CN114243230B - 一种电芯极耳焊接汇流方法及设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电芯极耳焊接汇流方法及设备，用于电池极芯端面焊接汇流，包括：叠片，以形成由正极片、隔膜、负极片层叠形成的极片组；正极片包括正极耳，负极片包括负极耳；在叠片过程中，弯折正极耳以形成正极耳弯折；以及，弯折负极耳以形成负极耳弯折；焊接极片组中每个正极片的正极耳弯折，和/或，焊接极片组中每个负极片的负极耳弯折。基于本发明能够减小极耳预留长度，极大减少极耳材料的损耗。减少工位流转，提高生产效率和产品的良率。

Description

一种电芯极耳焊接汇流方法及设备

技术领域

本发明属于电池加工制造技术领域，尤其涉及一种电芯极耳焊接汇流方法及设备。

背景技术

自1991年索尼公司发布第一款商用锂离子电池以来，锂离子电池已广泛应用于消费电子、电动汽车以及储能等领域。

常规的锂离子电池采用铝箔作为正极汇流条（也称集流体），铜箔作为负极汇流条。随着电池工业的发展，汇流条已经成为电池生产过程中的主要原料。

如何对汇流条进行优化设计，一直是从事电池生产制造的工程技术人员研究的课题。

发明内容

为解决现有技术中存在的技术问题，本发明的第一方面，提供一种电芯极耳焊接汇流方法，用于电池叠片形成极片组后正、负极极耳焊接汇流，包括:叠片，以形成由正极片、隔膜、负极片层叠形成的极片组；所述正极片包括正极耳，所述负极片包括负极耳；弯折正极耳以形成正极耳弯折；和/或，弯折所述负极耳以形成负极耳弯折；汇流所述极片组；以及，焊接所述极片组中的正极耳弯折和/或所述负极耳弯折。

需要说明的是，在本发明第一方面所提供的方法中，步骤前后并不严格限制方法的执行次序，例如弯折正极耳以形成正/负极耳弯折可以在汇流所述极片组之后进行。

本发明的第二方面，提供一种电芯极耳焊接汇流设备，包括：叠片工位，用于以形成由正极片、隔膜、负极片层叠形成的极片组；所述正极片包括正极耳，所述负极片包括负极耳；压模机构，用于弯折正极耳以形成正极耳弯折；和/或，弯折所述负极耳以形成负极耳弯折；汇流构件，用于汇流所述极片组；焊接组件，用于焊接所述极片组中的正极耳弯折和/或所述负极耳弯折。

本发明的有益效果：

采用该技术方案，正负极叠片过程中可以直接完成端面汇流焊接，减少了后道焊接工序，对于整机效率带来了大幅提升。同时减少了前道工序正负极耳长度，对于材料的成本也一定程序减少，也提高了空间利用率。同时电芯焊接成型后也可以快速入壳，在后道工序效率提升也带来了大幅提高。

附图说明

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明；

图1是本发明实施例提供的电池端面焊接叠片工位；

图2是本发明实施例提供的电池端面焊接叠片工位爆炸视图；

图3是本发明实施例提供的单极片组叠片后的结构示意图；

图4是本发明实施例提供的多极片组叠片后的结构示意图；

图5是本发明实施例提供的单极片叠片后的结构示意图；

图6是本发明实施例提供的采用极耳弯折后极耳预留长度比较图；

图7是本发明实施例提供的多极片组汇流示意图；

图8是本发明实施例提供的极片弯折方向示意图；

图9是本发明实施例提供的汇流装置示意图；

图10是本发明实施例提供的极片组卡位在汇流装置上的示意图；

图11是本发明实施例提供的不同形状的汇流装置示意图；

图12是本发明实施例提供的不同形状的汇流装置示意图；

图13是本发明实施例提供的压模装置示意图；

图14是本发明实施例提供的压模弯折形状示意图；

图15是本发明实施例提供的压模弯折形状示意图；

图16是本发明实施例提供的压模弯折形状示意图；

图17是本发明实施例的示意图；

图18是本发明实施例的示意图；

图19是本发明实施例提供汇流条结构示意图；

图20是本发明实施例提供的极耳弯折形状示意图。

图21是本发明实施例提供的汇流条装配后极耳受力示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明 实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述， 显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，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，都应当属于本发明保护的范围。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语 “第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排 他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或 设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

实施例一：

在本发明的一个实施例中，提供一种电池端面焊接的设备以及使用该设备进行电池端面焊接的工艺流程：

电池端面焊是在叠片台上完成的，如图1和图2所示，其中，图1为电池端面焊接叠片工位，图2为图1的爆炸视图，叠片工位主要包括叠片台，两侧夹持机构和动力组件：

右侧夹持机构包括：右上叠片压爪1，右叠片压爪基座2，右下叠片压爪3。

动力组件包括：气动电磁阀4，气动控制组件5；

左侧夹持机构包括：左上叠片压爪6，左叠片压爪基座7，左下叠片压爪8；

叠片台9；叠片机构底座10。

在本实施方式中，电池的叠片和焊接是在不同的工位上流转进行的，即电池极片在叠片工位上完成叠片，然后移动到焊接工位上进行焊接。

参考图1和图2所示的结构，单个极片的叠片过程示例性地包括：

外部机械手或者平移机构吸取正极片或者负极片到叠片台9上，右上叠片压爪1和左下叠片压爪6压住极片，然后外部隔膜放卷机构将隔膜覆盖在正极片或者负极片上，然后外部机械手或者平移机构吸取负极片或者正极片到9叠片台上，接着外部隔膜放卷机构将隔膜覆盖在极片上。如此形成了‘极片-隔膜-极片’的结构。

需要说明的是，图中只是示意性地描述极片和隔膜在叠片过程中的位置关系，并不对其长度、厚度或者形状做定量描述。实际上极片作为电池电芯中储能环中的一部分，其通常由极薄的金属构成，例如铜箔或者铝箔，即使考虑铜箔和铝箔上的镀层（例如金属锂镀层或者元素碳镀层），其整体也是很薄的，在几十个微米到零点几个毫米的区间，为了图示方便，图中并未按照实际尺寸比例。

如图3所示，在叠片完成后，第一极片11和第二极片13的位置存在交错，二者的重叠部分由隔膜12进行绝缘阻隔，二者非重叠部分则形成了第一极耳14和第二极耳15，极耳的一个作用是与引流条连接，用于向外引流。由于第一极片11和第二极片13是正负极性相反的极片，第一极耳14和第二极耳15是极性相反的极耳，即当第一极耳14为正极耳时，第二极耳为负极耳，反之亦然。在叠片工位，重复叠片步骤，可以形成多个“第一极片-隔膜-第二极片”的层叠结构。由于在叠片过程中对齐，在垂直极片平面的视角上，多个第一极耳是重合的。由于极耳的本体材质（铜箔，铝箔等）比较薄，在平行于极片平面的视角上，多个层叠的极耳类似一本书‘书页’结构。 图3中即示出了平行于极片平面（上图）和垂直于极片平面（下图）的叠片完成的极片结构。

在完成了对单个极片的叠片之后，叠片完成的单片流转到焊接工位，如图所示，在焊接工位，叠片完成的极片之间进行焊接，焊接可以通过激光焊接或者超声焊接等。示例性地，在极耳部（图中的A点和B点）将多个叠片的极耳焊接在一起，再将焊接在一起的极耳焊接在一个铜牌上，之后铜牌与外部壳体连接进而实现极片和壳体之间电流通路。

在上述焊接过程中，叠片工位和焊接工位是两个不同的工位，因此需要对叠片进行流转，即将在叠片工位叠片完成的极片流转到焊接工位上进对准。如果单个极片进行转移，由于极片和极耳都非常轻薄，容易出现极片弯折或者隔膜褶皱。弯折或者褶皱的出现会影响良品率。因此，作为单叠片转移的替代方案，可以在叠片工位重复叠片一定次数，叠到电芯所需的极片数量，再将多个极片转移到焊接工位。

在对本实施例描述的设备和方法流程进行试验和调试过程中，同时发现了还存在可以完善和优化的空间：

首先，在实施例一中，极片正负极端面处需要预留足够的铜箔和铝箔作为引流条进行引流，由于预留长度必须足够，会增大铜箔和铝箔两种耗材的耗费。正负极耳均需要单独引入与之连接的正负极汇流用铜牌，且长度较长，导致在正负极耳的方向上需要较大的外部壳提尺寸，无法做到体积的最优。

第二，在实施例一中，需要较多的工序。包括需要进行多次多部件的焊接，例如，需要将正极耳、负极耳焊接成型，然后在成型面上再焊接引流条，最后将引流条和端盖焊接，多次焊接需要单独的焊接工位、工装夹具，焊接过程对于对准等要求，造成焊接过程比较耗时，多次焊接也容易造成良品率的下降。

第三，由于引流条的材质是具有柔性的铜箔和铝箔，由于引流条的长度较长，在焊接和电芯转移过程中会造成正负极耳的错位变形。

本发明后续的实施例将讨论如何对实施例一的技术方案进行优化。

实施例二：

在本发明的一个实施例中，对前述的实施例一进行改进，提供一种端面焊接汇流法。首先，可以采用例如实施例一中的叠片工位和叠片方法，对正负极片隔膜组进行叠片。叠片过程将正负极片或者极片袋进行叠片，形成正负极片隔膜组。如图所示:

正极片和负极片叠片形成正负极片组，并由隔膜分隔。正极片极耳位于正极片一端，并与正极片连接；负极片极耳位于负极片一端，并与负极片连接。

如图5所示，为了优化极片正负极端面处需要预留足够的极耳（铜箔和铝箔）作为引流条进行引流，由于预留长度必须足够，会增大铜箔和铝箔两种耗材的耗费和影响外壳体积的问题。本实施例对极耳的形状进行了改进。

预留极耳长度是由于极耳（铜箔和铝箔等）厚度很小，导致极耳本体比较柔软，因此连接到外壳壳体上时需要通过将极耳焊接到铜牌上，再通过焊接铜牌连接壳体。而在实施例一中结合图3已经对叠片完成的极片组进行过介绍：在垂直极片平面的视角上，多个第一极耳是重合的。由于极耳的本体材质（铜箔，铝箔等）比较薄，在平行于极片平面的视角上，多个层叠的极耳类似一本书‘书页’结构。因此，发明人想到了：为了缩减极耳的长度，可以利用类似‘书页’的极片组的结构力学特性。具体地，当多个极耳如图3所示那样保持无形变时，相互之间不存在作用力，单个极片由于其材质和厚度收到外力极容易产生形变，如果多个极耳产生了弯曲或者弯折（就像一本被弯曲的书籍），那么极片之间就会产生应力，应力包括极耳本身形变的弹力和相邻极耳之间的应力，在这种情况下，多个极耳就作为一个受力整体，就会展现出与单个极耳弯曲不同的物理性质。据此，发明人经过反复试验，提出了利预留用极耳弯折的物理特性，缩短极耳的预留长度的技术思路。

在一个可选的实施例中，如图5所示，在叠片完成后，第一极片21和第二极片22的位置存在交错，二者的重叠部分由隔膜25进行绝缘阻隔，二者非重叠部分则形成了第一极耳23和第二极耳24，分别在第一极耳和第二极耳上形成第一极耳弯折部26和第二极耳弯折部27。

正极耳弯折和负极耳弯折在每次叠片步骤中通过压模的方式形成，多个极耳压模后层叠在一起，然后通过激光焊、超声焊或者热熔焊，以弯折的姿态焊接之后直接焊接在电池的壳体内部。

如图6所示，如果采用折弯的方式，可以将多组极耳汇流后焊接，然后直接焊接到壳体上。通过此方案，预留极耳长度L2可以小于实施例一中的极耳长度L1。这可以很大程度上节省原材料的成本。此外，由于极耳长度的缩短，极片组和壳体之间的气隙可以更小，从而减小外壳的尺寸，满足电池的尺寸更加小型化的需求。

实施例三：

在实施例二的技术方案中，可以采用实施例一中的叠片工位进行叠片，然后利用压模技术进行弯折，汇流之后在焊接工位上焊接。考虑到极耳的材质和厚度所具有的物理性质，可以对实施例二的技术方案进行进一步地改进，在叠片完成之后，多个正极耳或者负极耳是‘书页状’重叠的，因此可以考虑对叠片完成的一组极耳进行弯折。

在一个可选的实施例中，外部机械手或者平移机构吸取正极片或者负极片到叠片台9上，右上叠片压爪1和左下叠片压爪6压住极片，然后外部隔膜放卷机构将隔膜覆盖在正极片或者负极片上，然后外部机械手或者平移机构吸取负极片或者正极片到9叠片台上，接着外部隔膜放卷机构将隔膜覆盖在极片上。重复这个步骤，形成‘极片-隔膜-……-极片-隔膜’的结构。当达到预设的叠片数量后。在极耳组的一位置上形成弯折，分别称为正极耳折弯组和负极耳折弯组。

和单片极耳压模不同，多片极耳具有一定厚度，更容易保持一定形状，且后续焊接工艺的目的就是为了将多个片极耳焊接，压模有利于多片极耳的对准，且压模工艺平整，可以避免较为轻薄单片极耳（例如厚度在零点几个毫米的极片），在工位流转过程中出现的弯折或者褶皱现象。

如图7所示，经过叠片的叠片组31，具有‘极片-隔膜-……-极片-隔膜’的结构，在极耳的预定位置32、33固定极耳，然后通过压模将叠片组的多个叠片一次压弯。其中，不同极性极耳的弯折方向不同。

在图8中，每一个小单元中，‘第一极片-隔膜-第二极片’具有类似‘三明治’结构，在压模弯折过程中，位于上方且位于左侧的极耳向C方向弯折，下方且在右侧的极耳向D方向弯折。这种弯折方式避免压模施加的受力方向使极片和隔膜分开。

图8中没有示出，位于上方且极耳位于右侧的方式，但是所述领域技术人员根据本实施例的原理可以知道，在此情况下，压模施加给上方极片弯折的方向C方向，而施加给下方极片的反向是D方向。也就是说，为了避免三层结构分离，优选地压模施力方向与极片的位置有关，下方极片向上施力，而下方极片向上施力。

极片组上的极耳（也可称为极耳组）经过弯折之后，由汇流装置汇流，然后通过激光焊、超声焊或者热熔焊，以弯折的姿态焊接之后直接焊接在电池的壳体内部。

与实施例二的技术效果类似，采用极耳组折弯的方式，然后将多组极耳汇流后焊接，然后直接焊接到壳体上。通过此方案，预留极耳长度L2可以小于实施例一中的极耳长度L1。这可以很大程度上节省原材料的成本。此外，由于极耳长度的缩短，极片组和壳体之间的气隙可以更小，从而减小外壳的尺寸，满足电池的尺寸更加小型化的需求。

实施例五：

在一个实施例中，如图9所示，汇流可以通过C形的汇流装置汇流。汇流步骤是为了将叠片完成的极片组对齐。汇流可以在对极片组产生压模之前。

具体地，叠片完成的极片组由机械手或者吸盘转移到C形卡位上，然后在C形卡位上由压模装置对极耳施加不同方向的压力。

利用C形卡位汇流，可以在同一个工位上实现弯折和焊接步骤（包含焊接极耳和极耳和壳体焊接），减少工位流转对极片组带来的影响（极耳弯折和隔膜褶皱），减少了对准的要求。也减少了多个工位对流水线空间的要求，实现‘同位装配’。

如图10所示，为多个极片组卡位在C形卡位后的示意图，两个C形卡位分别卡在正负极耳部，在C形卡位外侧对极耳进行模压使其达到预设的弯折。之后激光焊、电阻焊、超声波焊等手段，将正负极耳和端面连接件焊接成型形成汇流，然后快速入壳和端盖进行焊接。

如图11和12所示，汇流除使用C形卡位外，也可以采用U形卡位。可选地，C形卡位包括竖直方向可移动的两个夹板。可选地，U形卡位包括水平方向可移动的两个夹板。

对于极片较为轻薄的极片，机械手将极片组转移到C形卡位内时不易发生极耳翻折。

实施例六：

如图13所示，上压模43和是下压模44形成了弯折的压模形状，待压模的极耳42（正极片极耳或者负极片极耳）平移到上下压模之间，上下压模向中间靠拢，在机械应力作用下，极耳发生变形，变成了和压模相同的形状。

图13中，上压模43和下压模44会在控制模块41的控制下在水平和竖直两个方向上移动，在水平方向移动是通过控制模块41控制推拉气缸驱动推杆带动连接块47和48进而带动，进而带动上压模43和下压模44在水平方向运动。在竖直方向移动是是通过控制模块41控制水平伺服驱动竖直运动模块45和46在竖直方向运动，进而带动上压模43和下压模44在竖直方向运动。图13仅仅是压模的一个示例，

如图14-15所示，示意性地绘出了由上压模43和下压模44形成的压模形状，压模具有与极片平行的平直段和用于形成极耳弯折的弯曲段。

图14-15中仅示出了单极片的情况，当多个极耳进入上压模43和下压模44之间时，多个极耳均被压成与压模相同的形状，且多个极耳在压模的压力下相互层叠，呈现图10所示的弯曲的‘书页’状。之后可以直接对弯折弯曲的极耳部进行焊接。

实施例七：

在本发明的一个实施例中，提供一种端面焊接汇流法：

图19示出了汇流条的结构，其中81位汇流条本体，82为汇流孔。汇流条具备弹性，在卡住极耳时通过机构进行施加预应力张开。

本实施例的方法包括如下步骤，首先正负极片隔膜组开始进行叠片，当叠片完成后，将正极汇流条和负极汇流条从两侧套在正极片极耳和负极片极耳上。然后将正极片极耳和负极片极耳进行弯折使其和正极汇流条和负极汇流条表面进行贴紧，极耳弯折一片覆盖一片，最后一片（或者最后几片）和汇流条接触，最后形成一个导电整体，固定后用电阻焊、激光焊或者超声焊从左右两侧进行焊接，将正负极片隔膜组和正极汇流条和负极汇流条焊接成型。焊接成型后的电芯将直接流入后道工序入壳和盖板进行焊接。

当然，汇流条不限制于只与最后一片极片层叠，所述汇流条也可以通过汇流孔和几片极耳弯折套接。

其中正负极片隔膜组已经在前述实施例中进行过描述，它由正极片，负极片，正极片极耳，负极片极耳，隔膜组成。其中正极片极耳和负极片极耳在成型过程中形成正极耳折弯和负极耳折弯，利用程序控制正极片极耳和负极片极耳的长度及正极耳折弯和负极耳折弯的折弯位置。

采用本方案后可以在前道涂布工序时减少极耳长度预留，节省铜铝材料耗费，减少的极耳长度同时也在一定程度上减小了外部壳体的尺寸，也一定程度上降低了电芯的重量，从而整体提升了电池的能量密度，提高空间利用率；在叠片过程中直接将汇流条焊接成型，减少后道焊接步骤；可以将流转电芯固定成型，减少电芯流转过程中的变形错位，提高产品良率。

实施例八：

如图16-18所示，上压模和下压模采用直角弯折结构，这样压模得到的极耳弯折形状为直角。与前述实施例不同的是，由于极耳基材具有一定厚度，当弯折为直角时，无法像前述实施例中那样，相邻的极耳表面进行贴紧，极耳弯折一片覆盖一片，最后一片和汇流条接触，最后形成一个导电整体。

图17中，正负极片隔膜组51，正极汇流条52，负极汇流条53。其中正负极片隔膜组51如图18所示，它由正极片61，负极片62，正极片极耳63，负极片极耳64，隔膜65组成。其中正极片极耳63和负极片极耳64在成型过程中形成正极耳折弯66和负极耳折弯67，利用程序控制正极片极耳63和负极片极耳64的长度及正极耳折弯66和负极耳折弯67的折弯位置。该技术如下步骤，首先正负极片隔膜组61开始进行叠片或者卷绕，最外层正极耳折弯66和负极耳折弯67最靠近正极片61和负极片62，中间层最远离正极片61和负极片62。图17所示正负极片隔膜组61叠片或者卷绕过程中插入图17所示的正极汇流条62和负极汇流条63，继续进行图17所示正负极片隔膜组61的叠片或者卷绕动作，当完成最外层叠片或者卷绕后，用电阻焊、激光焊或者超声焊从左右两侧进行焊接，将图17所示正负极片隔膜组61和图17所示的正极汇流条62和负极汇流条63焊接成型。焊接成型后的电芯将直接流入后道工序入壳和盖板进行焊接。

实施例九：

在具体的设计中，会根据电池的尺寸，极片的尺寸对预留的极耳长度进行设计。在未采用弯折的情况下，预留极耳的长度除需要满足大于极片端面和壳体之间的气隙宽度之外，还要满足极耳和外接铜牌之间焊接要求。

以预留满足气隙长度为10cm为例，根据铜牌的长度和焊接的面积，极耳和铜牌焊接所需要的预留长度也需要在8-10cm。通常极耳总长度在10-30cm之间。

而采用弯折极耳后实施端面汇流焊接的方式，因为无需和铜牌焊接，预留极耳的长度大大减少，仍然以气隙长度为x cm为例，极耳与水平面的弯折角度为θ，则所需预留极耳长度为 x/cosθ,根据θ取值可以计算得到极耳的长度。

在一个实施例中，采用弯折极耳后实施端面汇流焊接的方式，对于极耳采用弯折采取分段的方式，如图20所示，在极耳的LA长度处进行弯折，弯折部的长度为LB，采用该方式，一方面可以保证弯折部与外部壳体的焊接，一方面可以避免极片端面与壳体之间气隙过长导致极耳材料用料增加的问题。仍然以气隙长度为xcm计算，则极耳长度为，LA+（x-LA）/cosθ其中LB=（x-LA）/cosθ。

因为极耳弯折并不是严格的直角，实际工程中会根据弯折的角度引入公差值Δ。以上的计算公式为：LA+（x-LA）/cosθ+Δ。

在一个实施例中，极耳的弯折为曲面形状。以图21为例，如果沿着极耳长度方向为x轴，垂直极耳方向为y轴建立坐标系，曲面在xy平面的投影轮廓线可以用y=f(x)表示。

那么对于弯曲的部分的极耳长度，可以通过如下公式计算：

其中积分的上下限a和b表示极耳轮廓线的x轴取值范围。

仍然以图21为例，极耳的弯折形状可以为二次曲线，在沿着极耳长度方向为x轴，垂直极耳方向为y轴建立的坐标系中，极耳曲面在xy平面的投影轮廓线，首先弯折向上（y>0），到达二次曲线顶点后，弯折向下并穿过x轴（y<0）延伸一定长度。

如此设计的原因是因为极耳材质是金属（铜箔或者铝箔），向上弯折然后向下弯折后，由于金属的性质，基于胡克定律，弯折的极耳形成向壳体方向的弹力，多片极耳形成的书页结构一方面由内部的摩擦力层叠，一方面形成了向壳体方向的弹力的合力F。这样，在极耳弯折接触到壳体时，由于弹力F，产生极耳弯折和壳体之间的摩擦力f，这两个力以及极耳部分的自重G极易形成受力平衡态。通俗而言，弯折的极片很容易通过弯折卡和在壳体上。这样，极片弯折和壳体之间的相对位置在焊接过程中是非常稳定的。极大地提高焊接的良率。在焊接完成后，极片弯折和壳体之间也是非常而稳固的，即使遭受到剧烈的震动，也不容易脱焊或者脱离接触，避免由于外力造成断路。

在一个可选的实施例中，以图21为例进行变形，壳体外壁并不是垂直的，而是向内具有一个较小的倾斜的角度，这个角度可以在5°以内或者在壳体的内侧具有凸起。如此设计的原因是在极耳弯折接触到壳体时，整体受力的方向是垂直于壳体表面的方向，由于弹力F，产生极耳弯折和壳体之间的摩擦力f，这两个力以及极耳部分的自重G更容易形成稳定的受力平衡态。通俗而言，弯折的极片很容易通过弯折卡和在向内倾斜或者具有凸起的壳体上。这样，极片弯折和壳体之间的相对位置在焊接过程中是非常稳定的。极大地提高焊接的良率。在焊接完成后，极片弯折和倾斜或者具有凸起的壳体之间也是非常而稳固的，即使遭受到剧烈的震动，也不容易脱焊或者脱离接触，避免由于外力造成断路。

不失一般性地，函数f(x)可以是二次函数，例如y=ax²。

f(x)也可以是幂函数或者指数函数。也可以是相同或者不同类型函数形成的分段函数。例如，当a=<x<t时，y=f1(x),当x=t是连续分段函数的拐点位置，当t<x<b时，y=f2(x)。

在一个实施例中，极耳的弯折是在LA长度处进行弯折，弯折的形状为f(x)。极耳的长度为，LA+LB，LB可以根据公式：

计算，其中，积分的上下限a和b表示极耳轮廓线的x轴取值范围。

实施例十：

本实施例将描述端面焊接汇流过程中使用的各种焊接技术：

超声波焊接是通过超声波发生器将50/60赫兹电流转换成15、20、30或40 KHz 电能。被转换的高频电能通过换能器再次被转换成为同等频率的机械运动，随后机械运动通过一套可以改变振幅的变幅杆装置传递到焊头。焊头将接收到的振动能量传递到待焊接工件的接合部，在该区域，振动能量被通过摩擦方式转换成热能，将材料熔化。

激光焊接是利用高能量密度的激光束作为热源的一种高效精密焊接方法。激光焊接是激光材料加工技术应用的重要方面之一。20世纪70年代主要用于焊接薄壁材料和低速焊接，焊接过程属热传导型，即激光辐射加热工件表面，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、峰值功率和重复频率等参数，使工件熔化，形成特定的熔池。

电阻焊接是指一种利用强大电流通过电极和工件间的接触点，由接触电阻产生热量而实现焊接的一种方法。焊接时电极和工件需加一定的压力。电阻焊分为点焊、凸焊、缝焊、对焊及电阻螺栓焊等。由于通电时间短，生产效率高，焊接质量稳定。因此，应用于焊接厚度小于3mm的金属薄板的大批量生产场合。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种电芯极耳焊接汇流方法，用于电池叠片形成极片组后正、负极极耳焊接汇流，所述方法包括:

叠片，以形成由正极片、隔膜、负极片层叠形成的极片组；所述正极片包括正极耳，所述负极片包括负极耳；

其特征在于，

弯折正极耳以形成正极耳弯折；和/或，弯折所述负极耳以形成负极耳弯折；其中，所述正极耳弯折具有平直段和弯折段，所述平直段由所述正极片延伸形成，所述弯折段用于形成所述正极耳弯折；以及，所述负极耳弯折具有平直段和弯折段，所述平直段由所述负极片延伸形成，所述弯折段用于形成所述负极耳弯折；

汇流所述极片组，多个所述极片组所具有的多个正极耳层叠形成弯折的书页状结构，所述弯折的书页状结构中的相邻正极耳弯折间具有应力，所述弯折的书页状结构在所述应力和所述多个正极耳形变产生的弹力作用下形成一个受力整体；

和/或，多个所述极片组所具有的多个负极耳层叠形成弯折的书页状结构，所述弯折的书页状结构中的相邻负极耳弯折间具有应力，所述弯折的书页状结构在所述应力和所述多个负极耳形变产生的弹力作用下形成一个受力整体；以及，

焊接所述极片组中的多个正极耳弯折，所述焊接后的正极耳弯折用于直接与电池外壳焊接；

和/或，焊接所述极片组中的多个所述负极耳弯折，所述焊接后的负极耳弯折用于直接与电池外壳焊接；

如果沿着极耳长度方向为x轴，垂直极耳方向为y轴建立坐标系，极耳所在曲面在xy平面的投影轮廓线用y=f(x)表示，

那么对于弯折的部分的极耳长度，通过如下公式计算：

其中积分的上下限a和b表示极耳轮廓线的x轴取值范围；

弯折正极耳以形成正极耳弯折；和/或，弯折所述负极耳以形成负极耳弯折，具体包括：

将叠片形成的极片组转移到汇流构件；

在汇流构件层叠多个极片组，所述极片组的多个正极耳或者所述极片组的负极耳形成书页状的层叠结构；

弯折所述多个正极耳形成的书页状结构以形成书页状层叠的正极耳弯折，和/或，弯折所述多个负极耳形成的书页状结构以形成书页状层叠的负极耳弯折；

所述汇流构件具有C型结构，所述极片组沿着所述C型结构的侧方开口被转移到汇流构件，

或者，所述汇流构件具有U型结构，所述极片组沿着所述U型结构的上部开口被转移到汇流构件。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，焊接所述极片组中的正极耳弯折和/或所述负极耳弯折，包括：

将所述书页状层叠的正极耳弯折穿过汇流条的汇流孔，并焊接以形成一个导电整体；和/或，

将所述书页状层叠的负极耳弯折穿过汇流条的汇流孔，并焊接以形成一个导电整体。

3.一种电芯极耳焊接汇流设备，包括：

叠片工位，用于以形成由正极片、隔膜、负极片层叠形成的极片组；所述正极片包括正极耳，所述负极片包括负极耳；

压模机构，用于弯折正极耳以形成正极耳弯折；和/或，弯折所述负极耳以形成负极耳弯折；其中，所述正极耳弯折具有平直段和弯折段，所述平直段由所述正极片延伸形成，所述弯折段用于形成所述正极耳弯折；以及，所述负极耳弯折具有平直段和弯折段，所述平直段由所述负极片延伸形成，所述弯折段用于形成所述负极耳弯折；

汇流构件，用于汇流所述极片组，多个所述极片组所具有的多个正极耳层叠形成弯折的书页状结构，所述弯折的书页状结构中的相邻正极耳弯折间具有应力，所述弯折的书页状结构在所述应力和所述多个正极耳形变产生的弹力作用下形成一个受力整体；

和/或，多个所述极片组所具有的多个负极耳层叠形成弯折的书页状结构，所述弯折的书页状结构中的相邻负极耳弯折间具有应力，所述弯折的书页状结构在所述应力和所述多个负极耳形变产生的弹力作用下形成一个受力整体；

焊接组件，用于焊接所述极片组中的多个正极耳弯折，所述焊接后的正极耳弯折用于直接与电池外壳焊接；

和/或，焊接所述极片组中的多个所述负极耳弯折，所述焊接后的负极耳弯折用于直接与电池外壳焊接；

如果沿着极耳长度方向为x轴，垂直极耳方向为y轴建立坐标系，极耳所在曲面在xy平面的投影轮廓线用y=f(x)表示，

那么对于弯折的部分的极耳长度，通过如下公式计算：

其中积分的上下限a和b表示极耳轮廓线的x轴取值范围；

弯折正极耳以形成正极耳弯折；和/或，弯折所述负极耳以形成负极耳弯折，具体包括：

将叠片形成的极片组转移到汇流构件；

在汇流构件层叠多个极片组，所述极片组的多个正极耳或者所述极片组的负极耳形成书页状的层叠结构；

弯折所述多个正极耳形成的书页状结构以形成书页状层叠的正极耳弯折，和/或，弯折所述多个负极耳形成的书页状结构以形成书页状层叠的负极耳弯折；

所述汇流构件具有C型结构，所述极片组沿着所述C型结构的侧方开口被转移到汇流构件，

或者，所述汇流构件具有U型结构，所述极片组沿着所述U型结构的上部开口被转移到汇流构件。

4.根据权利要求3所述的设备，其特征在于，

所述叠片工位包括：右侧夹持机构、左侧夹持机构和动力组件；所述动力组件驱动所述右侧夹持机构和左侧夹持机构的叠片压爪交替工作以形成由正极片、隔膜、负极片层叠形成的极片组。

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