CN113346167A - 电池盖板的焊接方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及电池生产制造工艺技术领域，尤其涉及一种电池盖板的焊接方法，其包含：第一次焊接，由盖板一侧边的边缘起始，对壳体与盖板的连接缝的一部分进行连续焊接，至相对的另一侧边的边缘结束；第二次焊接，由第一次焊接的结束位置起始，对连接缝其余部分连续焊接，至第一次焊接的起始位置结束，或者，由第一次焊接的起始位置起始，对连接缝其余部分连续焊接，至第一次焊接的结束位置结束。通过上述设计，本发明提出的电池盖板的焊接方法，有利于电池壳体的热量扩散，焊接过程中的整体热量较低不易产生变形，有利于缓解凹陷问题。

Description

电池盖板的焊接方法
技术领域
本发明涉及电池生产制造工艺技术领域，尤其涉及一种电池盖板的焊接方法。
背景技术
现有电池盖板与电池壳体的焊接工艺中，由于采用单次焊接成型，能量堆积过多，壳体(特别是大面)的中间位置远离两端支撑结构，受热更容易产生形变。且有些电池存在一侧凹陷小，另一侧凹陷大的情况。封口焊接激光束容易漏光，击穿电芯。
承上所述，现有电池壳体凹陷存在以下问题：壳体凹陷会导致电池内部空间减小，注液时间延长，且注入的电解液会产生喷液。电池定容后，极片膨胀引起电芯膨胀，由于壳体凹陷的位置会顶在电芯表面，造成电池析锂的情况。壳体凹陷还会导致分选贴蓝膜难度增大，容易产生气泡和褶皱。再者，电池模组需要涂覆更多的结构胶以填补凹陷，同时会影响模组成组效率，影响外观质量。
发明内容
本发明的一个主要目的在于克服上述现有技术的至少一种缺陷，提供一种能够缓解壳体凹陷的电池盖板的焊接方法。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
根据本发明的一个方面，提供一种电池盖板的焊接方法，其中，焊接方法包含：第一次焊接，由盖板一侧边的边缘起始，对壳体与盖板的连接缝的一部分进行连续焊接，至相对的另一侧边的边缘结束；第二次焊接，由第一次焊接的结束位置起始，对连接缝其余部分连续焊接，至第一次焊接的起始位置结束，或者，由第一次焊接的起始位置起始，对连接缝其余部分连续焊接，至第一次焊接的结束位置结束。
由上述技术方案可知，本发明提出的电池盖板的焊接方法的优点和积极效果在于：
本发明提出的电池盖板的焊接方法，将电池壳体与盖板的连接缝分为两次焊接，每次焊接连接缝的一侧边至相对的另一侧边的部分，最终实现对连接缝一周的焊接。通过上述设计，本发明提出的电池盖板的焊接方法，有利于电池壳体的热量扩散，焊接过程中的整体热量较低不易产生变形，有利于缓解凹陷问题，大幅提高焊接工艺的产品良率。
附图说明
通过结合附图考虑以下对本发明的优选实施例的详细说明，本发明的各种目标、特征和优点将变得更加显而易见。附图仅为本发明的示范性图解，并非一定是按比例绘制。在附图中，同样的附图标记始终表示相同或类似的部件。其中：
图1是根据一示例性实施例示出的一种电池盖板的焊接方法的焊接轨迹示意图；
图2是图1示出的电池盖板的焊接方法的连续焊接在盖板与壳体上的位置示意图；
图3是根据另一示例性实施例示出的一种电池盖板的焊接方法的焊接轨迹示意图；
图4是根据另一示例性实施例示出的一种电池盖板的焊接方法的焊接轨迹示意图。
附图标记说明如下：
100.盖板；
200.壳体；
A.位置；
A1.起始位置；
A2.结束位置；
B1.起始位置；
B2.结束位置；
G1.间隙；
G2.距离；
G3.距离；
L1.低功率焊接区域；
L2.低功率焊接区域。
具体实施例
体现本发明特征与优点的典型实施例将在以下的说明中详细叙述。应理解的是本发明能够在不同的实施例上具有各种的变化，其皆不脱离本发明的范围，且其中的说明及附图在本质上是作说明之用，而非用以限制本发明。
在对本发明的不同示例性实施例的下面描述中，参照附图进行，所述附图形成本发明的一部分，并且其中以示例方式显示了可实现本发明的多个方面的不同示例性结构、系统和步骤。应理解的是，可以使用部件、结构、示例性装置、系统和步骤的其他特定方案，并且可在不偏离本发明范围的情况下进行结构和功能性修改。而且，虽然本说明书中可使用术语“之上”、“之间”、“之内”等来描述本发明的不同示例性特征和元件，但是这些术语用于本文中仅出于方便，例如根据附图中所述的示例的方向。本说明书中的任何内容都不应理解为需要结构的特定三维方向才落入本发明的范围内。
实施例一
参阅图1，其代表性地示出了本发明提出的电池盖板的焊接方法的焊接轨迹示意图。在该示例性实施例中，本发明提出的电池盖板的焊接方法是以应用于对车载电池的壳体200与盖板100进行焊接为例进行说明的。本领域技术人员容易理解的是，为将本发明的相关设计应用于其他类型的电池的盖板100焊接工艺中，而对下述的具体实施例做出多种改型、添加、替代、删除或其他变化，这些变化仍在本发明提出的电池盖板的焊接方法的原理的范围内。
如图1所示，在本实施例中，本发明提出的电池盖板的焊接方法包含：沿壳体200与盖板100的连接缝进行两次焊接，每次焊接的焊接轨迹为连接缝的一部分，且两次焊接的整体焊接轨迹覆盖连接缝一周。具体而言，第一次焊接由盖板100一侧边的边缘起始，对壳体200与盖板100的连接缝的一部分进行连续焊接，至相对的另一侧边的边缘结束。第二次焊接由第一次焊接的结束位置起始，对连接缝其余部分连续焊接，至第一次焊接的起始位置结束，或者，第二次焊接由第一次焊接的起始位置起始，对连接缝其余部分连续焊接，至第一次焊接的结束位置结束。通过上述设计，本发明提出的电池盖板的焊接方法，有利于电池壳体的热量扩散，焊接过程中的整体热量较低不易产生变形，有利于缓解凹陷问题，凹陷降幅可达40％～50％，大幅提高焊接工艺的产品良率。
可选地，如图1所示，在本实施例中，以电池盖板的焊接方法包含两次焊接为例，焊接方法可以包含以下步骤：第一次焊接，由盖板100一侧边的周缘起始，对连接缝的一部分进行连续焊接，至相对的另一侧边的周缘结束；第二次焊接，由第一次焊接的结束位置起始，对连接缝其余部分连续焊接，至第一次焊接的起始位置结束。据此，本发明通过一次焊接能够形成大致呈“U”字形的焊接轨迹，提高了焊接效率，一次即完成半个电池的焊接。另外，以焊接方法包含两次焊接为例，两次焊接分别可以从电池盖板边缘的中部起始，有利于散热，进一步避免凹陷。
其中，如图1所示，第二次焊接的结束位置B2可以与第一次焊接的起始位置A1大致重合，且第二次焊接的起始位置B1可以与第一次焊接的结束位置A2大致重合。在此基础上，对盖板100以俯视视角观察，当第一次焊接绕连接缝顺时针移动时，则第二次焊接也是绕连接缝顺时针移动。在其他实施例中，当第一次焊接绕连接缝逆时针移动时，则第二次焊接也是绕连接缝逆时针移动。
可选地，在本实施方式中，第一次焊接结束与第二次焊接起始之间具有停顿时间。据此，本发明在焊接另外一半电池之前，能够利用该停顿时间进行散热，进一步减小壳体变形。
可选地，在本实施方式中，壳体200与盖板100的连接缝的轨迹大致呈长方形，该长方形的轨迹具有相对的两条长边，该两条长边即对应于壳体200的两侧大面。在此基础上，每次焊接的起始位置对应于一条长边，且结束位置对应于另一条长边。换言之，每次焊接过程中，可以是由连接缝的长方形轨迹的一条长边起始，并至另一条长边结束，即每次焊接是由连接缝的对应壳体200一侧大面的位置起始，至连接缝的对应壳体200另一侧大面的位置结束。
进一步地，在本实施方式中，对于呈长方形轨迹的连接缝具有相对的两条长边而言，每次焊接的起始位置可以对应于一条长边的中点位置，且结束位置可以对应于另一条长边的中点位置。换言之，每次焊接过程中，焊接光束可以沿盖板100与壳体200的连接缝的轨迹移动大致半周，且是由一侧大面至另一侧大面。通过上述设计，本发明能够将电池壳体200的大面与盖板100的焊接分成两次对等的焊接，每次焊接产热较小，有效减小了电池壳体200，特别是其大面的凹陷程度。
可选地，以焊接过程中通过夹具定位电池为例，基于第二次焊接是由第一次焊接的起始位置起始的工艺设计，在本实施方式中，本发明提出的电池盖板的焊接方法还可以包含以下步骤：第一次焊接结束后，解除夹具定位并将电池水平旋转180°后再定位于夹具，然后进行第二次焊接，该过程中焊接装置的位置大致不动。通过上述工艺设计，能够使得电池两侧壳体较为对称，无需大幅度移动焊接装置的焊接焊头，且从第一次焊接的启始时，第一次焊接的起始处已经经过一定时间的冷却，从而可以缩短停滞冷却时间，进一步减小壳体，特别是其大面的凹陷程度，并且上述焊接方法操作方便。在其他实施方式中，当第二次焊接是由第一次焊接的起始位置起始，在第一次焊接结束后，亦可保持电池不动，将焊接装置移动至第二次焊接的起始位置，然后进行第二次焊接，并不以本实施方式为限。
进一步地，基于两次焊接之间具有停顿时间，且第一次焊接结束后将电池水平旋转180°的工艺设计，在本实施例中，停顿时间可以大于或者等于“接触夹具定位→电池水平旋转180°→夹具再次定位”所需的时间。即，可以利用停顿时间进行电池选择180°的操作，换言之，对电池旋转180°的操作相当于提供了两次焊接之间的停顿时间。
可选地，如图2所示，各次焊接在连接缝上连续焊接时，可以将焊接光束(例如激光源)对齐于盖板100边缘的与连接缝具有间隙G1的位置A。在此基础上，该间隙G1可以小于0.5mm，例如0.1mm、0.2mm、0.3mm、0.4mm等。其中，由于焊缝形成需求的强度则需要较高功率的焊接，而盖板100的厚度较厚，不容易被焊穿，或者其相对可以承受的焊接功率比壳体100高，因此，本发明通过将焊接轨迹设置在盖板100的与连接缝具有间隙G1的位置A上，可以避免电池被焊穿损坏，提高了焊接的安全性，且有效提高了电池的焊接良率。在其他实施例中，间隙G1亦可小于0.1mm，或可大于或等于0.5mm，例如0.08mm、0.6mm等，并不以本实施例为限。
实施例二
基于上述对本发明提出的电池盖板的焊接方法的第一实施例的详细说明，以下将对本发明提出的电池盖板的焊接方法的第二实施例进行说明。参阅图3，其代表性地示出了本发明提出的电池盖板的焊接方法，在第二实施例中的焊接轨迹示意图。以下将结合图3，对焊接方法在第二实施例中区别于第一实施例的设计进行说明。
如图3所示，在本实施例中，每次焊接起始前，焊接光束可以先由盖板100的邻近边缘的位置向盖板100边缘移动，实现激光熔池，并在到达盖板100边缘后继续沿连接缝移动。具体而言，图3中示出了第一次焊接的起始位置A1之前的激光熔池和连续焊接的结束位置A2，同时示出了第二次焊接的起始位置B1之前的激光熔池和连续焊接的结束位置B2。其中，焊接光束在连续焊接时，其在盖板100上的对齐位置与连接缝之间具有间隙的基础上，第一次焊接起始前，焊接光束由盖板100的邻近边缘的位置向盖板100边缘移动的距离G2，应大于连续焊接时焊接光束在盖板100上的对齐位置与连接缝之间的间隙G1，第二次焊接起始前，焊接光束由盖板100的邻近边缘的位置向盖板100边缘移动的距离G3，应大于连续焊接时焊接光束在盖板100上的对齐位置与连接缝之间的间隙G1。通过上述工艺设计，本发明提出的焊接方法能够避免电池漏光，避免激光打伤电芯，且据此所形成的边缘焊缝的强度较高。在上述焊接过程中，熔池近似于水流，并沿焊接路径向前推移。另外，基于上述设计，能够在焊接起始时形成邻接起始位置的近似呈“L”字型的熔池，能够有效降低漏光风险，提高电池安全性，进一步提升工艺良率，漏光极限间隙可以由现有方案的0.1mm提高至0.2mm。
进一步地，如图3所示，基于焊接光束在第一次焊接起始前是由盖板100的邻近边缘的位置向盖板100边缘移动的工艺设计，在本实施方式中，上述的距离G2可以小于0.8mm，例如0.5mm、0.6mm、0.7mm等。在其他实施例中，上述的距离G2亦可小于0.5mm，或可大于或等于0.8mm，例如0.45mm、0.9mm等，并不以本实施例为限。另外，基于第一实施例中间隙G1小于0.5mm的设计，距离G2应至少大于或者等于0.5mm。
进一步地，如图3所示，基于焊接光束在第二次焊接起始前是由盖板100的邻近边缘的位置向盖板100边缘移动的工艺设计，在本实施方式中，上述的距离G3可以小于0.8mm，例如0.5mm、0.6mm、0.7mm等。在其他实施例中，上述的距离G3亦可小于0.5mm，或可大于或等于0.8mm，例如0.45mm、0.9mm等，并不以本实施例为限。另外，基于第一实施例中间隙G1小于0.5mm的设计，距离G3应至少大于或者等于0.5mm。另外，两次焊接起始前焊接光束由盖板100的邻近边缘的位置向盖板100边缘移动的距离G2，G3可以但不限于相等。
可选地，如图3所示，在本实施方式中，每次焊接时，焊接光束由起始位置开始移动时焊接功率加速至额定功率，连接缝对应于焊接功率加速过程中焊接光束移动的部分形成低功率焊接区域。具体而言，对应于第一次焊接的焊接功率加速过程，连接缝形成低功率焊接区域L1，对应于第二次焊接的焊接功率加速过程，连接缝形成低功率焊接区域L2。
可选地，如图3所示，在本实施方式中，每次焊接时，焊接光束移动至结束位置前由额定功率减速，连接缝对应于焊接功率减速过程中焊接光束移动的部分形成低功率焊接区域。
进一步地，如图3所示，基于每次焊接起始时和结束前分别在连接缝对应部分形成低功率焊接区域的工艺设计，在本实施例中，第二次焊接时，由于起始焊接功率加速过程而形成的低功率焊接区域，可以与第一次焊接由于结束前焊接功率减速过程而形成的低功率焊接区域重合。并且，第二次焊接时，由于结束前焊接功率减速过程而形成的低功率焊接区域，是与第一次焊接由于起始焊接功率加速过程而形成的低功率焊接区域重合。另外，由于起始焊接功率加速过程而形成的低功率焊接区域的长度，可以等于由于结束前焊接功率减速过程而形成的低功率焊接区域的长度。有利于增加低功率焊接区的焊接强度。在此基础上，如图3所示，第一次焊接的由焊接功率减速形成的低功率焊接区域实际上与低功率焊接区域L2重合，第二次焊接的由焊接功率减速形成的低功率焊接区域实际上与低功率焊接区域L1重合。
需说明的是，在其他实施例中，对于任意一次焊接而言，该次焊接亦可仅在起始时具有焊接功率加速过程，或可仅在结束前具有焊接功率减速过程，具体可以根据焊接设备的类型和焊接参数灵活调整。
进一步地，如图3所示，基于焊接起始时进行焊接功率加速的工艺设计，在本实施例中，第二次焊接可以是由第一次焊接的结束位置之前的位置起始，使得第二次焊接由焊接功率加速形成的低功率焊接区域，与第一次焊接的焊接轨迹的邻接结束位置的一部分重叠，第二次焊接的焊接轨迹的邻接结束位置的一部分与第一次焊接的低功率焊接区域重叠。在其他实施方式中，当第二次焊接由第一次焊接的起始位置起始，至第一次焊接的结束位置结束时，第二次焊接起始时形成的低功率焊接区域，与第一次焊接起始时形成的低功率焊接区域重叠。
进一步地，如图3所示，基于焊接结束前进行焊接功率减速的工艺设计，在本实施例中，每次焊接可以是由前一次焊接的结束位置之前的位置起始，使得焊接轨迹的邻接起始位置的一部分，与前一次焊接的由焊接功率减速形成的低功率焊接区域重叠，最后一次焊接的低功率焊接区域与第一次焊接的焊接轨迹的邻接起始位置的一部分重叠。在其他实施方式中，当第二次焊接由第一次焊接的起始位置起始，至第一次焊接的结束位置结束时，第二次焊接结束时形成的低功率焊接区域，与第一次焊接结束时时形成的低功率焊接区域重叠。通过上述工艺设计，上述的低功率焊接区域为两次焊接时激光均经过的区域，且该区域内收到的激光照射的功率较小，从而能够通过重叠照射保证焊缝的强度。并且，由于电池的壳体需要密封，如低功率焊接区域中的两次焊接均以额定功率(较大功率)打在同一个位置，则容易导致电池击穿，因此，本发明的上述工艺设计既保证了焊缝强度，又保证了电池的密封性。
进一步地，如图3所示，由第一次焊接起始后的焊接功率加速过程形成的低功率焊接区域L1的长度可以为3mm～6mm，例如3mm、4mm、5mm、6mm等。在其他实施方式中，低功率焊接区域L1的长度亦可小于3mm，或可大于6mm，例如2mm、7mm等，并不以本实施方式为限。
进一步地，如图3所示，由第二次焊接起始后的焊接功率加速过程形成的低功率焊接区域L2的长度可以为3mm～6mm，例如3mm、4mm、5mm、6mm等。在其他实施方式中，低功率焊接区域L2的长度亦可小于3mm，或可大于6mm，例如2mm、7mm等，并不以本实施方式为限。
承上所述，由第一次焊接结束前的焊接功率减速过程形成的低功率焊接区域的长度，和由第二次焊接结束前的焊接功率减速过程形成的低功率焊接区域的长度，可以分别参考上述低功率焊接区域L2和低功率焊接区域L1的长度范围，在此不予赘述。
实施例三
基于上述对本发明提出的电池盖板的焊接方法的第一实施例和第二实施例的详细说明，以下将对本发明提出的电池盖板的焊接方法的第三实施例进行说明。参阅图4，其代表性地示出了本发明提出的电池盖板的焊接方法，在第三实施例中的焊接轨迹示意图。以下将结合图4，对焊接方法在第二实施例中区别于第一实施例和第二实施例的设计进行说明。
如图4所示，在本实施例中，以电池盖板的焊接方法包含两次焊接为例，焊接方法可以包含以下步骤：第一次焊接，由盖板100一侧边的边缘起始，对连接缝的一部分进行连续焊接，至相对的另一侧边的边缘结束；第二次焊接，由第一次焊接的起始位置(或者邻近区域)起始，对连接缝其余部分连续焊接，至第一次焊接的结束位置(或者邻近区域)结束。
其中，如图4所示，第二次焊接的起始位置B1可以与第一次焊接的起始位置A1大致邻近，且第二次焊接的结束位置B2可以与第一次焊接的结束位置A2大致邻近。在此基础上，对盖板100以俯视视角观察，当第一次焊接绕连接缝顺时针移动时，则第二次焊接也是绕连接缝逆时针移动。在其他实施例中，当第一次焊接绕连接缝逆时针移动时，则第二次焊接也是绕连接缝顺时针移动。
在此应注意，附图中示出而且在本说明书中描述的电池盖板的焊接方法仅仅是能够采用本发明原理的许多种焊接方法中的几个示例。应当清楚地理解，本发明的原理绝非仅限于附图中示出或本说明书中描述的电池盖板的焊接方法的任何细节或任何步骤。
综上所述，本发明提出的电池盖板的焊接方法，将电池壳体与盖板的连接缝分为两次焊接，每次焊接连接缝的一侧边至相对的另一侧边的部分，最终实现对连接缝一周的焊接。通过上述设计，本发明提出的电池盖板的焊接方法，有利于电池壳体的热量扩散，焊接过程中的整体热量较低不易产生变形，有利于缓解凹陷问题，大幅提高焊接工艺的产品良率。
以上详细地描述和/或图示了本发明提出的电池盖板的焊接方法的示例性实施例。但本发明的实施例不限于这里所描述的特定实施例，相反，每个实施例的组成部分和/或步骤可与这里所描述的其它组成部分和/或步骤独立和分开使用。一个实施例的每个组成部分和/或每个步骤也可与其它实施例的其它组成部分和/或步骤结合使用。在介绍这里所描述和/或图示的要素/组成部分/等时，用语“一个”、“一”和“上述”等用以表示存在一个或多个要素/组成部分/等。术语“包含”、“包括”和“具有”用以表示开放式的包括在内的意思并且是指除了列出的要素/组成部分/等之外还可存在另外的要素/组成部分/等。
虽然已根据不同的特定实施例对本发明提出的电池盖板的焊接方法进行了描述，但本领域技术人员将会认识到可在权利要求的精神和范围内对本发明的实施进行改动。

Claims (10)

1.一种电池盖板的焊接方法，其特征在于，焊接方法包含：
第一次焊接，由盖板一侧边的边缘起始，对壳体与盖板的连接缝的一部分进行连续焊接，至相对的另一侧边的边缘结束；
第二次焊接，由第一次焊接的结束位置起始，对连接缝其余部分连续焊接，至第一次焊接的起始位置结束，或者，由第一次焊接的起始位置起始，对连接缝其余部分连续焊接，至第一次焊接的结束位置结束。
2.根据权利要求1所述的电池盖板的焊接方法，其特征在于，第一次焊接结束与第二次焊接起始之间具有停顿时间。
3.根据权利要求1所述的电池盖板的焊接方法，其特征在于，壳体与盖板的连接缝的轨迹呈长方形，该长方形的轨迹具有相对的两条长边，每次焊接的起始位置对应于一条长边，且结束位置对应于另一条长边。
4.根据权利要求3所述的电池盖板的焊接方法，其特征在于，每次焊接的起始位置对应于一条长边的中点位置，且结束位置对应于另一条长边的中点位置。
5.根据权利要求1～4任一项所述的电池盖板的焊接方法，其特征在于，焊接时通过夹具定位电池，第二次焊接是由第一次焊接的起始位置起始，焊接方法还包含以下步骤：
第一次焊接结束后，解除夹具定位并将电池水平旋转180°后再定位于夹具，然后进行第二次焊接，或者，
第一次焊接结束后，保持电池不动，将焊接装置移动至第二次焊接的起始位置，然后进行第二次焊接。
6.根据权利要求1～4任一项所述的电池盖板的焊接方法，其特征在于，每次焊接起始前，焊接光束是先由盖板的邻近边缘的位置向盖板边缘移动，实现激光熔池，并在到达盖板边缘后继续沿连接缝移动；其中，焊接光束由盖板的邻近边缘的位置向盖板边缘的移动距离小于0.8mm。
7.根据权利要求1～4任一项所述的电池盖板的焊接方法，其特征在于，每次焊接时，焊接光束由起始位置开始移动时焊接功率加速至额定功率，连接缝对应于焊接功率加速过程中焊接光束移动的部分形成低功率焊接区域；每次焊接时，焊接光束移动至结束位置前由额定功率减速，连接缝对应于焊接功率减速过程中焊接光束移动的部分形成低功率焊接区域。
8.根据权利要求7所述的电池盖板的焊接方法，其特征在于，第二次焊接起始时形成的低功率焊接区域，与第一次焊接结束时形成的低功率焊接区域重叠，第二次焊接结束时形成的低功率焊接区域，与第一次焊接起始时形成的低功率焊接区域重叠；或者，第二次焊接起始时形成的低功率焊接区域，与第一次焊接起始时形成的低功率焊接区域重叠，第二次焊接结束时形成的低功率焊接区域，与第一次焊接结束时时形成的低功率焊接区域重叠。
9.根据权利要求8所述的电池盖板的焊接方法，其特征在于，由于焊接功率加速形成的低功率焊接区域的长度，与由于焊接功率减速形成的低功率焊接区域的长度相等。
10.根据权利要求1～4任一项所述的电池盖板的焊接方法，其特征在于，连续焊接时是将焊接光束对齐于盖板边缘的与连接缝具有间隙的位置，所述间隙小于0.5mm。
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