CN112453735A - 一种极耳焊接方法、电池制造方法及电池 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种极耳焊接方法、电池制造方法及电池，属于电池技术领域，该极耳焊接方法包括将多片层叠的正极耳和多片层叠的负极耳均采用超声波焊接焊合，超声波焊接采用的超声波焊头的焊齿高度为0.2mm以下；将焊合后的正极耳和负极耳均与盖板采用激光焊接连接。能够使得焊合的正极耳和负极耳外形平整，从而能够避免出现正极耳与盖板、负极耳与盖板之间通过激光焊接的虚焊问题，也即正极耳和负极耳均能够与盖板直接焊接，相比现有技术，能够省去连接片，从而能够避免连接片的使用增加锂电池的重量且占用电池有效空间的问题，而且省去了极耳整形的操作，减少了加工工序，有利于节省加工成本。
Description
技术领域
本发明涉及电池技术领域，尤其涉及一种极耳焊接方法、电池制造方法及电池。
背景技术
焊接工序作为锂电池制造过程中的重要工序，被应用于锂电池的正负极耳以及电池壳等多个位置的焊接，任何焊接接头的缺陷都将影响锂电池性能的一致性。
在锂电池的正负极耳和盖板之间的焊接工序中应用较普遍的是激光焊接工艺，在实际焊接过程中，由于极耳不平整的原因，会存在焊接不牢固甚至虚焊等问题。现有技术中，为了保持极耳与盖板之间连接的稳定性，目前正负极耳通过连接片焊接连接盖板，但是连接片的使用导致锂电池的中重量增加，且占用了电池的有效空间，既降低了电池的质量比能量，同时壳体内部的有效能量体积降低，不利于电池能量密度的提升。
发明内容
本发明的目的在于提供一种极耳焊接方法、电池制造方法及电池，以解决现有技术中存在的连接片的使用导致锂电池的中重量增加，且占用了电池的有效空间的问题。
如上构思，本发明所采用的技术方案是：
一种极耳焊接方法，包括：
将多片层叠的正极耳和多片层叠的负极耳均采用超声波焊接焊合，所述超声波焊接采用的超声波焊头的焊齿高度为0.2mm以下，优选为0.1mm；
将焊合后的所述正极耳和焊合后的所述负极耳均与盖板采用激光焊接连接。
进一步地，多片层叠的所述正极耳焊接时，所述超声波焊接的焊接频率为20.28KHz，焊接振幅为70％，焊接时间为162ms，焊接能量为207J，焊接最大功率为3428W。
进一步地，多片层叠的所述负极耳焊接时，所述超声波焊接的焊接频率20.28KHz，焊接振幅为70％，焊接时间为162ms，焊接能量为550J，焊接最大功率为3428W。
进一步地，所述激光焊接的焊接速度为170mm/s，焊合后的所述正极耳与所述盖板焊接时，所述激光焊接的功率百分比为34.00；所述焊合后的所述负极耳与所述盖板焊接时，所述激光焊接的功率百分比为44.00。
进一步地，所述激光焊接的关闭延时为4000微秒，结束延时为2000微秒，拐角延时为61微秒。
进一步地，焊合后的所述正极耳与所述盖板、焊合后的所述负极耳与所述盖板经激光焊接形成的焊缝均为直焊缝，所述直焊缝的宽度为1mm，长度为10mm。
进一步地，焊合后的所述正极耳和焊合后的所述负极耳均与所述盖板焊接形成三条所述直焊缝。
进一步地，所述超声波焊头焊印面积为10mm×30mm，所述超声波焊头的焊印表面不规则分布有多个所述焊齿。
为实现上述目的，本发明还提供一种电池制造方法，包括上述任一方案中的极耳焊接方法。
为实现上述目的，本发明还提供一种电池，采用上述电池制造方法制成。
本发明的有益效果为：
本发明提出的极耳焊接方法、电池制造方法及电池，该极耳焊接方法包括将多片层叠的正极耳和多片层叠的负极耳均采用超声波焊接焊合，超声波焊接采用的超声波焊头的焊齿高度为0.2mm以下；将焊合后的正极耳和负极耳均与盖板采用激光焊接连接。通过使得多片层叠的正极耳和多片层叠的负极耳均采用超声波焊接，并且焊齿高度为0.2mm以下，从而能够使得焊合的正极耳和负极耳外形平整，从而能够避免出现正极耳与盖板、负极耳与盖板之间通过激光焊接的虚焊问题，也即正极耳和负极耳均能够与盖板直接焊接，相比现有技术，能够省去连接片，从而能够避免连接片的使用增加锂电池的重量且占用电池有效空间的问题，而且省去了极耳整形的操作，减少了加工工序，有利于节省加工成本。
附图说明
图1是本发明提供的极耳焊接方法的流程图；
图2a为本发明的极耳焊接方法对层叠的负极耳超声焊接后的效果图；
图2b为本发明的极耳焊接方法将负极耳与盖板激光焊接后的效果图；
图3a为本发明的极耳焊接方法对层叠的正极耳超声焊接后的效果图；
图3b为本发明的极耳焊接方法将正极耳与盖板激光焊接后的效果图；
图4a为本发明的极耳焊接方法在极耳上所产生的焊齿的效果图；
图4b为仅采用传统超声焊接在极耳上所产生的焊齿的效果图；
图5a为本发明的极耳焊接方法在将正极耳(铝)与盖板焊接后将盖板与正极耳分开后盖板上残留的焊印图；
图5b为本发明的极耳焊接方法在将负极耳(铜)与盖板焊接后将盖板与负极耳分开后盖板上残留的焊印图。
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，下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部。
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。
在本实施例的描述中，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。
如图1所示，本实施例提供一种极耳焊接方法，该极耳焊接方法包括：将多片层叠的正极耳和多片层叠的负极耳均采用超声波焊接焊合，超声波焊接采用的超声波焊头的焊齿高度为0.2mm以下，优选为0.1mm；将焊合后的正极耳和负极耳均与盖板采用激光焊接连接。
进一步地，超声波焊头焊印面积为10mm×30mm，具体地，在本实施例中，超声波焊头的焊印表面为长方形面，焊印表面的宽度为10mm，长度为30mm，因此超声波焊头的焊印面积为10mm×30mm。此外，超声波焊头的焊印表面不规则的分布有多个上述焊齿。
需要说明的是，超声波焊接是利用高频振动传递到两个需焊接的物体表面，在加压的情况下，使两个物体表面相互摩擦而形成分子层之间的融合。本实施中，多片层叠的正极耳和多片层叠的负极耳均采用超声波焊接，并且焊齿高度的为0.2mm以下，优选为0.1mm，从而能够使得焊合的正极耳和负极耳外形平整，进而能够避免出现正极耳与盖板、负极耳与盖板之间通过激光焊接的虚焊问题，也即正极耳和负极耳均能够与盖板直接焊接，相比现有技术，能够省去连接片，从而能够避免连接片的使用增加锂电池的重量且占用电池有效空间的问题，而且省去了极耳整形的操作，减少了加工工序，有利于节省加工成本。
具体地，在本实施例中，多片层叠的正极耳焊接时，超声波焊接的焊接频率为20.28KHz，焊接振幅为70％，焊接时间为162ms，焊接能量为207J，焊接最大功率为3428W。而多片层叠的负极耳焊接时，超声波焊接的焊接频率为20.28KHz，焊接振幅为70％，焊接时间为162ms，焊接能量为550J，焊接最大功率为3428W。采用上述焊接参数，可以实现多层极耳的焊接，能够有效确保极耳的焊接质量。
具体地，在本实施例中，正极耳与盖板焊接时，激光焊接的焊接速度为170mm/s,激光焊接的关闭延时为4000微秒，结束延时为2000微秒，拐角延时为61微秒，激光焊接的功率百分比为34.00。而负极耳与盖板焊接时，激光焊接的焊接速度为170mm/s,激光焊接的关闭延时为4000微秒，结束延时为2000微秒，拐角延时为61微秒，激光焊接的功率百分比为44.00。采用上述焊接参数，可以实现极耳与盖板的焊接，能够有效确保极耳与盖板的焊接质量。
进一步地，在本实施例中，焊合后的正极耳与盖板经激光焊接形成的焊缝为直焊缝，焊合后的负极耳与盖板经激光焊接形成的焊缝为直焊缝。具体地，上述直焊缝的宽度为1mm，长度为10mm。具体地，在本实施例中，焊合后的正极耳和焊合后的负极耳均与盖板焊接形成三条上述直焊缝。当然在其他实施例中，焊合后的正极耳与盖板、焊合后的负极耳与盖板之间焊接形成的焊缝还可以是波浪形焊缝。
综上，本实施例提供的极耳焊接方法，通过将多片层叠的正极耳和多片层叠的负极耳均采用超声波焊接焊合，超声波焊接采用的超声波焊头的焊印面积为10mm×30mm，焊齿高度为0.2mm以下；将焊合后的正极耳和负极耳均与盖板采用激光焊接连接。多片层叠的正极耳和多片层叠的负极耳均采用超声波焊接，并且焊齿高度的为0.2mm以下，从而能够使得焊合的正极耳和负极耳外形平整，从而能够避免出现正极耳与盖板、负极耳与盖板之间通过激光焊接的虚焊问题，也即正极耳和负极耳均能够与盖板直接焊接，相比现有技术，能够省去连接片，从而能够避免连接片的使用增加锂电池的重量且占用电池有效空间的问题，而且省去了极耳整形的操作，减少了加工工序，有利于节省加工成本。
进一步的，请参阅图2a，图2a为本申请极耳焊接方法对负极耳超声焊接后的效果图，其中超声波焊头焊印面积为10mm×30mm，焊齿高度为0.1mm，超声波焊接为平焊方式，超声波焊接的焊接频率为20.28KHz，焊接振幅为70％，焊接时间为162ms，焊接能量为207J，焊接最大功率为3428W，激光焊接的焊接速度为170mm/s,激光焊接的关闭延时为4000微秒，结束延时为2000微秒，拐角延时为61微秒，激光焊接的功率百分比为44.00，由图2a可以看出，焊接后极耳外表较为平整，多片层叠后的极耳外形平整，从而能够避免出现极耳与盖板通过激光焊接的虚焊问题。请参阅图2b，其为将上述焊接后的负极极耳与盖板直接激光焊接，激光焊接的焊接速度为170mm/s,激光焊接的关闭延时为4000微秒，结束延时为2000微秒，拐角延时为61微秒，激光焊接的功率百分比为34.00。
图3a为本发明的极耳焊接方法对正极耳超声焊接后的效果图，图3b为本发明的极耳焊接方法将正极耳与盖板激光焊接后的效果图，图3a和图3b的相关焊接参数与图2a和图2b的相一致。由图3a可以看出，焊接后极耳外表较为平整，多片层叠后的极耳外形平整，从而能够避免出现极耳与盖板通过激光焊接的虚焊问题。
由于上述焊合的正极耳和负极耳外形平整，从而能够避免出现正极耳与盖板、负极耳与盖板之间通过激光焊接的虚焊问题，也即正极耳和负极耳均能够与盖板直接焊接，相比现有技术，能够省去连接片，从而能够避免连接片的使用增加锂电池的重量且占用电池有效空间的问题，而且省去了极耳整形的操作，减少了加工工序，有利于节省加工成本。
请参阅图4a，其为本发明的极耳焊接方法在极耳上所产生的焊齿的效果图，请参阅4b，其为传统超声焊接的极耳上所产生的焊齿的效果图。传统工艺的焊齿沟壑相对较多，平整性较差，在直接采用激光焊接时极易出现虚焊，因此需用使用到连接片以保证焊接牢固性。通过对比图4a和图4b可以看出，本申请在极耳表面产生的焊齿整体平整性相对较高，在后面通过激光焊接时能够避免出现正极耳与盖板、负极耳与盖板之间通过激光焊接的虚焊问题，也即正极耳和负极耳均能够与盖板直接焊接，相比现有技术，能够省去连接片，从而能够避免连接片的使用增加锂电池的重量且占用电池有效空间的问题，而且省去了极耳整形的操作，减少了加工工序，有利于节省加工成本。
请参见图5a及图5b，图5a为将正极耳(铝)与盖板焊接后将盖板与正极耳分开后盖板上残留的焊印图；图5b为将负极耳(铜)与盖板焊接后将盖板与负极耳分开后盖板上残留的焊印图。在焊接位置处，极耳分离时，正极耳的铝箔残留在盖板上的焊接位置处，负极耳的铜箔残留在盖板上的焊接位置处，铝箔和铜箔的焊印残留可以达到100％残留，表明焊接效果非常好，焊接较为牢固，不易出现虚焊。
此外，图2b中的负极耳铜与盖板焊接后焊接拉力108N，图3b中的正极耳铝与盖板焊接后的焊接拉力为126N，表明本申请的极耳焊接方法将极耳与盖板焊接后的焊接拉力满足工艺要求，且大于常规激光焊接拉力的负极70N和正极90N，进一步表明本申请的极耳焊接方法将极耳和盖板直接焊接后焊接较为牢固，不易出现虚焊，且能够省去去连接片，能够避免出现正极耳与盖板、负极耳与盖板之间通过激光焊接的虚焊问题，还能够避免连接片的使用增加锂电池的重量且占用电池有效空间的问题，而且省去了极耳整形的操作，减少了加工工序，有利于节省加工成本。
本实施例还提供一种电池制造方法，包括上述极耳焊接方法。
本实施例还提供一种电池，采用上述电池制造方法制成。
以上实施方式只是阐述了本发明的基本原理和特性，本发明不受上述实施方式限制，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还有各种变化和改变，这些变化和改变都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (10)
1.一种极耳焊接方法，其特征在于，包括：
将多片层叠的正极耳和多片层叠的负极耳均采用超声波焊接焊合，所述超声波焊接采用的超声波焊头的焊齿高度为0.2mm以下，优选为0.1mm；
将焊合后的所述正极耳和焊合后的所述负极耳均与盖板采用激光焊接连接。
2.根据权利要求1所述的极耳焊接方法，其特征在于，多片层叠的所述正极耳焊接时，所述超声波焊接的焊接频率为20.28KHz，焊接振幅为70％，焊接时间为162ms，焊接能量为207J，焊接最大功率为3428W。
3.根据权利要求2所述的极耳焊接方法，其特征在于，多片层叠的所述负极耳焊接时，所述超声波焊接的焊接频率20.28KHz，焊接振幅为70％，焊接时间为162ms，焊接能量为550J，焊接最大功率为3428W。
4.根据权利要求1所述的极耳焊接方法，其特征在于，所述激光焊接的焊接速度为170mm/s，焊合后的所述正极耳与所述盖板焊接时，所述激光焊接的功率百分比为34.00；焊合后的所述负极耳与所述盖板焊接时，所述激光焊接的功率百分比为44.00。
5.根据权利要求4所述的极耳焊接方法，其特征在于，所述激光焊接的关闭延时为4000微秒，结束延时为2000微秒，拐角延时为61微秒。
6.根据权利要求1所述的极耳焊接方法，其特征在于，焊合后的所述正极耳与所述盖板、焊合后的所述负极耳与所述盖板经激光焊接形成的焊缝均为直焊缝，所述直焊缝的宽度为1mm，长度为10mm。
7.根据权利要求6所述的极耳焊接方法，其特征在于，焊合后的所述正极耳和焊合后的所述负极耳均与所述盖板焊接形成三条所述直焊缝。
8.根据权利要求1所述的极耳焊接方法，其特征在于，所述超声波焊头焊印面积为10mm×30mm，所述超声波焊头的焊印表面不规则分布有多个所述焊齿。
9.一种电池制造方法，其特征在于，包括如权利要求1-8任一项所述的极耳焊接方法。
10.一种电池，其特征在于，采用权利要求9所述的电池制造方法制成。
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