CN114074220A - 一种动力电池及其密封钉的激光焊接方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种动力电池及其密封钉的激光焊接方法，用于将密封钉焊接固定在动力电池的盖板上，所述激光焊接方法包括：将所述密封钉放置于所述盖板的容纳槽中，并通过点焊的方式将所述密封钉固定于所述容纳槽中；通过第一激光沿着预设焊接轨迹的前一段对所述盖板和密封钉进行焊接，所述第一激光为连续光；通过第二激光沿着所述预设焊接轨迹的后一段对所述盖板和密封钉进行焊接，所述第二激光为脉冲光。结合了连续光焊接的效率优点和脉冲光焊接的良品率优点，从而在保证密封钉焊接生产效率的同时，提高了密封钉焊接的良品率。
Description
技术领域
本发明属于电池密封技术领域，尤其涉及一种动力电池及其密封钉的激光焊接方法。
背景技术
目前行业内对密封钉与动力电池的焊接，通常使用传统的YAG脉冲激光器焊接密封钉，激光以间隔脉冲的方式输出，所获得的焊缝成形美观、一致性好，良品率高；但脉冲模式焊接密封钉具有以下的不足：1、焊接速度较慢，以平均输出功率为600w的YAG激光器焊接为例，焊接速度仅7mm/s以内；2、YAG脉冲激光器光电转换效率较低(3％左右)，平均输出功率为600w的激光器电功率需要20kw，能耗较高；3.激光器体积较大，且需要经常更换耗材。
随着新能源行业的迅猛发展，YAG激光器焊接密封钉已难以满足产能需要，因此出现了采用光纤激光器通过连续光模式进行密封钉的焊接，焊接速度可达80-120mm/s，较YAG激光器焊接密封钉，焊接速度提高了10倍以上，但用连续激光焊接密封钉在焊缝收尾位置容易出现针孔状的气孔缺陷，导致密封钉焊接良品率低于YAG脉冲激光焊接密封钉。
发明内容
本发明的目的在于至少一定程度上解决现有技术中的不足，提供一种动力电池及其密封钉的激光焊接方法，旨在保证密封钉焊接效率的同时，提高焊接的良品率。
为实现上述目的，本发明实施例提供了一种密封钉的激光焊接方法，用于将密封钉焊接固定在动力电池的盖板上，所述激光焊接方法包括：
将所述密封钉放置于所述盖板的容纳槽中，并通过点焊的方式将所述密封钉固定于所述容纳槽中；
通过第一激光沿着预设焊接轨迹的前一段对所述盖板和密封钉进行焊接，所述第一激光为连续光；
通过第二激光沿着所述预设焊接轨迹的后一段对所述盖板和密封钉进行焊接，所述第二激光为脉冲光。
在一个实施例中，所述第一激光和第二激光由同一个光纤激光器产生。
在一个实施例中，所述预设焊接轨迹的前一段为所述密封钉与盖板之间圆形焊缝的3/4圆弧段，所述预设焊接轨迹的后一段至少包括所述圆形焊缝剩余的1/4圆弧段。
在一个实施例中，所述预设焊接轨迹的后一段还包括与所述1/4圆弧段连接并相切的直线段。
在一个实施例中，所述第一激光的输出功率为800W～1200W，并以60～100mm/s的速度进行焊接。
在一个实施例中，所述第二激光的输出功率为1000W、脉宽为20ms、脉冲间隔为5ms，并以5～15mm/s的速度进行焊接。
在一个实施例中，在通过所述第一激光和第二激光进行焊接的过程中，都是在保护气体的作用下进行的。
在一个实施例中，所述密封钉采用铝合金材料制作。
另一方面，提供了一种动力电池，包括盖板和密封钉，所述盖板上开设有与注液孔连通的容纳槽，所述注液孔中通过胶钉封堵，所述密封钉放置于所述容纳槽中，并通过如权利要求1至8任一所述的激光焊接方法将密封钉焊接固定在所述盖板上。
一种
上述本发明实施例密封钉的激光焊接方法，先将密封钉放置于盖板的容纳槽中，并通过预点焊进行固定，通过连续光模式的第一激光以较快的焊接速度沿密封钉圆形焊缝进行焊接大部分，然后通过脉冲光模式的第二激光以较慢的焊接速度对圆形焊缝剩余部分继续进行焊接；结合了连续光焊接的效率优点和脉冲光焊接的良品率优点，从而在保证密封钉焊接生产效率的同时，提高了密封钉焊接的良品率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例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，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例动力电池的示意图；
图2为本发明实施例动力电池的局部剖面结构示意图；
图3为本发明实施例密封钉的激光焊接方法的流程图；
图4为本发明实施例密封钉的激光焊接方法的焊接轨迹图；
图5为采用本发明实施例密封钉的激光焊接方法焊接密封钉的焊接外貌图。
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，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”“轴向”、“周向”、“径向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
请参阅图1和图2所示，本发明实施例公开了一种动力电池100，包括盖板10和密封钉20，盖板10上开设有用于注入电解液的注液孔11、以及与注液孔11连通并用于容纳密封钉20的容纳槽12，注液孔11内通过一胶钉30进行封堵；密封钉20采用铝合金材料制成，其放置于容纳槽12内并通过激光焊接方法与盖板10焊接固定，从而将注液孔11封盖住，并对注液孔11中的胶钉30进行密封保护。
请参阅图3至图5所示，本发明实施例公开的一种密封钉20的激光焊接方法，用于将用焊接固定在动力电池的盖板10上，该激光焊接方法包括：
S101、将密封钉20放置于盖板10的容纳槽12中，并通过点焊的方式将密封钉20固定于容纳槽12中。
具体地，在通过注液孔11向动力电池注入电解液，并利用胶钉30封堵于注液孔11之后，还可通过激光对容纳槽12进行清洗，以除去容纳槽12中残留的电解液，避免容纳槽12中所残留的电解液在后续焊接过程中因高能热量分解出气体，导致胶钉30及密封钉20之间的腔体内气压过高，容易在圆形焊缝首尾结合密闭处形成焊缝爆点，导致密封钉20无法密闭造成产品缺陷。
对容纳槽12进行清洁后再将密封钉20放置于容纳槽12内进行预点焊，以保证密封钉20在之后的焊接过程中不出现位置偏移，通常的，预点焊的焊点数量为均匀间隔分布的三个点或四个点；需要说明的是，预点焊的焊点要小，以避免对后续的焊接过程造成影响。
S102、通过第一激光沿着预设焊接轨迹的前一段对盖板10和密封钉20进行焊接，第一激光为连续光。
在本实施例中，该预设焊接轨迹的前一段为密封钉20与盖板10之间圆形焊缝的第一圆弧段，即第一激光从圆形焊缝的一个焊点开始沿该第一圆弧段的路径以连续光模式进行焊接，该第一圆弧段占圆形焊缝路径的大部分；具体的，该第一圆弧段大约等于密封钉20与盖板10之间圆形焊缝的3/4大小。
在其中一个实施例中，第一激光的输出功率为800W～1200W，并以60～100mm/s的速度沿第一圆弧段进行焊接。在本实施例中，第一激光的输出功率为1000W，焊接速度为80mm/s，从而有效的保证了有密封钉20焊接的生产效率。
S103、通过第二激光沿着预设焊接轨迹的后一段对盖板10和密封钉20进行焊接，第二激光为脉冲光。
在本实施例中，该预设焊接轨迹的后一段至少包括密封钉20与盖板10之间圆形焊缝的第二圆弧段，且第二圆弧段加第一圆弧段恰好等于圆形焊缝的形状，即第二激光是从第一圆弧段的结尾处开始沿着第二圆弧段的路径以脉冲光模式进行焊接；具体的，该第二圆弧段大约等于密封钉20与盖板10之间圆形焊缝的1/4大小。
在其中一个实施例中，第二激光的输出功率为1000W、脉宽为20ms、脉冲间隔为5ms，并以5～15mm/s的速度进行焊接。在本实施例中，第二激光的焊接速度为10mm/s，从而有效降低了密封钉20焊缝收尾段的针孔形气孔的形成，显著提高了焊接良品率。
进一步地，预设焊接轨迹的后一段还包括与第二圆弧段连接并相切的直线段，从而使第二激光的收尾处位于圆形焊缝之外，进一步降低了圆形焊缝首尾相接处的气孔形成概率。
在其中一个实施例中，第一激光和第二激光由同一个光纤激光器产生。即开始对圆形焊缝进行焊接时，使光纤激光器产生连续光模式的第一激光，并通过该第一激光以80mm/s的焊接速度沿预设焊接轨迹的前一段进行焊接至前一段与后一段的相接处；然后使光纤激光器切换至脉冲光模式的第二激光，并通过该第二激光以10mm/s的焊接速度沿预设焊接轨迹的后一段继续进行焊接至结束(如图5所示)；因此，本实施例只需一台光纤激光器，调用光纤激光器的两种出光模式，即可完成一条焊缝的双模式双速度焊接，结合了连续光焊接的效率优点和脉冲光焊接的良品率优点，设备投入成本低，同时兼顾了良品率和生产效率。
在其中一个实施例中，在通过第一激光和第二激光进行焊接的过程中，都是在保护气体的作用下进行的。具体地，在光纤激光器产生第一激光或第二激光对圆形焊缝进行焊接时，用保护气体吹向第一激光和第二激光的作用点，以避免盖板10与密封钉20之间的焊接处发生氧化，该保护气体为惰性气体，在本实施例中，保护气体为氮气。
综上所述，本发明的密封钉20的激光焊接方法，先将密封钉20放置于盖板10的容纳槽12中，并通过预点焊进行固定，通过连续光模式的第一激光以较快的焊接速度沿密封钉20圆形焊缝进行焊接大部分，然后通过脉冲光模式的第二激光以较慢的焊接速度对圆形焊缝剩余部分继续进行焊接；结合了连续光焊接的效率优点和脉冲光焊接的良品率优点，从而在保证密封钉20焊接生产效率的同时，提高了密封钉20焊接的良品率。
在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其它实施例的相关描述。
以上为对本发明所提供的技术方案的描述，对于本领域的技术人员，依据本发明实施例的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (9)
1.一种密封钉的激光焊接方法，用于将密封钉焊接固定在动力电池的盖板上，其特征在于，所述激光焊接方法包括：
将所述密封钉放置于所述盖板的容纳槽中，并通过点焊的方式将所述密封钉固定于所述容纳槽中；
通过第一激光沿着预设焊接轨迹的前一段对所述盖板和密封钉进行焊接，所述第一激光为连续光；
通过第二激光沿着所述预设焊接轨迹的后一段对所述盖板和密封钉进行焊接，所述第二激光为脉冲光。
2.根据权利要求1所述的密封钉的激光焊接方法，其特征在于，所述第一激光和第二激光由同一个光纤激光器产生。
3.根据权利要求1所述的密封钉的激光焊接方法，其特征在于，所述预设焊接轨迹的前一段为所述密封钉与盖板之间圆形焊缝的3/4圆弧段，所述预设焊接轨迹的后一段至少包括所述圆形焊缝剩余的1/4圆弧段。
4.根据权利要求3所述的密封钉的激光焊接方法，其特征在于，所述预设焊接轨迹的后一段还包括与所述1/4圆弧段连接并相切的直线段。
5.根据权利要求1所述的密封钉的激光焊接方法，其特征在于，所述第一激光的输出功率为800W～1200W，并以60～100mm/s的速度进行焊接。
6.根据权利要求1所述的密封钉的激光焊接方法，其特征在于，所述第二激光的输出功率为1000W、脉宽为20ms、脉冲间隔为5ms，并以5～15mm/s的速度进行焊接。
7.根据权利要求1所述的密封钉的激光焊接方法，其特征在于，在通过所述第一激光和第二激光进行焊接的过程中，都是在保护气体的作用下进行的。
8.根据权利要求1所述的密封钉的激光焊接方法，其特征在于，所述密封钉采用铝合金材料制作。
9.一种动力电池，其特征在于，包括盖板和密封钉，所述盖板上开设有与注液孔连通的容纳槽，所述注液孔中通过胶钉封堵，所述密封钉放置于所述容纳槽中，并通过如权利要求1至8任一所述的激光焊接方法将密封钉焊接固定在所述盖板上。
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