CN112952309A - 一种锂电池焊接封口用铝钉的强韧化处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种锂电池焊接封口用铝钉的强韧化处理方法，对方形铝壳锂离子动力电池焊接封口用铝钉进行脉冲磁场一定时间内的持续处理，而后放入液氮罐中进行一定时间的低温深冷处理，采用脉冲磁场与深冷相耦合的工艺对铝钉及铝合金进行物理场改性处理，在保持铝钉成分及原始尺寸不变的基础上，通过调整铝钉及合金微观组织结构，使铝钉及铝合金的强度得到提高，焊接时，降低由于高的焊接功率导致焊穿铝钉的风险，达到提高焊接效率的目的。
Description
技术领域
本发明涉及动力电池模组技术领域，具体涉及一种锂电池焊接封口用铝钉的强韧化处理方法。
背景技术
近年来，锂离子动力电池作为一种新型高能电池，与铅酸、镉镍等电池相比，具有循环寿命长、能量密度大、工作电压高、充电速度快、工作温度范围宽、重量轻、体积小等优点，已广泛应用于移动电话、笔记本电脑、电动工具等领域，并且其应用范围越来越广泛。随着世界范围内车用汽油等资源的日益紧缺，对电动汽车技术有了更高的期待与追求，而车载动力电池的性能对电动汽车的整体性能有着很大的影响，这也对电动汽车车载动力电池提出了更高的要求。
目前，方形动力锂离子电池采用铝材质壳体，注液后需对注液孔进行铝钉焊接封装，由于注液后电解液污染注液孔、焊接参数波动大、铝钉整体质量的参差不齐及铝钉与注液孔匹配度差异大等因素的影响，在实际的铝钉焊接封装过程中，铝钉被焊穿的情况经常发生，其中，铝钉强度低，焊接功率大引起的焊穿异常也时有发生，因此，急待研究一种一定范围内提高方形铝壳锂离子动力电池焊接封口用铝钉强度的处理方法，使得焊接封口效率提高，降低焊接焊穿率。
从现有的技术来看，一方面，提高铝钉的焊接效果，主要是从减少注液后电解液对注液孔的污染程度，另一方面，提高铝钉的强度主要通过添加合金元素、形变处理、热处理等。经文献检索发现：现有减少注液后电解液对注液孔污染的程度的专利有：中国专利CN201710929290.1：一种电池注液口残留电解液晶体的清洗方法，提供了一种电池注液口残留电解液晶体的清洗方法，主要利用吸水性物料将液态电解液擦拭干净；中国专利CN201811048368.X：一种锂离子电池注液口结晶电解液的清洁方法，公开了一种锂离子电池注液口结晶电解液的清洁方法，主要利用干冰颗粒与电解液结晶接触，形成气液混合物后被气流带走；中国专利CN201911379144.1：提高Al-Zn-Mg-Cu铝合金强韧性的时效处理方法、高强韧铝合金及其制备方法，主要提供一种不同的热处理来提高合金的强度和断裂韧性；中国专利CN201711415993.9：一种利用非晶合金孕育细化铝合金的添加工艺，主要通过添加合金元素来改善合金的综合性能。
上述专利所采用的方法主要采用减少电池注液孔电解液结晶污染程度，添加合金元素、形变处理、热处理增加合金强韧性等，这些方法都存在生产成本偏高、材料化学组分和组织不均匀、偏析倾向大等不可避免的缺点；
深冷处理具有稳定材料尺寸、改善均匀性、减小变形、无污染、成本低等特点，在材料的改性中已经得到了快速的发展，但是国内目前大多是将深冷工艺用于钢铁材料，对改善钢材耐磨性、硬度、尺寸稳定性等具有显著的效果；磁场处理在金属材料中的应用目前主要集中在冶炼行业，金属在凝固过程中施加磁场，金属材料内部发生择优取向和晶粒细化，改善金属材料的性能；将脉冲磁场和深冷相结合，对现有合金材料进行改性的研究尚处于萌芽阶段，对方形铝壳锂离子电池注液孔焊接封装用铝钉进行处理，改善焊接质量，降低焊接焊穿率，还未发现相关研究报道。
发明内容
发明目的：为了解决现有技术所存在的问题，本发明提供了一种提高铝钉强度、降低铝钉封口焊接焊穿率的锂电池焊接封口用铝钉的强韧化处理方法。
技术方案：为达到上述目的，本发明可采用如下技术方案：
一种锂电池焊接封口用铝钉的强韧化处理方法，具体为对铝钉在脉冲磁场条件下进行深冷处理，处理结束后取出铝钉，室温条件下回温，进行自然时效。
更进一步的，所述铝钉为铝制品或铝合金制品。
更进一步的，处理方法具体步骤如下：
1)对待用于封口焊接的铝钉样品进行外观筛选，挑选出表面色泽光亮，整洁无杂质异物的铝钉；以提高脉冲磁场深冷处理的效率；
2)将挑选出的铝钉置于强的脉冲磁感应线圈之中，磁感应线圈磁场强度为0～1T；然后将脉冲磁场处理后的铝钉装入特定的漏勺中，放入液氮罐中进行深冷处理；
3)深冷处理时间为24h～72h；
4)深冷处理完成后，将铝钉从液氮罐中取出，并在室温条件下回温，进行自然时效，恢复到室温。
更进一步的，步骤2)中当铝钉的厚度小于等于3mm，即属于轻薄件时，选用脉冲磁场强度0.1～0.3T的进行处理；当铝钉或铝合金制品的厚度大于3mm，属于厚重件时，选用脉冲磁场强度为0.3～1T进行处理。因为磁场强度偏小，会使厚重铝钉或铝合金制品内存在明显的磁场梯度，影响磁场的作用效果，从而影响铝钉强度的提升。
更进一步的，步骤3)中，当铝钉的厚度小于等于3mm，属于轻薄件时，深冷时间在0～36h；当铝钉的厚度大于3mm，属于厚重件时，深冷时间为36h～72h。对于轻薄铝钉而言，深冷时间大于36h，其强度提高不明显；而对于厚重铝钉而言，若深冷时间过短，会降低晶粒的细化程度及有害析出相的转化率，对铝钉强度的提高具有不利的影响。
有益效果：本发明与现有技术相比，具有如下优点：
1)焊接用铝钉经过脉冲磁场及深冷处理，主要表现为铝钉内晶粒细化，有效减少铝钉表面的细小异物，且处理后的铝钉的强度增大，焊接时抗焊穿能力增强；直接投入产线使用，大大提高焊接的效率；
2)本发明的方法适用于精密加工后的铝钉及铝合金制品进行强韧化处理，不影响材料成分、不影响铝钉尺寸、不破坏制品的表层及结构、不需要二次精整加工，比现有的化学镀、沉积及机械加工变形强化具有突出的优势；
3)脉冲磁场作为电磁场的一种重要形式，具有材料电磁加工的共同优势，即高效率、无污染，本发明要求的磁场处理时间短，因此兼有低成本的优势。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明的实施方式进行说明：
实施例1：
本发明公开了一种锂电池焊接封口用铝钉的强韧化处理方法，具体包括以下步骤：
1)对待用于封口焊接的铝钉样品进行外观筛选，挑选出表面色泽光亮，整洁无杂质异物的铝钉50pcs；以提高脉冲磁场深冷处理的效率；
2)将挑选出的铝钉置于强的脉冲磁感应线圈之中，磁感应线圈磁场强度为0～0.3T；脉冲数固定为30，然后将脉冲磁场处理后的铝钉装入特定的漏勺中，放入液氮罐中进行深冷处理；
3)深冷处理时间为24h～,36h；
4)深冷处理完成后，将铝钉从液氮罐中取出，并在室温条件下回温，进行自然时效，恢复到室温。
对比例1：
选取与实施例1同批次同规格待用于封口焊接的铝钉样品进行外观筛选，挑选出表面色泽光亮，整洁无杂质异物的铝钉50pcs；不做任何处理。
性能测试对比1：
对实施例1以及对比例1的铝钉进行硬度检测对比，结果表明：实施例1组铝钉的平均硬度为44.5HB，对比例1组铝钉的平均硬度为39.7HB，A组铝钉平均硬度比B组平均提高12.09％；
性能测试对比2：
产线连续5天每天投入实施例1方法处理的铝钉500pcs与对比例1未经任何处理的铝钉500pcs，分别进行封口焊接，激光焊接功率6.4～7.4kw；5天后，统计分析两种情况下的铝钉焊穿情况，经脉冲磁场与深冷耦合加工的铝钉平均焊穿铝为0.09％，未经任何处理的铝钉平均焊穿铝达到0.24％。
从两组性能测试对比可以看出，本发明一种锂电池焊接封口用铝钉的强韧化处理方法进行处理后的铝钉的强度增大，焊接时抗焊穿能力增强；直接投入产线使用，大大提高焊接的效率。
Claims (5)
1.一种锂电池焊接封口用铝钉的强韧化处理方法，其特征在于，对铝钉在脉冲磁场条件下进行深冷处理，处理结束后取出铝钉，室温条件下回温，进行自然时效。
2.根据权利要求1所述的一种锂电池焊接封口用铝钉的强韧化处理方法，其特征在于，所述铝钉为铝制品或铝合金制品。
3.根据权利要求1所述的一种锂电池焊接封口用铝钉的强韧化处理方法，其特征在于，具体步骤如下：
1)对待用于封口焊接的铝钉样品进行外观筛选，挑选出表面色泽光亮，整洁无杂质异物的铝钉；
2)将挑选出的铝钉置于强的脉冲磁感应线圈之中，磁感应线圈磁场强度为0～1T；然后将脉冲磁场处理后的铝钉装入特定的漏勺中，放入液氮罐中进行深冷处理；
3)深冷处理时间为24h～72h；
4)深冷处理完成后，将铝钉从液氮罐中取出，并在室温条件下回温，进行自然时效，恢复到室温。
4.根据权利要求3所述的一种锂电池焊接封口用铝钉的强韧化处理方法，其特征在于：步骤2)中当铝钉的厚度小于等于3mm，即属于轻薄件时，选用脉冲磁场强度0.1～0.3T的进行处理；当铝钉或铝合金制品的厚度大于3mm，属于厚重件时，选用脉冲磁场强度为0.3T～1T进行处理。
5.根据权利要求1所述的一种锂电池焊接封口用铝钉的强韧化处理方法，其特征在于：步骤3)中，当铝钉的厚度小于等于3mm，属于轻薄件时，深冷时间在0～36h；当铝钉的厚度大于3mm，属于厚重件时，深冷时间为36h～72h。
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