CN115070207A

CN115070207A - 一种电池盖板焊接方法

Info

Publication number: CN115070207A
Application number: CN202210874432.XA
Authority: CN
Inventors: 栾开俊; 李国祥; 李晓坡; 樊彦良
Original assignee: China Lithium Battery Technology Co Ltd
Current assignee: China Lithium Battery Technology Co Ltd
Priority date: 2022-07-25
Filing date: 2022-07-25
Publication date: 2022-09-20

Abstract

本发明涉及电池制备技术领域，具体涉及一种电池盖板焊接方法。所述电池盖板焊接方法包括：S1、预焊接：将第一激光束垂直于所述壳体的侧面照射，并使所述第一激光束环绕所述重叠处一周进行移动，以形成穿透所述壳体并与所述盖板相连接的焊印；S2、封口焊接：将第二激光束垂直于所述盖板的外表面照射，并使所述第二激光束沿所述盖板与所述壳体的接缝进行移动。本发明提供的电池盖板焊接方法，可以避免同一位置、同一方向进行两次焊接而导致金属应力下降产生裂纹、局部母材分布不均等情况的发生，提高动力电池的整体结构强度，保证焊接牢靠，降低废品率；且避免焊接时激光漏光的情况发生。

Description

一种电池盖板焊接方法

技术领域

本发明涉及电池制备技术领域，具体涉及一种电池盖板焊接方法。

背景技术

随着新能源汽车的需求不断增长，动力电池制造技术也越来越受重视。动力电池通常包括电芯、用于容纳电芯的壳体、以及封闭壳体开口端的盖板；壳体与盖板的密封通常采用激光焊接的方式。

然而，由于盖板盖合在壳体的开口端，为了保证后续封口焊接的定位准确，往往需要在封口满焊之前，对盖板和壳体之间进行点焊等方式的预焊接，该种焊接操作，常常需要在同一位置、同一方向进行两次焊接，容易造成焊接位置金属应力下降、局部母材分布不均等问题，当电池内部发生失效膨胀时，易在两次焊接的交叠位置处形成应力集中，造成安全隐患。

此外，壳体与盖板之间往往由于壳盖加工偏差、金属屑异物、入壳压力不足等原因，使得壳体与盖板之间容易产生缝隙，当前行业常规的预焊方式，激光正对焊缝，易出现漏光问题。漏光属于重大质量事故，激光由壳体与盖板之间的缝隙漏下去，打到电芯上面，导致电芯击穿短路，或低粘膜隔膜烧伤接触壳体，造成壳体腐蚀。

发明内容

因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中在同一位置、同一方向进行两次焊接时容易造成焊接位置金属应力下降、局部母材分布不均，且激光正对焊缝的预焊方式容易出现漏光的缺陷，从而提供一种避免同一位置、同一方向进行两次焊接且杜绝漏光质量事故发生的电池盖板焊接方法。

为解决上述技术问题，本发明提供的一种电池盖板焊接方法，适于对盖板和壳体进行焊接，所述方法包括：

S1、将盖板水平放置于壳体的开口之上，使得至少部分的盖板嵌入于壳体的开口之中；

S2、预焊接：将第一激光束垂直于所述壳体的侧面，对所述壳体与所述盖板的重叠处进行照射，所述第一激光束环绕所述重叠处一周进行移动，以形成穿透所述壳体并与所述盖板相连接的焊印；

S3、封口焊接：将第二激光束垂直于所述盖板的外表面照射，并使所述第二激光束沿所述盖板与所述壳体的接缝进行移动。

本发明技术方案，具有如下优点：

1.本发明提供的电池盖板焊接方法，所述步骤S2的预焊接与所述步骤S3的封口焊接产生熔池不在同一焊接位置，并进一步的，两步骤焊接产生的熔池相互垂直；从而避免在同一位置、同一方向进行两次焊接而导致金属应力下降产生裂纹、局部母材分布不均等情况的发生，提高动力电池的整体结构强度，保证焊接牢靠，降低废品率。

2.本发明提供的电池盖板焊接方法，步骤S2的预焊接将第一激光束垂直于所述壳体的侧面照射，并使所述第一激光束环绕所述重叠处一周进行移动，以形成穿透所述壳体并与所述盖板相连接的焊印，从而可以避免对着盖板与壳体间缝隙处焊接时激光漏光的情况发生，避免激光由壳体与盖板之间的缝隙漏下去击中极片或隔膜，避免电芯击穿短路的情况发生，或低粘膜隔膜烧伤接触壳体而造成壳体腐蚀的情况发生，从而降低极片与隔膜的损耗，保证预焊固定效果的同时，彻底杜绝入壳漏光质量事故的发生，提高成品率，避免造成事故隐患。

3.在电池壳体表面不平整导致壳体与盖板间缝隙较大时，相较于传统的焊接步骤需要先对缝隙处进行点焊的方式，本实施例提供的电池盖板焊接方法，无需对缝隙处进行点焊，可降低漏焊概率，且本方法所采用的穿透预焊不会影响封口良率，减少操作步骤。

4.本发明提供的电池盖板焊接方法，在进行步骤S2的预焊接后，可以取消入壳轮廓仪缝隙检测，不需额外设置入壳轮廓仪缝隙检测等对位装置，设备成本更低，简化操作步骤。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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方式，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为本发明激光器与壳体对正的示意图；

图2为本发明第一激光束照射后形成焊印的示意图；

图3为本发明激光器与盖板和壳体的接缝对正的示意图；

图4为本发明焊印的熔池金相图；

图5为现有技术中采用往复焊接方式的往复焊接轨迹示意图；

附图标记说明：

1-盖板，2-壳体，3-激光器，4-焊印，5-往复焊接轨迹。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明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。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“垂直”、“水平”、“内”、“外”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”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

实施例一

结合图1-图5所示，本实施例提供的电池盖板焊接方法，适于对盖板1和壳体2进行焊接，所述方法包括：

S1、将盖板1水平放置于壳体2的开口之上，使得至少部分的盖板1嵌入于壳体2的开口之中；

S2、预焊接：将第一激光束垂直于所述壳体2的侧面，对所述壳体2与所述盖板1的重叠处进行照射，所述第一激光束环绕所述重叠处一周进行移动，以形成穿透所述壳体2并与所述盖板1相连接的焊印；

S3、封口焊接：将第二激光束垂直于所述盖板1的外表面照射，并使所述第二激光束沿所述盖板1与所述壳体2的接缝进行移动。

可选的，在本实施例中，所述盖板1盖设在壳体2上，所述盖板1与所述壳体2垂直设置。在一个可选的实施例中，所述盖板1的厚度为H₁=2mm，所述壳体2的厚度为H₂=0.6mm。所述盖板1所在平面与所述壳体2的上边沿相平行。

可选的，所述第一激光束与第二激光束均可以有激光器3发出。

通过将第一激光束垂直于所述壳体2的侧面，对所述壳体2与所述盖板1的重叠处进行照射，并使所述第一激光束环绕所述重叠处一周进行移动，从而能够在壳体2与所述盖板1相接触的部位形成焊印4，结合图2所示，所述焊印4由所述壳体2的外侧面朝向盖板1延伸，所述焊印4至少延伸进入所述壳体2内，从而实现所述壳体2与所述盖板1的预定位连接。

结合图2所示，定义所述壳体2远离所述盖板1的侧面为外侧面，所述壳体2与所述盖板1相贴合的侧面为内侧面；并定义如图2中所述盖板1的上表面为外表面，所述盖板1的下表面为内表面。

在经由步骤S2完成预焊接后，所述壳体2与所述盖板1实现初步连接，再经由步骤S3对盖板1与所述壳体2的接缝进行封口满焊，从而实现所述壳体2与所述盖板1的完全密封。由于步骤S2的预焊接起到了预定位的作用，避免了在进行步骤S3时激光产生的高温会对盖板1造成的起翘，保证焊接效果。

优选的，本实施例提供的电池盖板焊接方法，特定用于动力电池的盖板与壳体间的焊接。

可选的，所述步骤S2中的预焊接，其焊接方式可以为穿透壳体的融焊，从而保证焊印4能够延伸进入所述壳体2内，保证预焊接的牢固程度。

结合图4所示，其为本实施例提供的电池盖板焊接方法在经过步骤S2的预焊接后，形成的焊印的熔池金相图。可以看到，焊印可以穿透壳体，并延伸进入所述壳体2内，焊印整齐，外形美观，且足以保证预焊的结构强度要求。

本实施例提供的电池盖板焊接方法，所述步骤S2的预焊接与所述步骤S3的封口焊接产生熔池不在同一焊接位置，并进一步的，两步骤焊接产生的熔池相互垂直；从而避免在同一位置、同一方向进行两次焊接而导致金属应力下降产生裂纹、局部母材分布不均等情况的发生，提高动力电池的整体结构强度，保证焊接牢靠，降低废品率。

本实施例提供的电池盖板焊接方法，步骤S2的预焊接将第一激光束垂直于所述壳体2的侧面，对所述壳体2与所述盖板1的重叠处进行照射，并使所述第一激光束环绕所述重叠处一周进行移动，以形成穿透所述壳体2并与所述盖板1相连接的焊印4，从而可以避免对着盖板与壳体间缝隙处焊接时激光漏光的情况发生，避免激光由壳体与盖板之间的缝隙漏下去击中极片或隔膜，避免电芯击穿短路的情况发生，或低粘膜隔膜烧伤接触壳体而造成壳体腐蚀的情况发生，从而降低极片与隔膜的损耗，保证预焊固定效果的同时，彻底杜绝入壳漏光质量事故的发生，提高成品率，避免造成事故隐患。

此外，在电池壳体表面不平整导致壳体与盖板间缝隙较大时，相较于传统的焊接步骤需要先对缝隙处进行点焊的方式，本实施例提供的电池盖板焊接方法，无需对缝隙处进行点焊，可降低漏焊概率，且本方法所采用的穿透预焊不会影响封口良率，减少操作步骤。

再进一步的，本实施例提供的电池盖板焊接方法，在进行步骤S2的预焊接后，可以取消入壳轮廓仪缝隙检测，不需额外设置入壳轮廓仪缝隙检测等对位装置，设备成本更低，简化操作步骤。

具体地，所述步骤S2的预焊接采用单线焊接方式，所述单线焊接方式为激光束运动轨迹为直线。

其中，单线焊接方式即指的焊接路径呈一条直线，无需往复焊接。

结合图5所示，其为现有技术中采用往复焊接方式的往复焊接轨迹5的示意图，在同样的时间下，本实施例步骤S2中采用的单线焊接能够焊接的长度的更长，用时更短，效率更高。

举例说明，在同样的时间下，采用图5中的往复焊接方式，且预焊长度约3mm，而采用本实施例步骤S2中采用的单线焊接方式，约可以焊20mm。

本实施例提供的电池盖板焊接方法，所述步骤S2的预焊接采用单线焊接方式，能够使焊印呈一条直线，减少预焊焊点，提升预焊粘连固定效果，同时可以增大单位时间内的焊接面积；还可以在穿透所述壳体2后，避免步骤S3的封口焊接时激光漏光击中极片或隔膜的情况发生，提高安全性。

此外，采用单线焊接方式，毛刺较填充少，通过改变离焦量，余高及毛刺不良可以进一步改善。

具体地，所述焊印4的上边缘距所述壳体2的壳口距离为ΔX，其中，ΔX＜0.3mm。

本发明提供的电池盖板焊接方法，所述焊印4的上边缘距所述壳体2的壳口距离小于0.3mm，从而在完成步骤S3的封口焊接后，可以使封口焊接的焊印完全覆盖预焊焊印，提高结构强度，同时增加美观程度。

具体地，所述焊印4的焊接深度为W，满足，H2＜W≤2*H2，其中，H2为所述壳体2的壁厚。

在本实施例中所述盖板1的厚度为H₁=2mm，所述壳体2的厚度为H₂=0.6mm。对应的，所述焊印4的焊接深度为W满足，0.6mm＜W≤1.2mm。从而既能够保证焊接效果，又避免焊接深度过深时造成封口终焊的熔宽不规则的情况发生。

具体地，所述第一激光束采用芯径50um以下的光斑激光器，焊印宽度小于0.5mm。

通过选用芯径50um以下的小光斑激光器，在满足焊接要求的同时，还能够保证焊接精准度。

具体地，所述第一激光束的离焦量F的范围为-3mm≤F≤+3mm。

离焦量指的是焦点偏离工件表面的距离；本实施例步骤S2中所述第一激光束的离焦量F的范围为-3mm≤F≤+3mm，通过合理设置离焦量可以进一步改善余高及毛刺不良，提高成品质量，提高美观程度。

具体地，所述第一激光束的焊接速度V的范围为200mm/s≤V≤800mm/s，功率P的范围为800w≤P≤1200w。

具体地，所述焊印4的余高h的范围为h＜80um。

以盖板1的厚度为H1=2mm，壳体2的厚度为H2=0.6mm为例，根据外观及余高综合考量，在对盖板1和壳体2执行步骤S2的预焊接时，最优预焊参数为可以：焊接速度V=300mm/s、离焦量F=-1mm、功率P=1125w。最终可以保证焊印4的余高h＜80um，焊接外观平滑、熔深一致性高，符合焊接要求。

具体地，所述第二激光束采用芯径G的范围为100um≤G≤600um的光斑激光器，所述第二激光束的焊接速度V₂的范围为100mm/s≤V₂≤300mm/s，所述第二激光束的中心光斑尺寸D₁的范围为0.1mm≤D₁≤0.3mm，所述第二激光束的外环尺寸D₂的范围为0.3mm≤D₂≤1.2mm，且中心光斑的功率P_中的范围为600w≤P_中≤1200w，外环的功率P_外的范围为1200w≤P_外≤2000w。

具体地，经由所述第二激光束焊接后的焊印宽度X的范围为X=1.4mm±0.5mm，熔深Y的范围为Y=1.05mm±0.35mm。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims

1.一种电池盖板焊接方法，其特征在于，适于对盖板（1）和壳体（2）进行焊接，所述方法包括：

S1、将盖板（1）水平放置于壳体（2）的开口之上，使得至少部分的盖板（1）嵌入于壳体（2）的开口之中；

S2、预焊接：将第一激光束垂直于所述壳体（2）的侧面，对所述壳体（2）与所述盖板（1）的重叠处进行照射，所述第一激光束环绕所述重叠处一周进行移动，以形成穿透所述壳体（2）并与所述盖板（1）相连接的焊印；

S3、封口焊接：将第二激光束垂直于所述盖板（1）的外表面照射，并使所述第二激光束沿所述盖板（1）与所述壳体（2）的接缝进行移动。

2.根据权利要求1所述的电池盖板焊接方法，其特征在于，所述步骤S2的预焊接采用单线焊接方式，所述单线焊接方式为激光束运动轨迹为直线。

3.根据权利要求1所述的电池盖板焊接方法，其特征在于，所述焊印（4）的上边缘距所述壳体（2）的壳口距离为ΔX，其中，ΔX＜0.3mm。

4.根据权利要求1所述的电池盖板焊接方法，其特征在于，所述焊印（4）的焊接深度为W，满足，H₂＜W≤2*H₂，其中，H₂为所述壳体（2）的壁厚。

5.根据权利要求1-4任意一项所述的电池盖板焊接方法，其特征在于，所述第一激光束采用芯径50um以下的光斑激光器，焊印宽度小于0.5mm。

6.根据权利要求5所述的电池盖板焊接方法，其特征在于，所述第一激光束的离焦量F的范围为-3mm≤F≤+3mm。

7.根据权利要求5所述的电池盖板焊接方法，其特征在于，所述第一激光束的焊接速度V的范围为200mm/s≤V≤800mm/s，功率P的范围为800w≤P≤1200w。

8.根据权利要求1-4任意一项所述的电池盖板焊接方法，其特征在于，所述焊印（4）的余高h的范围为h＜80um。

9.根据权利要求1-4任意一项所述的电池盖板焊接方法，其特征在于，所述第二激光束采用芯径G的范围为100um≤G≤600um的光斑激光器，所述第二激光束的焊接速度V₂的范围为100mm/s≤V₂≤300mm/s，所述第二激光束的中心光斑尺寸D₁的范围为0.1mm≤D₁≤0.3mm，所述第二激光束的外环尺寸D₂的范围为0.3mm≤D₂≤1.2mm，且中心光斑的功率P_中的范围为600w≤P_中≤1200w，外环的功率P_外的范围为1200w≤P_外≤2000w。

10.根据权利要求9所述的电池盖板焊接方法，其特征在于，经由所述第二激光束焊接后的焊印宽度X的范围为X=1.4mm±0.5mm，熔深Y的范围为Y=1.05mm±0.35mm。