CN111618588A - 一种软包电芯的极耳焊接方法 - Google Patents

一种软包电芯的极耳焊接方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种软包电芯的极耳焊接方法，包括如下步骤：S1、备料；S2、极耳成型；S3、极耳塑形；S4、极耳焊接，将正极波浪板块的侧边和负极波浪板块的侧边与极耳连接块的一端重合固定后进行焊接；S5、焊接品质检测，通过外观检查来识别波浪块侧壁与极耳连接块之间的焊接缺；本发明主要是充分利用波浪块侧壁与极耳连接块的重合面积，增加焊接的有效面积，将原有的直线式焊接轨迹改进为正弦波的焊接轨迹，增加焊接的总体直线长度，在保证增加焊接长度的同时，保证焊接的深度，即增加电芯极耳与连接块之间的结构强度，极耳固定更加牢固，且增加电芯单体的过流面积，提高电池系统的可靠性和性能。

Description

一种软包电芯的极耳焊接方法
技术领域
本发明属于焊接技术领域，具体涉及一种软包电芯的极耳焊接方法。
背景技术
近年来，新能源汽车的普及和发展是必然趋势，电动汽车的在安全方面成为最为重要的考虑因为之一；电芯制造模组过程中，需要将电芯的极耳焊接到汇流排上，而极耳焊工序经常出现极耳与汇流排焊接不良的现象；焊接不良的产品投入使用，会引起内阻偏大、温升高、甚至在使用过程中焊接脱落而打火，这会对动力电池的性能和安全造成很大影响；针对软包模组这一方面，由于极耳相比较于方形铝壳厚度薄很多，导致软包模组的极耳焊接强度和过流面积成为非常重大的隐患，如果过流面积小了，电池在大电流充放电过程中会出现温度过高，焊点烧毁的风险，另一方面焊接强度也达不到要求，车辆在长期行驶过程中出现极耳脱落的风险。
但是，在现有技术中，极耳的焊接方式为直线式焊接，焊接强度和过流面积没有足够的可靠性。
为此，我们提出一种软包电芯的极耳焊接方法来解决现有技术中存在的问题，一定程度上提高极耳的焊接强度和过流面积的可靠性，降低车辆在长期行驶过程中出现极耳脱落的风险。
发明内容
本发明的目的在于提供一种软包电芯的极耳焊接方法，以解决上述背景技术中提出现有技术中极耳的焊接方式为直线式焊接，焊接强度和过流面积没有足够的可靠性的问题。
为实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
一种软包电芯的极耳焊接方法，包括如下步骤：
S1、备料，通过裁切设备将正极金属带、负极金属带和胶片分别裁切成相同的尺寸，然后将裁切后正极金属带、负极金属带和胶片以两个胶片之间放置一片金属带的方式堆叠，分别加工成正极待成型板块和负极待成型板块；
S2、极耳成型，通过热压设备分别将备料中的正极待成型板块和负极待成型板块热压，加压时热传递方式为温度从胶片的表面向中间，再向内表面，再传递给金属带，最终必须使金属表面的温度高于胶片内表面的熔点，在一定压力和时间下与金属表面粘合，分别加工成正极待塑形板块和负极待塑形板块；
S3、极耳塑形，通过折弯设备分别将正极待塑形板块和负极待塑形板块加工成正弦波式的正极波浪板块和负极波浪板块；
S4、极耳焊接，分别用酒精将正极波浪板块、负极波浪板块和极耳连接块的焊接表面进行擦试，然后再通过焊接机分别将正极波浪板块的侧边和负极波浪板块的侧边与极耳连接块的一端重合固定后进行焊接；
S5、焊接品质检测，通过外观检查来识别波浪块侧壁与极耳连接块之间的焊接缺，根据焊接缺陷的判定标准进行合格品与不合格品分类，再取一定数量的合格品进行内部检查，确认波浪块与极耳之间的焊接强度。
优选的，步骤1中所述的正极金属带为铝制金属带，负极金属带为铜制金属带，胶片为黑胶片，黑胶片是由黑色素、PP和PE组成。
优选的，步骤S2中所述由于热压设备受热传递的限制决定极耳胶的结构，必须使用两层或两层以上的胶片，且金属面的熔点须不高于外表面的熔点。
优选的，步骤3中所述的正极波浪板块和负极波浪板块的调试长度均为175mm，正极波浪板块单层调试宽度为0.7mm，负极波浪板块单层调试宽度为1mm，正极双层调试宽度为0.8mm，负极双层调试宽度为1.2mm。
优选的，步骤4中所述的擦试方式为使用无尘布沾取酒精液体，在焊接的表面以同一方向擦试，且擦试次数至少为两次。
优选的，步骤4中所述的连接块的焊接面长和宽分别大于波浪块侧壁的长和宽的1-2mm，使波浪块的侧壁与连接块的一端重合度达到98％以上，且焊接前需调整激光焊接设备的焊接功率、焊接速度、离焦量以及焊接频率的数值。
优选的，步骤5所述的焊接缺陷主要包括咬边、夹渣、焊瘤、烧穿、气孔、裂纹和未焊透的缺陷。
优选的，步骤5中所述的外部检查是借助检查仪器将焊接位置进行放大，再通过放大后的图面识别焊接缺陷，有任意一种缺陷不合格均判定为不合格品，所有缺陷均合格时判定为合格品。
优选的，步骤5中所述的内部检查内部检查是取合格品使用拉力测试机破坏性检测波浪块与极耳连接块之间的焊接强度，焊接强度判定标准为观察极耳剥离的最大拉力值以及极耳在极耳连接块上的残留面积，一般极耳残留物必须≥80％。
本发明提出的一种软包电芯的极耳焊接方法，与现有技术相比，具有以下优点：
1、本发明充分利用波浪块侧壁与极耳连接块的重合面积，增加焊接的有效面积，将原有的直线式焊接轨迹改进为正弦波的焊接轨迹，增加焊接的总体直线长度，在保证增加焊接长度的同时，保证焊接的深度，即增加电芯极耳与连接块之间的结构强度，极耳固定更加牢固；
2、本发明通过波浪块侧壁与极耳连接块的焊接面积的增加，提升了电芯极耳的过流面积，在相同功耗的情况下极大的提升电池包的安全程度；
3、本发明通过提升了电芯极耳的过流面积，还可降低电芯间的温度差异，一定程度上延长了电池寿命，提升了电池组性能。
附图说明
图1为本发明软包电芯的极耳焊接方法的工艺流程图；
图2为本发明软包电芯的极耳焊接方法的极耳焊接面示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，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。此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。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。
实施例1
本发明提供了如图所示的一种软包电芯的极耳焊接方法，包括如下步骤；
S1、备料，通过裁切设备将正极金属带、负极金属带和胶片分别裁切成相同的尺寸，然后将裁切后正极金属带、负极金属带和胶片以两个胶片之间放置一片金属带的方式堆叠，分别加工成正极待成型板块和负极待成型板块；
S2、极耳成型，通过热压设备分别将备料中的正极待成型板块和负极待成型板块热压，加压时热传递方式为温度从胶片的表面向中间，再向内表面，再传递给金属带，最终必须使金属表面的温度高于胶片内表面的熔点，在一定压力和时间下与金属表面粘合，分别加工成正极待塑形板块和负极待塑形板块；
S3、极耳塑形，通过折弯设备分别将正极待塑形板块和负极待塑形板块加工成正弦波式的正极波浪板块和负极波浪板块；
S4、极耳焊接，分别用酒精将正极波浪板块、负极波浪板块和极耳连接块的焊接表面进行擦试，然后再通过焊接机分别将正极波浪板块的侧边和负极波浪板块的侧边与极耳连接块的一端重合固定后进行焊接；
S5、焊接品质检测，通过外观检查来识别波浪块侧壁与极耳连接块之间的焊接缺，根据焊接缺陷的判定标准进行合格品与不合格品分类，再取一定数量的合格品进行内部检查，确认波浪块与极耳之间的焊接强度；
其中，步骤1中的正极金属带为铝制金属带，负极金属带为铜制金属带，胶片为黑胶片，黑胶片是由黑色素、PP和PE组成，黑色素的熔点66℃，PE熔点为105℃，PP的熔点为137℃；
其中，步骤S2中由于热压设备受热传递的限制决定极耳胶的结构，必须使用两层或两层以上的胶片，且金属面的熔点须不高于外表面的熔点；
其中，步骤3中的正极波浪板块和负极波浪板块的调试长度均为175mm，正极波浪板块单层调试宽度为0.7mm，负极波浪板块单层调试宽度为1mm，正极双层调试宽度为0.8mm，负极双层调试宽度为1.2mm；
其中，步骤4中的擦试方式为使用无尘布沾取酒精液体，在焊接的表面以同一方向擦试，且擦试次数至少为两次，便于将波浪块和极耳连接块的焊接面残留的胶擦除，增加极耳连接块与波浪块侧壁之间的焊接强度；
其中，步骤4中的连接块的焊接面长和宽分别大于波浪块侧壁的长和宽的1-2mm，使波浪块的侧壁与连接块的一端重合度达到98％以上，且焊接前需调整激光焊接设备的焊接功率、焊接速度、离焦量以及焊接频率的数值；
其中，步骤5的焊接缺陷主要包括咬边、夹渣、焊瘤、烧穿、气孔、裂纹和未焊透的缺陷；
其中，步骤5中的外部检查是借助检查仪器将焊接位置进行放大，再通过放大后的图面识别焊接缺陷，有任意一种缺陷不合格均判定为不合格品，所有缺陷均合格时判定为合格品，焊接缺陷的判定标准为：
Figure BDA0002519476040000051
Figure BDA0002519476040000061
其中，步骤5中的内部检查内部检查是取合格品使用拉力测试机破坏性检测波浪块与极耳连接块之间的焊接强度，焊接强度判定标准为观察极耳剥离的最大拉力值以及极耳在极耳连接块上的残留面积，一般极耳残留物必须≥80％，因拉力测试为破坏性检验焊接强度，故内部检查主要是针对首件进行检查，检查数量至少为一个。
实施例2
以下是发明人给出的具体实施例，需要说明的是，实施例是本发明较优的例子，用于对比的案例为原始的极耳直线式轨迹焊接的过流面积
Figure BDA0002519476040000062
从上表以及附图2可以看出，与原始直线式焊接方式相比，采用本发明中正弦波的焊接轨迹进行焊接，无论是单层过流面积还是双层过流面积都有明显的增加，在相同功耗的情况下极大的提升了电池包的安全程度，同时还可降低电芯间的温度差异，一定程度上延长了电池寿命，提升了电池组性能。
综上：本发明提供的一种软包电芯的极耳焊接方法，在对极耳加工时先对金属带和胶片进行相同尺寸的裁切，再通过热压设备以两片胶片之间放置一片金属带方式堆叠的待成型板块进行热压，使之形成待塑形板块，再通过折弯设备将待成型板块折弯成正弦波式的波浪板块，然后充分利用波浪板块侧壁与极耳连接块的重合面积，增加焊接的有效面积，使焊接轨迹呈正弦波的轨迹，增加焊接的总体直线长度，在保证增加焊接长度的同时，保证焊接的深度，即增加电芯极耳与连接块之间的结构强度，极耳固定更加牢固，与原始直线式焊接方式相比，采用本发明中正弦波的焊接轨迹进行焊接，无论是单层过流面积还是双层过流面积都有明显的增加，在相同功耗的情况下极大的提升了电池包的安全程度，同时还可降低电芯间的温度差异，一定程度上延长了电池寿命，提升了电池组性能。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种软包电芯的极耳焊接方法，其特征在于：包括如下步骤：
S1、备料，通过裁切设备将正极金属带、负极金属带和胶片分别裁切成相同的尺寸，然后将裁切后正极金属带、负极金属带和胶片以两个胶片之间放置一片金属带的方式堆叠，分别加工成正极待成型板块和负极待成型板块；
S2、极耳成型，通过热压设备分别将备料中的正极待成型板块和负极待成型板块热压，加压时热传递方式为温度从胶片的表面向中间，再向内表面，再传递给金属带，最终必须使金属表面的温度高于胶片内表面的熔点，在一定压力和时间下与金属表面粘合，分别加工成正极待塑形板块和负极待塑形板块；
S3、极耳塑形，通过折弯设备分别将正极待塑形板块和负极待塑形板块加工成正弦波式的正极波浪板块和负极波浪板块；
S4、极耳焊接，分别用酒精将正极波浪板块、负极波浪板块和极耳连接块的焊接表面进行擦试，然后再通过焊接机分别将正极波浪板块的侧边和负极波浪板块的侧边与极耳连接块的一端重合固定后进行焊接；
S5、焊接品质检测，通过外观检查来识别波浪块侧壁与极耳连接块之间的焊接缺，根据焊接缺陷的判定标准进行合格品与不合格品分类，再取一定数量的合格品进行内部检查，确认波浪块与极耳之间的焊接强度。
2.根据权利要求1所述的一种软包电芯的极耳焊接方法，其特征在于：步骤1中所述的正极金属带为铝制金属带，负极金属带为铜制金属带，胶片为黑胶片，黑胶片是由黑色素、PP和PE组成。
3.根据权利要求1所述的一种软包电芯的极耳焊接方法，其特征在于：步骤S2中所述由于热压设备受热传递的限制决定极耳胶的结构，必须使用两层或两层以上的胶片，且金属面的熔点须不高于外表面的熔点。
4.根据权利要求1所述的一种软包电芯的极耳焊接方法，其特征在于：步骤3中所述的正极波浪板块和负极波浪板块的调试长度均为175mm，正极波浪板块单层调试宽度为0.7mm，负极波浪板块单层调试宽度为1mm，正极双层调试宽度为0.8mm，负极双层调试宽度为1.2mm。
5.根据权利要求1所述的一种软包电芯的极耳焊接方法，其特征在于：步骤4中所述的擦试方式为使用无尘布沾取酒精液体，在焊接的表面以同一方向擦试，且擦试次数至少为两次。
6.根据权利要求1所述的一种软包电芯的极耳焊接方法，其特征在于：步骤4中所述的连接块的焊接面长和宽分别大于波浪块侧壁的长和宽的1-2mm，使波浪块的侧壁与连接块的一端重合度达到98％以上，且焊接前需调整激光焊接设备的焊接功率、焊接速度、离焦量以及焊接频率的数值。
7.根据权利要求1所述的一种软包电芯的极耳焊接方法，其特征在于：步骤5所述的焊接缺陷主要包括咬边、夹渣、焊瘤、烧穿、气孔、裂纹和未焊透的缺陷。
8.根据权利要求1所述的一种软包电芯的极耳焊接方法，其特征在于：步骤5中所述的外部检查是借助检查仪器将焊接位置进行放大，再通过放大后的图面识别焊接缺陷，有任意一种缺陷不合格均判定为不合格品，所有缺陷均合格时判定为合格品。
9.根据权利要求1所述的一种软包电芯的极耳焊接方法，其特征在于：步骤5中所述的内部检查内部检查是取合格品使用拉力测试机破坏性检测波浪块与极耳连接块之间的焊接强度，焊接强度判定标准为观察极耳剥离的最大拉力值以及极耳在极耳连接块上的残留面积，一般极耳残留物必须≥80％。
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