CN112518098A - 软包锂离子电池极耳焊接装置及焊接方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种软包锂离子电池极耳焊接装置及焊接方法，其中，软包锂离子电池极耳焊接装置包括电池底座和按压块，电池底座的上表面设有导电柄定位槽和电池凹腔，电池凹腔包括相连的电池主体凹腔和极耳凹腔，极耳凹腔连通于导电柄定位槽与电池主体凹腔之间，极耳凹腔的底壁上设有竖向通孔，以使超声波焊接机的焊座从下向上穿过通孔；按压块设置电池底座的上方，按压块包括基块和与基块固定的多个压爪，其中，基块与电池主体凹腔的部位相对，多个压爪间隔排列且与极耳凹腔相对，两两相邻的压爪之间的间距为焊头的焊接工位。本发明的软包锂离子电池极耳焊接装置能够解决焊接时因材料应力不均而导致的极耳破裂和错位问题，焊接质量好，电池品质高。

Description

软包锂离子电池极耳焊接装置及焊接方法

技术领域

本发明涉及超声波焊接技术领域，尤其是涉及一种软包锂离子电池极耳焊接装置及焊接方法。

背景技术

软包锂离子电池以其安全性能好，重量轻，能力密度高，设计灵活，绿色无污染等优势，广泛地应用在移动电话、笔记本电脑、便携式电动工具、电动自行车、电动汽车等设备中。随着客户对电池产品的要求越来越高，使用在手机及动力汽车上锂离子电池品质日趋严格，其中电芯的极耳焊接牢固与否对电池品质有着重要影响，因此控制电池焊接质量十分关键。

目前，锂离子电池厂家在焊接极耳时，传统的做法是超声波焊接机直接将电芯极耳和导电炳进行焊接(一般在极耳上加保护片)，而极耳由多层极耳组成(30～40层)，焊头和底模合拢时，极耳处于蓬松不紧的状态，焊接本身产生的振动又会使极耳位置发生轻微的偏移，这样焊接时材料应力不均极易造成极耳破裂和错位。因此如何准确将电芯极耳、导电炳、保护片在焊接时保持紧致不动是解决该问题的关键所在。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种软包锂离子电池极耳焊接装置，能够解决焊接时因材料应力不均而导致的极耳破裂和错位问题，焊接质量好，电池品质高。

根据本发明第一方面实施例的软包锂离子电池极耳焊接装置，包括：

电池底座，所述电池底座的上表面设有适于放置导电柄的导电柄定位槽和适于放置软包锂离子电池的电池凹腔，所述电池凹腔包括相连的电池主体凹腔和极耳凹腔，所述极耳凹腔连通于所述导电柄定位槽与所述电池主体凹腔之间，所述极耳凹腔的底壁上设有竖向通孔，以使超声波焊接机的焊座从下向上穿过所述通孔；

按压块，所述按压块设置所述电池底座的上方，所述按压块包括基块和与所述基块固定的多个压爪，其中，所述基块与所述电池主体凹腔的部位相对，多个所述压爪间隔排列且与所述极耳凹腔相对，两两相邻的所述压爪之间的间距为所述超声波焊接机的焊头的焊接工位。

根据本发明的软包锂离子电池极耳焊接装置，在焊接时，按压块的压爪与焊座配合将保护片、堆叠极耳和导电柄压紧压实而保持紧致不动，从而解决现有技术焊接时因材料应力不均而导致的极耳破裂和错位问题，焊接质量好，电池品质高。

根据本发明第一方面的一个实施例，所述按压块为金属按压块。

根据本发明第一方面的一个实施例，所述压爪的自由端的底部设有向下凸出的凸块。

根据本发明第一方面进一步的实施例，所述凸块的下表面为平面。

根据本发明第一方面的一个实施例，所述电池底座上设有多个定位销，多个所述定位销竖向伸出所述电池底座的上表面，相应地，所述按压块上设有与多个所述定位销一一配合的多个销孔。

根据本发明第一方面进一步的实施例，所述定位销有两个，两个所述定位销在所述电池底座上呈斜对角设置，相应地，所述销孔有两个，两个所述销孔在所述基块上呈斜对角设置且与两个所述定位销配合。

根据本发明第一方面的一个实施例，所述电池主体凹腔的壁体上设有多个电池夹爪避让位，多个所述电池夹爪避让位间隔设置。

根据本发明第一方面的一些实施例，所述导电柄定位槽有两个，两个所述导电柄定位槽中的一个为阳极导电柄定位槽且另一个为阴极导电柄定位槽，所述极耳凹腔有两个，两个所述极耳凹腔中的一个为阳极极耳凹腔且另一个为阴极极耳凹腔，所述阳极极耳凹腔连通于所述阳极导电柄定位槽与所述电池主体凹槽之间，所述阴极极耳凹腔连通于所述阴极导电柄定位槽与所述电池主体凹槽之间，所述阳极极耳凹腔的底壁和所述阴极凹腔的底壁上均设有所述通孔；相应地，所述压爪有多个阳极压爪和多个阴极压爪，多个所述阳极压爪间隔排列且与所述阳极极耳凹腔相对，多个所述阴极压爪间隔排列且与所述阴极极耳凹腔相对。

本发明第二方面还提出了如上述任意一个第一方面实施例的所述软包锂离子电池极耳焊接装置的焊接方法。

根据本发明第二方面实施例的所述软包锂离子电池极耳焊接装置的焊接方法，包括如下步骤：

使超声波焊接机上的焊座从下向上穿过所述通孔，直至所述焊座的顶端面到达所述极耳凹腔的底部位置；

将导电柄放置在所述导电柄定位槽中，并使所述导电柄的一部分横向伸入所述通孔中并使所述导电柄的所述一部分支撑在所述焊座的顶端面上，将软包锂离子电池放置在所述电池凹腔中，并使所述软包锂离子电池上的堆叠极耳中最下一个极耳的下表面与所述导电柄的所述一部分的上表面接触，在所述堆叠极耳中最上一个极耳的上表面上放置好保护片，将所述按压块放置在所述软包锂离子电池上，使得所述基块压紧在所述软包锂离子电池主体的上方，同时使得多个所述压爪压在所述保护片的上表面上，从而利用所述按压块的自重来将保护片、堆叠极耳和导电柄压紧；

将所述超声波焊接机的焊头放置在两两相邻的所述压爪之间的间距中，利用所述焊头释放的超声波能量将所述保护片、所述堆叠极耳和所述导电柄焊接固定在一起。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为本发明第一方面实施例的软包锂离子电池极耳焊接装置在超声波焊接机上的一个方位状态示意图。

图2为本发明第一方面实施例的软包锂离子电池极耳焊接装置在超声波焊接机上的另一个方位状态示意图。

图3为本发明第一方面实施例的软包锂离子电池极耳焊接装置装放软包离子电池、导电柄及保护片的一个爆炸示意图。

图4为本发明第一方面实施例的软包锂离子电池极耳焊接装置装放软包离子电池、导电柄及保护片的另一个爆炸示意图。

图5为图4中的A处放大示意图。

图6为本发明第一方面实施例的软包锂离子电池极耳焊接装置装放软包离子电池、导电柄及保护片后的示意图。

附图标记：

软包锂离子电池极耳焊接装置1000

超声波焊接机1 焊座11 焊头12

电池底座2 定位销21 电池夹爪避让位22 通孔23

导电柄定位槽24

阳极导电柄定位槽241 阴极导电柄定位槽242

电池凹腔25

电池主体凹腔251

极耳凹腔252

阳极极耳凹腔2521 阴极极耳凹腔2522

按压块3

基块31

通槽311 销孔312

压爪32

阳极压爪321 阴极压爪322

凸块323

软包锂离子电池4

电池主体41 导电柄42 保护片43

堆叠极耳44

阳极堆叠极耳441 阴极堆叠极耳442

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，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，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

下面结合图1至图6来描述根据本发明第一方面实施例的软包锂离子电池极耳焊接装置1000。

如图1至图6所示，根据本发明第一方面实施例的软包锂离子电池极耳焊接装置1000，包括电池底座2和按压块3，电池底座2的上表面设有适于放置导电柄42的导电柄定位槽24和适于放置软包锂离子电池4的电池凹腔25，电池凹腔25包括相连的电池主体凹腔251和极耳凹腔252，极耳凹腔252连通于导电柄定位槽24与电池主体凹腔 251之间，极耳凹腔252的底壁上设有竖向通孔23，以使超声波焊接机1的焊座11从下向上穿过通孔23；按压块3设置电池底座2的上方，按压块3包括基块31和与基块 31固定的多个压爪32，其中，基块31与电池主体凹腔251的部位相对，多个压爪32 间隔排列且与极耳凹腔252相对，两两相邻的压爪32之间的间距为超声波焊接机1的焊头12的焊接工位。

根据本发明第一方面实施例的软包锂离子电池极耳焊接装置1000，工作过程为：使超声波焊接机1上的焊座11从下向上穿过通孔23，直至焊座11的顶端面到达极耳凹腔252的底部位置，将导电柄42放置在导电柄定位槽24中，导电柄42的一部分横向伸入通孔23中并使导电柄42的一部分支撑在焊座11的顶端面上，将软包锂离子电池4放置在电池凹腔25中，并使软包锂离子电池4上的堆叠极耳44中最下一个极耳的下表面与导电柄42的一部分的上表面接触，在堆叠极耳44中最上一个极耳的上表面上放置好保护片43，将按压块3放置在软包锂离子上，使得基块31压紧在软包锂离子电池4主体的上方，同时使得多个压爪32压在保护片43的上表面上，从而利用按压块3的自重来将保护片43、堆叠极耳44和导电柄42压紧压实而保持紧致不动；然后，将超声波焊接机1的焊头12放置在两两相邻的压爪32之间的间距中，利用焊头12释放的超声波能量将保护片43、堆叠极耳44和导电柄42焊接固定在一起。由于保护片43、堆叠极耳44和导电柄42在焊接过程中被压紧压实而保持紧致不动，材料受力相对均匀，减少了极耳焊裂情况的发生，提升了优率。

根据本发明第一方面的软包锂离子电池极耳焊接装置1000，在焊接时，按压块3的压爪32与焊座11配合将保护片43、堆叠极耳44和导电柄42压紧压实而保持紧致不动，从而解决现有技术焊接时因材料应力不均而导致的极耳破裂和错位问题，焊接质量好，电池品质高。

如图1、图3至图6所示，根据本发明第一方面的一个实施例，按压块3为金属按压块3。可以理解的是，金属块质量较重，按压块3可以通过自重压紧保护片43、堆叠极耳44 和导电柄42，不需要额外增加按压装置，能够降低成本。

进一步的，按压块3的基块31上开有通槽311，可以降低按压块3的重量，在保证按压块3的压爪32能压紧压实保护片43、堆叠极耳44和导电柄42的情况下，实现软包锂离子电池极耳焊接装置1000的轻量化。

如图3至图5所示，根据本发明第一方面的一个实施例，压爪32的自由端的底部设有向下凸出的凸块323。可以理解的是，压爪32的自由端的底部设有向下凸出的凸块323，多个凸块323可以按压在保护片43上，固定保护片43位置及压紧压实保护片43、堆叠极耳44和导电柄42。

根据本发明第一方面进一步的实施例，凸块323的下表面为平面。可以理解的是，凸块323的下表面为平面，使得凸块323下表面与保护片43的接触面积大，按压紧密，且避免凸块323下表面凹凸不平使得保护片43及堆叠极耳44受力不均导致极耳破裂和错位。

如图3和图4所示，根据本发明第一方面的一个实施例，电池底座2上设有多个定位销21，多个定位销21竖向伸出电池底座2的上表面，相应地，按压块3上设有与多个定位销21一一配合的多个销孔312。可以理解的是，可以使按压块3方便快速地定位安装在电池底座2上，限制按压块3移位，从而使得软包锂离子电池4被准确固定在电池底座2与按压块3间，避免软包锂离子电池4移动导致堆叠极耳44在焊接过程中移动导致极耳破裂和错位。

需要说明的是，电池底座2与按压块3的固定方式不限于定位销21与销孔312固定。

如图3和图4所示，根据本发明第一方面进一步的实施例，定位销21有两个，两个定位销21在电池底座2上呈斜对角设置，相应地，销孔312有两个，两个销孔312在基块31 上呈斜对角设置且与两个定位销21配合。可以理解的是，可以使按压块3方便快速地定位安装在电池底座2上，限制按压块3移位，从而使得软包锂离子电池4被准确固定在电池底座2与按压块3间，避免软包锂离子电池4移动导致堆叠极耳44在焊接过程中移动导致极耳破裂和错位。在一些其他的实施例中，定位销21与销孔312的数量可以为其他的数量。

如图1至图4及图6所示，根据本发明第一方面的一个实施例，电池主体凹腔251 的壁体上设有多个电池夹爪避让位22，多个电池夹爪避让位22间隔设置。可以理解的是，在利用电池夹爪装卸软包锂离子电池4和按压块3的过程中，电池夹爪避让位22 可以使得电池夹爪方便地将软包锂离子电池4放置在电池凹腔25中、将软包锂离子电池4从电池凹腔25中取出、将按压块3安装在电池底座2上或将按压块3从电池底座2 上取下；多个电池夹爪避让位22间隔设置使得电池夹爪能够稳定的抓取软包离子电池和按压块3。

如图3所示，根据本发明第一方面的一些实施例，导电柄定位槽24有两个，两个导电柄定位槽24中的一个为阳极导电柄定位槽241且另一个为阴极导电柄定位槽242，极耳凹腔252有两个，两个极耳凹腔252中的一个为阳极极耳凹腔2521且另一个为阴极极耳凹腔2522，阳极极耳凹腔2521连通于阳极导电柄定位槽241与电池主体41凹槽之间，阴极极耳凹腔2522连通于阴极导电柄定位槽242与电池主体41凹槽之间，阳极极耳凹腔2521的底壁和阴极凹腔的底壁上均设有通孔23；相应地，压爪32有多个阳极压爪321和多个阴极压爪322，多个阳极压爪321间隔排列且与阳极极耳凹腔2521相对，多个阴极压爪322间隔排列且与阴极极耳凹腔2522相对。可以理解的是，软包锂离子电池4有正负两极，软包锂离子电池4的阳极堆叠极耳441和阴极堆叠极耳极耳442都分别与保护片43与导电柄42焊接，两个导电柄42分别放置在阳极导电柄定位槽241 和阴极导电柄定位槽242中，阳极堆叠极耳441与阴极堆叠极耳442分别放置在阳极极耳凹腔2521和阴极极耳凹腔2522中；超声波焊接机1上的焊座11从下向上分别穿过阳极极耳凹腔2521的底壁和阴极极耳凹腔2552的底壁上的通孔23，直至焊座11的顶端面分别到达阳极极耳凹腔2521和阴极极耳凹腔2522中的底部位置；多个阳极压爪321 和多个阴极压爪322分别压紧阳极堆叠极耳441和阴极堆叠极耳442。

本发明第二方面还提出了如上述任意一个第一方面实施例的软包锂离子电池极耳焊接装置1000的焊接方法。

根据本发明第二方面实施例的软包锂离子电池极耳焊接装置1000的焊接方法，包括如下步骤：

使超声波焊接机1上的焊座11从下向上穿过通孔23，直至焊座11的顶端面到达极耳凹腔252的底部位置，通过焊座来支撑待焊材料，如导电柄、堆叠极耳及保护片。

将导电柄42放置在导电柄定位槽24中，并使导电柄42的一部分横向伸入通孔23中并使导电柄42的一部分支撑在焊座11的顶端面上，将软包锂离子电池4放置在电池凹腔25中，并使软包锂离子电池4上的堆叠极耳44中最下一个极耳的下表面与导电柄 42的一部分的上表面接触，在堆叠极耳44中最上一个极耳的上表面上放置好保护片43，将按压块3放置在软包锂离子电池4上，使得基块31压紧在软包锂离子电池4主体的上方，同时使得多个压爪32压在保护片43的上表面上，从而利用按压块3的自重来将保护片43、堆叠极耳44和导电柄42压紧，保证保护片43、堆叠极耳44和导电柄42 压紧压实而保持紧致不动。

将超声波焊接机1的焊头12放置在两两相邻的压爪32之间的间距中，利用焊头12释放的超声波能量将保护片43、堆叠极耳44和导电柄42焊接固定在一起，由于保护片 43、堆叠极耳44和导电柄42在焊接过程中被压紧压实而保持紧致不动，材料应力相对均匀，减少了极耳焊裂，提升了优率。

根据本发明第二方面的软包锂离子电池极耳焊接装置1000的焊接方法，利用按压块3的压爪32与焊座11配合将保护片43、堆叠极耳44和导电柄42压紧压实而保持紧致不动，从而解决现有技术中焊接时因材料应力不均而导致的极耳破裂和错位问题，焊接质量好，电池品质高。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨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，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (9)

1.一种软包锂离子电池极耳焊接装置，其特征在于，包括：

电池底座，所述电池底座的上表面设有适于放置导电柄的导电柄定位槽和适于放置软包锂离子电池的电池凹腔，所述电池凹腔包括相连的电池主体凹腔和极耳凹腔，所述极耳凹腔连通于所述导电柄定位槽与所述电池主体凹腔之间，所述极耳凹腔的底壁上设有竖向通孔，以使超声波焊接机的焊座从下向上穿过所述通孔；

按压块，所述按压块设置所述电池底座的上方，所述按压块包括基块和与所述基块固定的多个压爪，其中，所述基块与所述电池主体凹腔的部位相对，多个所述压爪间隔排列且与所述极耳凹腔相对，两两相邻的所述压爪之间的间距为所述超声波焊接机的焊头的焊接工位。

2.根据权利要求1所述的软包锂离子电池极耳焊接装置，其特征在于，所述按压块为金属按压块。

3.根据权利要求1所述的软包锂离子电池极耳焊接装置，其特征在于，所述压爪的自由端的底部设有向下凸出的凸块。

4.根据权利要求3所述的软包锂离子电池极耳焊接装置，其特征在于，所述凸块的下表面为平面。

5.根据权利要求1所述的软包锂离子电池极耳焊接装置，其特征在于，所述电池底座上设有多个定位销，多个所述定位销竖向伸出所述电池底座的上表面，相应地，所述按压块上设有与多个所述定位销一一配合的多个销孔。

6.根据权利要求5所述的软包锂离子电池极耳焊接装置，其特征在于，所述定位销有两个，两个所述定位销在所述电池底座上呈斜对角设置，相应地，所述销孔有两个，两个所述销孔在所述基块上呈斜对角设置且与两个所述定位销配合。

7.根据权利要求1所述的软包锂离子电池极耳焊接装置，其特征在于，所述电池主体凹腔的壁体上设有多个电池夹爪避让位，多个所述电池夹爪避让位间隔设置。

8.根据权利要求1-7中任意一项所述的软包锂离子电池极耳焊接装置，其特征在于，所述导电柄定位槽有两个，两个所述导电柄定位槽中的一个为阳极导电柄定位槽且另一个为阴极导电柄定位槽，所述极耳凹腔有两个，两个所述极耳凹腔中的一个为阳极极耳凹腔且另一个为阴极极耳凹腔，所述阳极极耳凹腔连通于所述阳极导电柄定位槽与所述电池主体凹槽之间，所述阴极极耳凹腔连通于所述阴极导电柄定位槽与所述电池主体凹槽之间，所述阳极极耳凹腔的底壁和所述阴极凹腔的底壁上均设有所述通孔；相应地，所述压爪有多个阳极压爪和多个阴极压爪，多个所述阳极压爪间隔排列且与所述阳极极耳凹腔相对，多个所述阴极压爪间隔排列且与所述阴极极耳凹腔相对。

9.一种如权利要求1-8中任意一项所述的软包锂离子电池极耳焊接装置的焊接方法，其特征在于，包括如下步骤：

使超声波焊接机上的焊座从下向上穿过所述通孔，直至所述焊座的顶端面到达所述极耳凹腔的底部位置；

将导电柄放置在所述导电柄定位槽中，并使所述导电柄的一部分横向伸入所述通孔中并使所述导电柄的所述一部分支撑在所述焊座的顶端面上，将软包锂离子电池放置在所述电池凹腔中，并使所述软包锂离子电池上的堆叠极耳中最下一个极耳的下表面与所述导电柄的所述一部分的上表面接触，在所述堆叠极耳中最上一个极耳的上表面上放置好保护片，将所述按压块放置在所述软包锂离子电池上，使得所述基块压紧在所述软包锂离子电池主体的上方，同时使得多个所述压爪压在所述保护片的上表面上，从而利用所述按压块的自重来将保护片、堆叠极耳和导电柄压紧；

将所述超声波焊接机的焊头放置在两两相邻的所述压爪之间的间距中，利用所述焊头释放的超声波能量将所述保护片、所述堆叠极耳和所述导电柄焊接固定在一起。

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