CN113649694A - 圆柱电池集流体焊接方法 - Google Patents

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CN113649694A CN202110925005.5A CN202110925005A CN113649694A CN 113649694 A CN113649694 A CN 113649694A CN 202110925005 A CN202110925005 A CN 202110925005A CN 113649694 A CN113649694 A CN 113649694A
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Abstract

本发明提供一种圆柱电池集流体焊接方法,采用第一激光器,沿第一焊接轨迹将圆柱电池的电芯的一端与上集流体进行焊接。第一激光器为脉冲激光器,通过第一激光器中的能量负反馈模块可以对第一激光器内产生的激光进行能量负反馈与调节,通过第一激光器中的光束整形模块可以对激光进行光束整形。如此可以保证第一激光器的输出激光的光束质量良好,且输出激光的能量稳定,进而使通过第一激光器焊接得到的焊点具有一致性,提高焊接面的美观度,使焊接效果更好。

Description

圆柱电池集流体焊接方法
技术领域
本发明涉及焊接技术领域,尤其涉及一种圆柱电池集流体焊接方法。
背景技术
在制备圆柱电池的过程中,通常包括对圆柱电池的集流体焊接。电芯通常包含有两端,相应地,集流体也包含有上集流体和下集流体。
现有技术中,在集流体焊接时通常采用普通的激光器,有明显热透镜现象,特别在高能量输出状态下,光束模式会变差,能量会出现明显的前强后弱的现象,聚焦部位的焦点会因光束质量的变化而产生偏差,影响焊点的一致性,使焊接效果不理想。
发明内容
本发明提供一种圆柱电池集流体焊接方法,用以解决现有技术中存在的缺陷。
本发明提供一种圆柱电池集流体焊接方法,包括:
确定第一激光器的第一焊接参数,所述第一焊接参数包括第一焊接轨迹;
采用所述第一激光器,沿所述第一焊接轨迹将圆柱电池的电芯的一端与上集流体进行焊接;
其中,所述第一激光器为脉冲激光器,所述第一激光器包括能量负反馈模块以及光束整形模块,所述能量负反馈模块用于对所述第一激光器内产生的激光进行能量负反馈与调节,所述光束整形模块用于对所述激光进行光束整形。
根据本发明提供的一种圆柱电池集流体焊接方法,所述能量负反馈模块包括:能量检测装置以及激光控制系统,所述能量检测装置与所述激光控制系统连接;
所述能量检测装置用于检测所述激光的实际能量值,并将所述实际能量值发送至所述激光控制系统;
所述激光控制系统用于基于所述实际能量值与预设能量值的比较结果,对所述实际能量值进行调节,以使所述实际能量值在第一预设范围内。
根据本发明提供的一种圆柱电池集流体焊接方法,所述第一激光器还包括光源、第一全反镜、第二全反镜以及第三全反镜;
所述第一全反镜与所述第二全反镜之间构成谐振腔,所述光源以及所述能量检测装置均设置于所述谐振腔外所述第一全反镜一侧,且所述能量检测装置靠近于所述第一全反镜,所述光束整形模块设置于所述谐振腔内且靠近于所述第二全反镜。
根据本发明提供的一种圆柱电池集流体焊接方法,所述光束整形模块具体用于:
将所述激光的光束能量分布由高斯分布转换为均匀分布。
根据本发明提供的一种圆柱电池集流体焊接方法,所述采用所述第一激光器,沿所述第一焊接轨迹将圆柱电池的电芯的一端与上集流体进行焊接,之前还包括:
将所述电芯固定于基于第一气缸推动的第一夹具上,将所述上集流体固定于第一设定位置;
基于所述第一气缸将所述电芯与所述上集流体之间的间隙调整至设定间隙阈值范围内。
根据本发明提供的一种圆柱电池集流体焊接方法,所述采用所述第一激光器,沿所述第一焊接轨迹将圆柱电池的电芯的一端与上集流体进行焊接,具体包括:
采用所述第一激光器,使用峰值功率在第二预设范围内的输出激光,沿所述第一焊接轨迹将圆柱电池的电芯的一端与上集流体进行热传导焊接;
其中,所述输出激光的波形为尖峰波。
根据本发明提供的一种圆柱电池集流体焊接方法,所述采用所述第一激光器,沿所述第一焊接轨迹将圆柱电池的电芯的一端与上集流体进行焊接,之后还包括:
对焊接的结果进行气密性测试,并对焊接的结果施加不同大小的拉力以进行拉力测试;
基于气密性测试的结果以及拉力测试的结果,确定焊接效果。
根据本发明提供的一种圆柱电池集流体焊接方法,所述采用所述第一激光器,沿所述第一焊接轨迹将圆柱电池的电芯的一端与上集流体进行焊接,之后还包括:
确定第二激光器的第二焊接参数,所述第二焊接参数包括第二焊接轨迹;
采用所述第二激光器,沿所述第二焊接轨迹将所述电芯的另一端对应的壳体区域与下集流体进行焊接。
根据本发明提供的一种圆柱电池集流体焊接方法,所述采用所述第二激光器,沿所述第二焊接轨迹将圆柱电池的电芯的另一端对应的壳体区域与下集流体进行焊接,之前还包括:
将所述电芯的壳体固定于基于第二气缸推动的第二夹具上,将所述下集流体固定于第二设定位置;
基于所述第二气缸将所述壳体区域与所述下集流体之间的间隙调整至设定间隙阈值范围内。
根据本发明提供的一种圆柱电池集流体焊接方法,所述采用所述第二激光器,沿所述第二焊接轨迹将圆柱电池的电芯的另一端对应的壳体区域与下集流体进行焊接,之后还包括:
对焊接的结果进行气密性测试,并对焊接的结果施加不同大小的拉力以进行拉力测试;
基于气密性测试的结果以及拉力测试的结果,确定焊接效果。
本发明提供的圆柱电池集流体焊接方法,采用第一激光器,沿第一焊接轨迹将圆柱电池的电芯的一端与上集流体进行焊接。第一激光器为脉冲激光器,通过第一激光器中的能量负反馈模块可以对第一激光器内产生的激光进行能量负反馈与调节,通过第一激光器中的光束整形模块可以对激光进行光束整形。如此可以保证第一激光器的输出激光的光束质量良好,且输出激光的能量稳定,进而使通过第一激光器焊接得到的焊点具有一致性,提高焊接面的美观度,使焊接效果更好。
附图说明
为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明提供的圆柱电池集流体焊接方法的流程示意图;
图2是本发明提供的圆柱电池集流体焊接方法中采用的第一激光器的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本发明中的附图,对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。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。
图1为本发明实施例中提供的一种圆柱电池集流体焊接方法,包括:
S1,确定第一激光器的第一焊接参数,所述第一焊接参数包括第一焊接轨迹;
S2,采用所述第一激光器,沿所述第一焊接轨迹将圆柱电池的电芯的一端与上集流体进行焊接;
其中,所述第一激光器为脉冲激光器,所述第一激光器包括能量负反馈模块以及光束整形模块,所述能量负反馈模块用于对所述第一激光器内产生的激光进行能量负反馈与调节,所述光束整形模块用于对所述激光进行光束整形。
具体地,本发明实施例中提供的圆柱电池集流体焊接方法,其针对的对象为圆柱电池,是在圆柱电池制备过程中进行集流体焊接的方法。集流体为圆柱电池两端用于导电的金属片,集流体的材料可以是铝、铜等。集流体可以包括上集流体和下集流体。
在将圆柱电池的上集流体与圆柱电池的电芯的一端进行焊接时,首先执行步骤S1,确定第一激光器的第一焊接参数。第一激光器是指用于对上集流体与电芯的一端进行焊接的激光器,第一激光器可以为脉冲激光器,例如掺钕钇铝石榴石激光器(Neodymium-Doped Yttrium Aluminium Garnet,Nd:YAG)等,以实现脉冲打点。
本发明实施例中采用的第一激光器可以是脉冲激光器,第一激光器可以包括能量负反馈模块以及光束整形模块,能量负反馈模块用于对第一激光器内产生的激光进行能量负反馈与调节,可以采用高功率脉冲激光器能量与峰值功率协同控制技术实现。通过高功率脉冲激光器能量与峰值功率协同控制技术,可以实现将厚度为0.2~1.0mm、材料为铜或铝的集流盘焊接在电芯上厚度为微米级(具体可以为4-12μm)的铜箔或铝箔焊接材料上,在高达1600℃焊接温度下不产生颗粒飞溅、且将焊接部位下方2mm以内的热影响控制在110℃以内以免灼伤电池隔膜带来的短路风险。
光束整形模块用于对第一激光器内产生的激光进行光束整形,可以采用折射式双非球面高斯光束整形技术实现。通过折射式双非球面高斯光束整形技术,可以对第一激光器内产生的激光的光束能量分布进行变换,选择合适的能量分布以减少第一激光器的输出激光的能量不均匀对焊接效果的影响,扩大工艺窗口范围,确保所有焊点所有焊接区域的能力一致性。
第一焊接参数可以包括第一焊接轨迹。第一焊接轨迹的形状可以是“十”字形、梅花形以及蝴蝶形等,本发明实施例中对此不作具体限定。除此之外,第一焊接参数还可以包括激光峰值功率、脉冲宽度、离焦量、焊接速度以及第一激光器的出光频率等。其中,焊接速度可以设定为大于或等于10mm/s。
然后执行步骤S2。采用具有第一焊接参数的第一激光器,沿第一焊接轨迹将圆柱电池的电芯的一端与上集流体进行焊接。可以将第一激光器包含的激光头固定在移动机构上,通过该移动机构带动第一激光器包含的激光头进行移动,使激光头射出的激光的运动轨迹为第一焊接轨迹。
本发明实施例中提供的圆柱电池集流体焊接方法,首先确定第一激光器的第一焊接参数,所述第一焊接参数包括第一焊接轨迹;然后采用所述第一激光器,沿所述第一焊接轨迹将圆柱电池的电芯的一端与上集流体进行焊接。第一激光器为脉冲激光器,通过第一激光器中的能量负反馈模块可以对第一激光器内产生的激光进行能量负反馈与调节,通过第一激光器中的光束整形模块可以对激光进行光束整形。如此可以保证第一激光器的输出激光的光束质量良好,且输出激光的能量稳定,进而使通过第一激光器焊接得到的焊点具有一致性,提高焊接面的美观度,使焊接效果更好。
在上述实施例的基础上,本发明实施例中提供的圆柱电池集流体焊接方法,当电芯极耳端面距离隔膜间距(1.5~2mm)时,揉平面硬度高,焊接能量大易焊穿及损伤电芯隔膜,焊接能量小易产生焊接强度不足。因此,在焊接过程中需要考虑焊接热影响,需要测量距离电芯极耳端面1.5~2mm深度处温度场的变化曲线,然后变化曲线的变化趋势看出光束整形后焊接过程电芯端面的温度在合理要求范围内。
在设置焊点间距、焊点焊接先后顺序、激光入射角度、离焦量的选择等工艺参数时,结合热仿真进行实验优化,可以实现安全可靠的焊接。
在上述实施例的基础上,本发明实施例中提供的圆柱电池集流体焊接方法,所述能量负反馈模块包括:能量检测装置以及激光控制系统,所述能量检测装置与所述激光控制系统连接;
所述能量检测装置用于检测所述激光的实际能量值,并将所述实际能量值发送至所述激光控制系统;
所述激光控制系统用于基于所述实际能量值与预设能量值的比较结果,对所述实际能量值进行调节,以使所述实际能量值在第一预设范围内。
具体地,本发明实施例中,能量负反馈模块可以包括能量检测装置以及激光控制系统,能量检测装置与激光控制系统可以进行电连接。通过能量检测装置可以检测激光的实际能量值,并将检测得到的实际能量值发送至激光控制系统,通过激光控制系统将实际能量值与预设能量值进行比较,并根据比较结果,对实际能量值进行调节,以使实际能量值在第一预设范围内。第一预设范围可以根据需要进行设定,能够满足焊接要求的范围即可,本发明实施例中对此不作具体限定。
能量检测装置与激光控制系统可以使能量负反馈模块构成一个闭环控制系统,达到准确控制输出激光的能量的目的,实测可得10J、15J、20J、25J、30J的单点能量,其波动率稳定在3%以内。
本发明实施例中,通过能量负反馈模块可以保证第一激光器的输出激光的能量稳定。
在上述实施例的基础上,本发明实施例中提供的圆柱电池集流体焊接方法,所述光束整形模块具体用于:
将所述激光的光束能量分布由高斯分布转换为均匀分布。
具体地,本发明实施例中,光束整形模块可以为折射式双非球面整形系统,包括两个凸透镜,通过两个凸透镜实现激光的光束能量分布的转换。凸透镜可以为厚弯月形透镜,保证光束整形模块无实焦点,适用于高功率激光器,其凹面为球面,凸面为非球面,有利于光学加工。通过测试,得到的平顶光束的能量均匀度高于90%。
光束整形模块将高斯光束整形为平顶光束,可以降低尖峰波的峰值高度,提高焊点能量的均匀性,减少整体焊接工艺所需的能量。在高斯光束模式下,熔池能量集中处易产生沸腾从而导致熔滴飞溅,但是在保证焊点外观参数的情况下,其熔深更深且热影响区更大。平顶光束模式则较好地解决了能量不均匀的问题,整体熔深控制均匀,热影响区较小。
本发明实施例中,采用光束整形模块,可以第一激光器的输出激光的光束质量良好,能量均匀,使通过第一激光器焊接得到的焊点具有一致性,提高焊接面的美观度,使焊接效果更好。
在上述实施例的基础上,本发明实施例中提供的圆柱电池集流体焊接方法,所述第一激光器还包括光源、第一全反镜以及第二全反镜;
所述第一全反镜与所述第二全反镜之间构成谐振腔,所述光源以及所述能量检测装置均设置于所述谐振腔外所述第一全反镜一侧,且所述能量检测装置靠近于所述第一全反镜,所述光束整形模块设置于所述谐振腔内且靠近于所述第二全反镜。
具体地,本发明实施例中,如图2所示,第一激光器除包括能量负反馈模块以及光束整形模块23之外,还包括光源21、第一全反镜24以及第二全反镜25。光源21用于产生种子光,第一全反镜24与第二全反镜25之间构成谐振腔,光源21以及能量负反馈模块中的能量检测装置22均设置于谐振腔外第一全反镜24一侧,且能量检测装置22靠近于第一全反镜24,光束整形模块23设置于谐振腔内且靠近于第二全反镜25。
在谐振腔内还包括增益介质26、照射增益介质26的氙灯27、与氙灯27两端连接且用于为氙灯27供电的放电箱28。其中,氙灯27用于产生泵浦光。种子光经过谐振腔内的增益介质26进行放大,可以产生激光。在谐振腔内增益介质26与光束整形模块23之间还设置有半反镜29,用于使通过增益介质26得到的激光一部分进入光束整形模块23,另一部分反射继续经过增益介质26,以实现激光增强。
为减少第一激光器的体积,在第一激光器内还可以包括第三全反镜210、耦合器211、准直模块212、第四全反镜213以及聚焦模块214,通过第三全反镜210以及第四全反镜213均用于改变激光传输方向,在耦合器211与准直模块212之间通过光纤215连接,激光经准直模块212准直且经第四全反镜213改变传输方向后进入聚焦模块214,得到最终的输出激光。
在上述实施例的基础上,本发明实施例中提供的圆柱电池集流体焊接方法,所述在采用所述第一激光器,沿所述第一焊接轨迹将圆柱电池的电芯的一端与上集流体进行焊接,之前还包括:
将所述电芯固定于基于第一气缸推动的第一夹具上,将所述上集流体固定于第一设定位置;
基于所述第一气缸将所述电芯与所述上集流体之间的间隙调整至设定间隙阈值范围内。
具体地,本发明实施例中,在电芯的一端与上集流体进行焊接之前,可以先将电芯固定于第一夹具上,第一夹具可以通过第一气缸推动,进而带动电芯移动。第一气缸具有的推力可以大于预设阈值,一方面是在电芯端面的平整度较好的情况下保证电芯端面与上集流体贴合紧密,另一方面是在电芯端面不平整时,通过第一气缸的推力可以保证电芯端面和上集流体之间的间隙达到设定间隙阈值范围内,从而避免虚焊、击穿等现象发生。将上集流体固定于第一设定位置,该第一设定位置可以根据需要进行设置,通常将其设置在第一气缸的行程范围内,以便于第一气缸可以顺利将电芯与上集流体之间的间隙调整至设定间隙阈值范围内。其中,设定间隙阈值范围根据焊接需要达到的效果确定。
本发明实施例中,通过第一夹具以及第一设定位置,可以保证焊接过程中电芯与上集流体之间位置的固定,进而保证焊接质量。
在上述实施例的基础上,本发明实施例中提供的圆柱电池集流体焊接方法,所述采用所述第一激光器,沿所述第一焊接轨迹将圆柱电池的电芯的一端与上集流体进行焊接,具体包括:
采用所述第一激光器,使用峰值功率在第二预设范围内的输出激光,沿所述第一焊接轨迹将圆柱电池的电芯的一端与上集流体进行热传导焊接;
其中,所述输出激光的波形为尖峰波。
具体地,本发明实施例中,在将电芯的一端与上集流体进行焊接时,由于电芯上的焊接材料以及上集流体的材料通常均为高反材料铜或铝,且上集流体的厚度通常为0.2~0.6mm,电芯的单层箔材的厚度通常为微米级(4~12μm)。因此本发明实施例中采用高峰值功率的热传导焊接。高峰值功率是指第一激光器的输出激光的峰值功率在第二预设范围内,第二预设范围与材料有关,不同材料对应于不同的第二预设范围,例如铝材对应的第二预设范围可以为5000W-6000W,铜材对应的第二预设范围可以为3500W-4500W。
热传导焊接是指焊接时采用的激光功率密度小于104~105W/cm2的焊接,此时熔深浅、焊接速度慢。热传导型激光焊接原理为:激光辐射加热待加工表面,表面热量通过热传导向内部扩散,通过控制激光脉冲的宽度、能量、峰功率和重复频率等激光参数,使工件熔化,形成特定的熔池。本发明实施例中,在将电芯的一端与上集流体进行焊接时,需利用开始的高峰值功率迅速改变表面状态,再使用低峰值、长脉宽的平波进行热传导焊接。
本发明实施例中,输出激光不仅需要峰值功率在第二预设范围内,而且需要保证其波形为尖峰波。这是因为,当高峰值功率的输出激光射入高反材料表面时,30~80%的激光能量会因材料反射而损失掉。在一个激光脉冲信号过程中,金属的反射率会随时间变化。当材料表面温度升高到熔点时,其反射率会迅速下降;当表面处于熔化状态时,反射率则会稳定于某一值。对于波长1064μm的激光束,大多数材料初始反射率较高,因此采用带有前置尖峰的激光输出波形,利用开始出现的尖峰迅速改变表面状态,使其温度上升至熔点,从而降低了材料表面反射率,为高反材料的激光焊接提供了基础条件。
本发明实施例中,使用峰值功率在第二预设范围内、波形为尖峰波的输出激光进行热传导焊接,不仅可以保证焊接效果,而且可以提高焊接速度。
在上述实施例的基础上,本发明实施例中提供的圆柱电池集流体焊接方法,所述采用所述第一激光器,沿所述第一焊接轨迹将圆柱电池的电芯的一端与上集流体进行焊接,之后还包括:
对焊接的结果进行气密性测试,并对焊接的结果施加不同大小的拉力以进行拉力测试;
基于气密性测试的结果以及拉力测试的结果,确定焊接效果。
具体地,本发明实施例中,在电芯的一端与上集流体进行焊接之后,还可以对焊接的结果进行气密性测试以及拉力测试,气密性测试是指判断焊接的结果是否被焊穿,可以通过人工观察实现,也可以通过对焊接的结果进行充气并抽真空,形成负压,并查看焊接的结果是否会破裂,进而实现气密性测试。气密性测试的结果可以包括气密性良好和气密性不好。拉力测试是指对焊接的结果施加不同大小的拉力,该拉力可以手动施加,也可以通过拉力机施加,本发明实施例中对此不作具体限定。拉力测试的结果是找到使焊接的结果分离的拉力,该拉力即为焊接的结果能够承受的最大拉力。
然后根据气密性测试的结果以及拉力测试的结果确定焊接效果,即将拉力测试的结果与第一设定拉力阈值进行比较,并将比较的结果结合气密性测试的结果,确定焊接效果。只有当气密性测试的结果为气密性良好且拉力测试的结果大于第一设定拉力阈值时,确定焊接效果良好,若气密性测试的结果为气密性不好或者拉力测试的结果小于第一设定拉力阈值,则确定焊接效果不好。其中,第一设定拉力阈值可以根据拉力要求进行设置,例如可以设置为大于等于20N。
本发明实施例中,通过对焊接的结果进行气密性测试以及拉力测试,并根据气密性测试的结果以及拉力测试的结果确定焊接效果,可以用于指导后续的焊接操作所采用的第一焊接参数的选取。
在上述实施例的基础上,本发明实施例中提供的圆柱电池集流体焊接方法,所述采用所述第一激光器,沿所述第一焊接轨迹将圆柱电池的电芯的一端与上集流体进行焊接,之后还包括:
确定第二激光器的第二焊接参数,所述第二焊接参数包括第二焊接轨迹;
采用所述第二激光器,沿所述第二焊接轨迹将圆柱电池的电芯的另一端对应的壳体区域与下集流体进行焊接。
具体地,本发明实施例中在焊接之后,还可以确定第二激光器的第二焊接参数,第二激光器可以与第一激光器的型号以及类型相同,也可以与第一激光器型号或类型不同。第二焊接参数可以包括激光峰值功率、离焦量、第二焊接轨迹以及焊接速度等。激光峰值功率可以是大于等于1500W,焊接速度可以选取大于或等于10mm/s。
然后采用第二激光器,沿第二焊接轨迹对圆柱电池的电芯的另一端对应的壳体区域与下集流体进行焊接。焊接时采用的第二焊接轨迹可以根据需要进行设置,例如可以是沿下集流体的边缘区域形成的圆环。第二焊接轨迹还可以是位于下集流体的边缘区域的若干圆弧形焊线,圆弧形焊线的数量可以根据需要进行设置,例如可以设置为2条,这2条圆弧形焊线可以位于下集流体的边缘区域,且关于下集流体表面的圆心中心对称。
本发明实施例中,可以在实现上集流体与电芯的焊接的同时,还可以实现下集流体与壳体的焊接,焊接出若干圆弧形焊线,可以在保证焊接强度以及气密性的情况下提高焊接效率。
在上述实施例的基础上,本发明实施例中提供的圆柱电池集流体焊接方法,所述采用所述第二激光器,沿所述第二焊接轨迹将圆柱电池的电芯的另一端对应的壳体区域与下集流体进行焊接,之前还包括:
将所述电芯的壳体固定于基于第二气缸推动的第二夹具上,将所述下集流体固定于第二设定位置;
基于所述第二气缸将所述壳体区域与所述下集流体之间的间隙调整至设定间隙阈值范围内。
具体地,本发明实施例中,在壳体区域与下集流体进行焊接之前,可以先将电芯的壳体固定于第二夹具上,第二夹具可以通过第二气缸推动,进而带动电芯移动。电芯的壳体材料可以是铝,也可以是铜、钢等金属。第二夹具可以是第一夹具,也可以与第一夹具不同,第二气缸可以是第一气缸,也可以与第一气缸不同。
第二气缸具有的推力可以大于预设阈值,通过第一气缸的推力可以保证电芯的壳体与下集流体之间的间隙达到设定间隙阈值范围内,从而避免虚焊、击穿等现象发生。将下集流体固定于第二设定位置,该第二设定位置可以根据需要进行设置,通常将其设置在第二气缸的行程范围内,以便于第二气缸可以顺利将电芯与上集流体之间的间隙调整至设定间隙阈值范围内,该设定间隙阈值范围可以为0或误差允许范围,本发明实施例中对此不作具体限定。
本发明实施例中,通过第二夹具以及第二设定位置,可以保证焊接过程中电芯与上集流体之间位置的固定,进而保证焊接质量。
在上述实施例的基础上,本发明实施例中提供的圆柱电池集流体焊接方法,所述采用所述第二激光器,沿所述第二焊接轨迹将圆柱电池的电芯的另一端对应的壳体区域与下集流体进行焊接,之后还包括:
对焊接的结果进行气密性测试,并对焊接的结果施加不同大小的拉力以进行拉力测试;
基于气密性测试的结果以及拉力测试的结果,确定焊接效果。
具体地,本发明实施例中,在壳体区域与下集流体进行焊接之后,还可以对焊接的结果进行气密性测试以及拉力测试,气密性测试是指判断焊接的结果是否被焊穿,可以通过人工观察实现,也可以通过对焊接的结果进行充气并抽真空,形成负压,并查看焊接的结果是否会破裂,进而实现气密性测试。气密性测试的结果可以包括气密性良好和气密性不好。拉力测试是指对焊接的结果施加不同大小的拉力,该拉力可以手动施加,也可以通过拉力机施加,本发明实施例中对此不作具体限定。拉力测试的结果是找到使焊接的结果分离的拉力,该拉力即为焊接的结果能够承受的最大拉力。
然后根据气密性测试的结果以及拉力测试的结果确定焊接效果,即将拉力测试的结果与第二设定拉力阈值进行比较,并将比较的结果结合气密性测试的结果,确定焊接效果。只有当气密性测试的结果为气密性良好且拉力测试的结果大于第二设定拉力阈值时,确定焊接效果良好,若气密性测试的结果为气密性不好或者拉力测试的结果小于第二设定拉力阈值,则确定焊接效果不好。其中,第二设定拉力阈值可以根据拉力要求进行设置,例如可以设置为大于等于150N。
本发明实施例中,通过对焊接的结果进行气密性测试以及拉力测试,并根据气密性测试的结果以及拉力测试的结果确定焊接效果,可以用于指导后续的焊接操作所采用的第二焊接参数的选取。
最后应说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解: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;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种圆柱电池集流体焊接方法,其特征在于,包括:
确定第一激光器的第一焊接参数,所述第一焊接参数包括第一焊接轨迹;
采用所述第一激光器,沿所述第一焊接轨迹将圆柱电池的电芯的一端与上集流体进行焊接;
其中,所述第一激光器为脉冲激光器,所述第一激光器包括能量负反馈模块以及光束整形模块,所述能量负反馈模块用于对所述第一激光器内产生的激光进行能量负反馈与调节,所述光束整形模块用于对所述激光进行光束整形。
2.根据权利要求1所述的圆柱电池集流体焊接方法,其特征在于,所述能量负反馈模块包括:能量检测装置以及激光控制系统,所述能量检测装置与所述激光控制系统连接;
所述能量检测装置用于检测所述激光的实际能量值,并将所述实际能量值发送至所述激光控制系统;
所述激光控制系统用于基于所述实际能量值与预设能量值的比较结果,对所述实际能量值进行调节,以使所述实际能量值在第一预设范围内。
3.根据权利要求2所述的圆柱电池集流体焊接方法,其特征在于,所述第一激光器还包括光源、第一全反镜以及第二全反镜;
所述第一全反镜与所述第二全反镜之间构成谐振腔,所述光源以及所述能量检测装置均设置于所述谐振腔外所述第一全反镜一侧,且所述能量检测装置靠近于所述第一全反镜,所述光束整形模块设置于所述谐振腔内且靠近于所述第二全反镜。
4.根据权利要求1所述的圆柱电池集流体焊接方法,其特征在于,所述光束整形模块具体用于:
将所述激光的光束能量分布由高斯分布转换为均匀分布。
5.根据权利要求1所述的圆柱电池集流体焊接方法,其特征在于,所述采用所述第一激光器,沿所述第一焊接轨迹将圆柱电池的电芯的一端与上集流体进行焊接,之前还包括:
将所述电芯固定于基于第一气缸推动的第一夹具上,将所述上集流体固定于第一设定位置;
基于所述第一气缸将所述电芯与所述上集流体之间的间隙调整至设定间隙阈值范围内。
6.根据权利要求1所述的圆柱电池集流体焊接方法,其特征在于,所述采用所述第一激光器,沿所述第一焊接轨迹将圆柱电池的电芯的一端与上集流体进行焊接,具体包括:
采用所述第一激光器,使用峰值功率在第二预设范围内的输出激光,沿所述第一焊接轨迹将圆柱电池的电芯的一端与上集流体进行热传导焊接;
其中,所述输出激光的波形为尖峰波。
7.根据权利要求1所述的圆柱电池集流体焊接方法,其特征在于,所述采用所述第一激光器,沿所述第一焊接轨迹将圆柱电池的电芯的一端与上集流体进行焊接,之后还包括:
对焊接的结果进行气密性测试,并对焊接的结果施加不同大小的拉力以进行拉力测试;
基于气密性测试的结果以及拉力测试的结果,确定焊接效果。
8.根据权利要求1-7中任一项所述的圆柱电池集流体焊接方法,其特征在于,所述采用所述第一激光器,沿所述第一焊接轨迹将圆柱电池的电芯的一端与上集流体进行焊接,之后还包括:
确定第二激光器的第二焊接参数,所述第二焊接参数包括第二焊接轨迹;
采用所述第二激光器,沿所述第二焊接轨迹将所述电芯的另一端对应的壳体区域与下集流体进行焊接。
9.根据权利要求8所述的圆柱电池集流体焊接方法,其特征在于,所述采用所述第二激光器,沿所述第二焊接轨迹将圆柱电池的电芯的另一端对应的壳体区域与下集流体进行焊接,之前还包括:
将所述电芯的壳体固定于基于第二气缸推动的第二夹具上,将所述下集流体固定于第二设定位置;
基于所述第二气缸将所述壳体区域与所述下集流体之间的间隙调整至设定间隙阈值范围内。
10.根据权利要求8所述的圆柱电池集流体焊接方法,其特征在于,所述采用所述第二激光器,沿所述第二焊接轨迹将圆柱电池的电芯的另一端对应的壳体区域与下集流体进行焊接,之后还包括:
对焊接的结果进行气密性测试,并对焊接的结果施加不同大小的拉力以进行拉力测试;
基于气密性测试的结果以及拉力测试的结果,确定焊接效果。
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CN114178696A (zh) * 2022-02-17 2022-03-15 武汉逸飞激光股份有限公司 一种电池微米级金属箔材的激光焊接方法

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