盖板安装：将所述盖板(1)放置在所述开口处；

点焊操作：使用连续激光器以调制脉冲模式在所述盖板(1)与所述壳体的接缝处进行至少一次点焊，以在所述盖板(1)和所述壳体的接缝处形成至少一个点焊焊缝(2)；

连续焊接操作：使用所述连续激光器以连续模式在所述盖板(1)和所述壳体的接缝下进行连接焊接，以将所述盖板(1)和所述壳体的接缝处形成连续焊缝。

2.根据权利要求1所述的电池外壳的焊接方法，其特征在于，在所述点焊操作中，所述调制脉冲模式的波形为：脉宽时间为n＝t1+t2+t3，在初始阶段t1，输出功率由零线性增加到第一设定功率，在中间阶段t2，输出功率保持为第一设定功率，在最后阶段t3，输出功率由第一设定功率线性减少到零。

3.根据权利要求2所述的电池外壳的焊接方法，其特征在于，n为5ms-6ms，t1为1ms-1.5ms，t3为1ms-1.5ms。

4.根据权利要求2所述的电池外壳的焊接方法，其特征在于，所述调制脉冲模式的第一设定功率为1800w-2000w。

5.根据权利要求1所述的电池外壳的焊接方法，其特征在于，在所述连续焊接操作中，以其中一个所述点焊焊缝(2)作为切入点，使用所述连续激光器扫描作为切入点的所述点焊焊缝(2)，然后继续扫描所述盖板(1)与所述壳体的全部接缝，然后再次扫描作为切入点的所述点焊焊缝(2)，以形成连续焊缝。

6.根据权利要求5所述的电池外壳的焊接方法，其特征在于，在扫描作为切入点的所述点焊焊缝(2)之前，使用所述连续激光器在所述盖板(1)上扫描连接于作为切入点的所述点焊焊缝(2)的弧形引入路径(3)；再次扫描作为切入点的所述点焊焊缝(2)之后，使用所述连续激光器在所述盖板(1)上扫描连接于作为切入点的所述点焊焊缝(2)的弧形引出路径(4)。

7.根据权利要求6所述的电池外壳的焊接方法，其特征在于，使用所述连续激光器扫描所述引入路径(3)时，所述连续激光器的功率由零线性增加到第二设定功率；使用所述连续激光器扫描所述盖板(1)与所述壳体的接缝时保持为所述第二设定功率；使用所述连续激光器扫描所述引出路径(4)时，所述连续激光器的由所述第二设定功率线性减少到零。

8.根据权利要求7所述的电池外壳的焊接方法，其特征在于，所述第二设定功率为2800w-3000w。

9.根据权利要求1所述的电池外壳的焊接方法，其特征在于，所述连续激光器与所述盖板(1)和所述壳体的接缝的离焦量为+2mm～+2.5mm。

10.根据权利要求1所述的电池外壳的焊接方法，其特征在于，所述连续激光器的焊接速度为180mm/s-200mm/s。

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