CN113851795A - 一种提高铝壳锂离子电池注液口封口焊接良率的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种提高铝壳锂离子电池注液口封口焊接良率的方法，所述注液口为具有台阶结构的圆孔，注液口的最大圆半径为R2，注液口的封口圆片的圆半径为R1，其特征在于：将封口圆片放置到注液口处后，在注液口的外围表面进行扎孔操作，利用扎出的扎孔对壳体铝材造成的形变在注液口处形成向内的凸起而实现对封口圆片的定位，扎孔的圆心至注液口圆心的距离为R3，扎孔的半径为R4，满足R4＞R2‑R1且R3‑R4＞R2，所述扎孔不穿透壳体。本发明解决了焊接安全阀片时造成的焊接炸火问题，大大提高焊接工段的良率并降低工费成本，尤其适合将安全阀片与注液口封口铝片合二为一的场景使用。

Description

一种提高铝壳锂离子电池注液口封口焊接良率的方法

技术领域

本发明涉及一种电池壳体的制备，具体涉及一种用于铝壳锂离子电池注液口封口焊接时提高焊接良率的方法。

背景技术

锂离子电池按形状分为圆柱、软包和方形。在电动汽车领域，铝壳方形锂离子电池是主流型号。铝壳方形锂离子电池的盖板中常设有正负极极柱、注液孔和防爆阀。正负极极柱是将电池内部正负极引出至外部的连接结构；注液孔是将电解液注入电池内部时所需的孔洞，由于注液装置需要插拔，所以注液孔一般呈圆孔状；防爆阀是防止电池内部压力过大时以防爆炸的泄压装置，可以是圆形或者铝壳，采用铝或铝合金材质。防爆阀的设置方式可以是在阀片位置设置环形薄刻痕，形成薄弱区在内部压力过大时破裂释放内部压力，也可以是在壳体上开设防爆孔，将较薄的安全阀片或者具有例如针刺结构的安全阀结构焊接在防爆孔上。

中国实用新型专利CN204632816U公开了一种用于方形电池的盖板，盖板上设有正负极柱孔和安全阀孔，其中，安全阀孔具有台阶结构，以便于定位并焊接固定安全阀片。通过设计闭口化成工艺，安全阀孔可以同时作为注液口，从而实现安全阀孔和注液口的合并，简化了盖板的结构，减少了盖板的成本。

由于安全阀孔兼作注液口，因此其需要在化成后再焊接封闭。然而，虽然设计了台阶结构，但是在放置安全阀片并输送至焊接工位的过程中，安全阀片可能因倾斜、震动等原因与注液口之间形成缝隙，激光焊接时，激光可能穿透到电解液，容易造成焊接炸火，导致焊接失效而返工。因此，解决上述问题，提高焊接工段的良率并降低工费成本，对于安全阀孔与注液口合并工艺的应用有着重要意义。

发明内容

本发明的发明目的是提供一种提高铝壳锂离子电池注液口封口焊接良率的方法，解决焊接注液口封口铝片时可能造成的焊接炸火现象，提高焊接工段的良率。

为达到上述发明目的，本发明采用的技术方案是：一种提高铝壳锂离子电池注液口封口焊接良率的方法，所述注液口为具有台阶结构的圆孔，注液口的最大圆半径为R2，注液口的封口圆片的圆半径为R1，将封口圆片放置到注液口处后，在注液口的外围表面进行扎孔操作，利用扎出的扎孔对壳体铝材造成的形变在注液口处形成向内的凸起而实现对封口圆片的定位，扎孔的圆心至注液口圆心的距离为R3，扎孔的半径为R4，满足R4＞R2-R1且R3-R4＞R2，所述扎孔不穿透壳体。

扎孔设置时，R4＞R2-R1，可以保证扎孔形成的壳体变形有效定位封口圆片，R3-R4＞R2可以避免扎孔时出现边缘击穿现象。

上述技术方案中，封口圆片可以是普通的注液口封口片，也可以是安全阀片，还可以是设置有特定结构的安全阀组件。

上述技术方案中，所述扎孔的数量为2个，2个扎孔的圆以后连线经过注液口的圆心。

或者，所述扎孔的数量大于等于3个，相邻扎孔的圆心与注液口的圆心的连线分割封口圆片形成的扇形的圆心角均小于π。

优选的技术方案，所述扎孔为3个。

由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：

1、本发明通过在注液口外围表面进行扎孔，利用扎孔对壳体铝材的造成的形变形成向注液口内凸起从而实现对封口铝片的固定，有效减少安全阀片与壳盖之间由于流水线运输振动造成的缝隙，从而解决了焊接安全阀片时造成的焊接炸火问题，大大提高焊接工段的良率并降低工费成本。

2、由于铝片厚度小于壳体厚度，所以当电池内部压力达到一定阈值时，可以在封口铝片处实现破裂从而释放压力，避免爆炸。相比于传统电池中安全阀与注液孔独立存在，本发明将安全阀片与注液口封口铝片合二为一，降低结构复杂性，简单有效，进一步降低壳盖零部件的成本。

附图说明

图1是实施例一的放置封口铝片至注液口后铝片区域的俯视示意图；

图2是实施例一中设置3个扎孔后注液口及封口铝片区域的俯视示意图；

图3是实施例一中各圆半径与圆心距离的标识示意图。

其中，1、注液口；2、封口圆片；3、扎孔。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述：

实施例一：

目前锂离子电池使用的主要是液态电解液，当化成后需要对注液口进行封口焊接。将封口铝片放置在注液口后，电池在自动传送带传送至激光封口焊接设备里进行封口焊接，在此过程中不可避免会产生机械振动，所以封口铝片与注液口之间会产生超出原来公差之外的缝隙，由此造成激光封口焊接炸火现象。

本实施例通过在注液口外围表面进行扎孔，利用扎孔对壳体铝材的造成的形变形成向注液口内凸起从而实现对封口铝片的固定，有效减少封口铝片与壳盖之间由于流水线运输振动造成的缝隙，从而解决了焊接安全阀片时造成的焊接炸火现象，大大提高焊接工段的良率并降低工费成本；当注液口与安全阀口合并后，仅需焊接一次封口铝片，由于安全阀片厚度小于壳体厚度，所以当电池内部压力达到一定阈值时，可以在安全阀片处实现破裂从而释放压力，避免爆炸。相比于在安全阀设置环形薄刻痕达到薄弱区以释放内部压力，本方案进一步降低成本。

参见图1，注液口1具有圆孔，封口圆片2（可以采用薄铝片）放置在注液口1内，注液口1内可以设置有台阶结构以临时支撑封口圆片2。

参见图2，在注液口外围设置3个扎孔3，铝质盖板发生形变，产生向内的凸起，卡住封口铝片，对其定位。

参见图3，封口圆片的圆半径R1，注液口最大圆半径R2，扎孔的圆心至注液口圆心距离R3，扎孔的圆半径R4，满足R4＞R2-R1并且R3-R4＞R2。由于扎孔会将质地较软的铝挤压形变向外围扩张，最极限的情况是扎的圆孔填满在封口铝圆片与注液口圆之间，所以R4＞R2-R1以满足挤压过来的铝材可以接触到封口铝圆片形成对封口铝片的固定作用。由于孔是通过钢针之类的针状物扎制而成，所以孔必须在注液口外围，否则向注液口内不能具有有效的铝材形变。

扎孔不穿透壳体，否则形成通孔会使电池内电解液与外界空气连通而失效。扎的孔的数量大于等于2个，当孔数为2时，2个孔圆心的连线经过封口铝圆片的圆心，当孔数超过2时，所有孔圆心与封口铝圆片的圆心连线后，铝圆片圆周被分割形成的弧度均小于π。从力学角度讲，将2孔设置越相互靠近，形成的挤压效果越接近，所以扎孔的位置投影在同一圆周上后需要尽量均分该圆周，用最少的孔达到最优的效果。

表1

	焊接良率(统计十万只)
		常规封口铝片	97.03%
封口铝片+扎2孔	98.94%
		封口铝片+扎3孔	99.97%
封口铝片+扎4孔	99.98%
		封口铝片+扎5孔	99.98%

如表1，统计了产线焊接封口时直接采用传统方法与本发明具有扎孔工序的方法的对比数据，检测十万只电池的焊接良率。经过扎2孔后，焊接良率由无扎孔时的97.03%提高至98.94%。扎3孔后，焊接良率提高至99.97%。增加扎孔数量为4和5时，焊接良率均为99.98%。当设置2个扎孔时，焊接良率相比于不扎孔有所提高，主要得益于扎孔所造成的的挤压形变对封口铝片的固定作用，但由于2个孔的固定作用不如3个孔，所以扎3孔的良率进一步提高至99.97%，此时该3个孔形成的效果如图2所示。该3孔圆心与封口铝片圆心的连线将铝片圆均分为3个扇形，扇形弧的弧度均为2π/3。当扎4孔或5孔后，虽然扎孔数量增加，但固定封口铝片效果已无明显提高，所以焊接良率也几乎无变化，增加扎孔动作反而不利于产线操作，另一方面3个扎孔可以在机器上设置3个打孔装置进行一次动作，过多的打孔数量在空间上非常拥挤，而转移针头进行扎孔反而增加了工序时间，也不是最佳选择，所以优选3个扎孔的方式。

Claims (4)

1.一种提高铝壳锂离子电池注液口封口焊接良率的方法，所述注液口为具有台阶结构的圆孔，注液口的最大圆半径为R2，注液口的封口圆片的圆半径为R1，其特征在于：将封口圆片放置到注液口处后，在注液口的外围表面进行扎孔操作，利用扎出的扎孔对壳体铝材造成的形变在注液口处形成向内的凸起而实现对封口圆片的定位，扎孔的圆心至注液口圆心的距离为R3，扎孔的半径为R4，满足R4＞R2-R1且R3-R4＞R2，所述扎孔不穿透壳体。

2.根据权利要求1所述的提高铝壳锂离子电池注液口封口焊接良率的方法，其特征在于：所述扎孔的数量为2个，2个扎孔的圆以后连线经过注液口的圆心。

3.根据权利要求1所述的提高铝壳锂离子电池注液口封口焊接良率的方法，其特征在于：所述扎孔的数量大于等于3个，相邻扎孔的圆心与注液口的圆心的连线分割封口圆片形成的扇形的圆心角均小于π。

4.根据权利要求3所述的提高铝壳锂离子电池注液口封口焊接良率的方法，其特征在于：所述扎孔为3个。

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