CN115395186A - 一种极耳错位方形锂离子电池及极耳焊接装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种极耳错位方形锂离子电池及极耳焊接装置，旨在解决现有的超厚极组在超声波焊接极耳层数瓶颈的问题。该发明包括由极片采用叠片工艺组成极组，极片上设有极耳，极片极耳之间采用错位叠加，错位叠加的极片极耳一端设有连接片。本发明通过极片叠片工艺叠加，使正、负极极片交叉叠加，且极片极耳相互交错，再通过超声波焊接方式焊接在连接片上使得原本超厚的极组一分为二，极耳焊接层数减少一半，有效规避了超声焊接瓶颈问题；从而有效避免了激光焊接时因超厚极组（极耳超过60层以上）而导致的焊渣导致电芯出线短路风险，且对电芯极耳造成严重伤害等弊端。

Description

一种极耳错位方形锂离子电池及极耳焊接装置
技术领域
本发明涉及新能源相关技术领域，更具体地说，它涉及一种极耳错位方形锂离子电池及极耳焊接装置。
背景技术
随着锂电行业的发展，锂离子电池向着更高容量和更高体积能量密度方向发展。然而极耳超声焊接层数却成为阻碍其发展的一个瓶颈。目前极耳焊接采用通常采用超声波焊接的方式，其焊接能力一般不超过60层极耳，若超过该层数就会出现极耳虚焊，断裂等风险性事故。该焊接方式不能实现超过60层极耳的厚极组焊接，随着储能，动力的需求，大容量超厚电芯需求势在必行。
与本发明相似的，超过60层超厚极组焊接，行业内也有采用激光焊接的，但激光焊接会产生焊渣导致电芯出线短路风险，且对电芯极耳造成严重伤害。因此该方案存在一定的弊端。
发明内容
本发明克服了现有的超厚极组在超声波焊接极耳层数瓶颈的问题，提供了一种极耳错位方形锂离子电池及极耳焊接装置，它能将原本超厚的极组（极耳超过60层以上）极耳一分为二，降低单次焊接层数，从而有效解决超声波极耳层数瓶颈问题。
为了解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：一种极耳错位方形锂离子电池及极耳焊接装置，包括：由极片采用叠片工艺组成极组，极片上设有极耳，极片极耳之间采用错位叠加，错位叠加的极片极耳一端设有连接片。本发明通过极片叠片工艺叠加，使正、负极极片交叉叠加，且极片极耳相互交错，再通过超声波焊接方式焊接在连接片上使得原本超厚的极组一分为二，极耳焊接层数减少一半，有效规避了超声焊接瓶颈问题；从而有效避免了激光焊接时因超厚极组（极耳超过60层以上）而导致的焊渣导致电芯出线短路风险，且对电芯极耳造成严重伤害等弊端。
作为优选，极片采用叠片工艺形成由两组电芯组成的极组，两组电芯内的极片极耳相互交错设置。该两组电芯的创新点在于两组电芯极耳相互交错，通过超声波焊接方式焊接在连接片上，使得原本超厚的极组一分为二，极耳焊接层数减少一半，有效规避了超声焊接瓶颈问题。
作为优选，极组由若干极组单元叠加组成，极组单元由四个极片叠加组成，极组单元内极片极耳之间相互交叉设置。通过超声波焊接方式将上述结构焊接在连接片上，使得原本超厚的极组一分为二，极耳焊接层数减少一半，有效规避了超声焊接瓶颈问题。
作为优选，极耳包括正极耳和负极耳，极组单元上的所有正极耳在一侧，所有负极耳在另一侧。该结构每张极片极耳相互交叉，所有极片采用叠片工艺叠成一个极组。该极组的特点是一个极组有四个极耳且所有正极耳在一侧，所有负极耳在一侧。通过超声波焊接方式焊接在连接片上，使得原本超厚的极组一分为二，极耳焊接层数减少一半，有效规避了超声焊接瓶颈问题。
一种极耳焊接装置，包括底座、设置于底座上的两个立柱、设置于两立柱之间的超声波焊接装置、超声波焊接装置上设有两个可横向移动的驱动块、驱动块上设有可升降的焊接头；底座上设有可前后移动的焊接箱，焊接箱上设有用于放置电芯的定位槽和用于极耳与连接片焊接的焊接定位槽。该装置中的驱动块能够通过液压或者电动控制，使两个焊接头同步进行相向或者背向移动，第一步，控制驱动块移动到端部极片正上方，再驱动两焊接头同步进行下降对叠加后的极片极耳进行超声波焊接，完成端部错位极耳焊接，然后驱动两焊接头上升复位到初始高度；第二步，控制驱动块移动到两端极片内侧的极片正上方，然后通过上述第一步焊接流程实现内侧错位极耳的焊接。
作为优选，焊接箱内设有挤压成型装置，挤压成型装置包括设置于焊接定位槽内的驱动滑杆、转动压板、平压机构，焊接定位槽内设有滑杆腔，滑杆腔与驱动滑杆之间设有伸缩弹簧，焊接箱内设置有使驱动滑杆与转动压板和平压机构机械传动的机械传动机构，驱动滑杆可通过焊接头下降推动，再通过机械传动机构带动转动压板转动90°，使连接片沿着极耳交接处折弯，同时，机械传动机构带动平压机构启动，使折弯后连接片向靠近极耳一侧二次折弯；焊接箱内设置有使驱动滑杆与平压机构液压传动的液压传动机构，当焊接头推动驱动滑杆下降到一定位置时，驱动滑杆带动液压传动机构启动，从而对二次折弯后的连接片下压，实现连接片与极耳的完全包覆。当进行上述流程的第二步焊接时，焊接头前端的非焊接部向下移动到焊接定位槽内时，会与驱动滑杆接触，继续下降可带动驱动滑杆沿滑杆腔滑动，从而带动机械传动机构传动，使转动压板沿转轴转动90°，使连接片沿着极耳交接处折弯，同时，机械传动机构带动平压机构启动，使折弯后连接片向靠近极耳一侧二次折弯；当完成两次折弯后，机械传动机构与驱动滑杆脱离连接，此时，驱动滑杆带动液压传动机构启动，从而对二次折弯后的连接片下压，实现连接片与极耳的完全包覆。
作为优选，机械传动机构包括传动机构一和传动机构二，传动机构一包括转动设置于焊接箱内的转轴一和转轴二，转轴一上设置有齿轮一和带轮一，齿轮一与驱动滑杆上的齿条啮合连接，转动压板的转轴上设有带轮二，转轴二上设有带轮三、带轮四和带轮五，带轮一与带轮三之间设有皮带一，带轮四与带轮二之间设有皮带二。
作为优选，平压机构包括滑动设置于焊接定位槽内的折弯推杆、设置于折弯推杆上的齿条滑杆、设置于折弯推杆内的下压板，传动机构二包括设置于转轴二上的带轮五、导滑块、转轴三，转轴三上设有齿轮二和带轮六，齿轮二与所述齿条滑杆连接，带轮五与带轮六之间设有皮带三。本发明，滑杆腔右侧壁体内设有齿轮腔，齿轮腔后侧设有带轮腔，转轴一转动设置于齿轮腔与带轮腔之间，转轴二转动设置于转轴一后的带轮腔前后侧壁体上，带轮腔内位于转轴二的右侧设有定滑轮，转轴三位于定滑轮上侧位置，连接带轮五和带轮六的皮带三经过定滑轮，该结构便于动力传输。
作为优选，液压传动机构包括内设液压油的液压管，设置于液压管端部的滑杆一和滑杆二，滑杆一另一端伸入滑杆腔，滑杆腔与滑杆一之间设有弹簧，滑杆二与下压板连接。该结构用于折弯包覆后的连接的压紧固定。
作为优选，底座上设有滑轨。该结构用于焊接箱的定位和固定，属于现有技术。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：（1）本发明设有多种叠加极组，通过叠片的工艺叠加可将超厚的极组（极耳超过60层以上）极耳一分为二，降低单次焊接层数，从而有效解决超声波极耳层数瓶颈问题；（2）本发明设极耳焊接装置，可实现本发明中的极耳焊接以及极耳的挤压包覆。
附图说明
图1是本发明的实施例1的结构示意图；
图2是本发明的实施例2的结构示意图；
图3是本发明的实施例3的结构示意图；
图4是本发明的实施例4的结构示意图；
图5是图4中“A”处的局部放大图；
图6是图5中“B-B”处的剖视图；
图7是图6中“C-C”处的剖视图；
图8是本发明中的焊接箱的剖视图；
图中：极片1，极组2，极耳3，正极片4，负极片5，连接片6，底座101，立柱102，超声波焊接装置103，驱动块104，焊接头105，焊接箱106，定位槽107，焊接定位槽108，滑轨109，挤压成型装置200，驱动滑杆201，转动压板202，平压机构203，滑杆腔204，伸缩弹簧205，转轴一301，转轴二302，齿轮一303，带轮一304，带轮二305，带轮三306，带轮四307，带轮五308，皮带一309，皮带二310，导滑块311，转轴三312，齿轮二313，带轮六314，皮带三315，折弯推杆401，齿条滑杆402，下压板403，液压管501，滑杆一502，滑杆二503，弹簧504，凸块505。
具体实施方式
应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
下面通过具体实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的具体描述：
一种极耳错位方形锂离子电池及极耳焊接装置(参见附图1-5)，包括：由极片1采用叠片工艺组成极组2，极片1上设有极耳3，极片1包括正极片4和负极片5，极片1极耳2之间采用错位叠加，错位叠加的极片1极耳2一端设有连接片6。本发明通过极片叠片工艺叠加，使正、负极极片交叉叠加，且极片极耳相互交错，再通过超声波焊接方式焊接在连接片上使得原本超厚的极组一分为二，极耳焊接层数减少一半，有效规避了超声焊接瓶颈问题；从而有效避免了激光焊接时因超厚极组（极耳超过60层以上）而导致的焊渣导致电芯出线短路风险，且对电芯极耳造成严重伤害等弊端。
具体实施例1：
参见附图1，本实施例是在具体实施例1的基础上进一步限定，极片采用叠片工艺形成由两组电芯组成的极组，两组电芯内的极片极耳相互交错设置。该两组电芯的创新点在于两组电芯极耳相互交错，通过超声波焊接方式焊接在连接片上，使得原本超厚的极组一分为二，极耳焊接层数减少一半，有效规避了超声焊接瓶颈问题。
具体实施例2：
参见附图2，本实施例是在具体实施例1的基础上进一步限定，极组由若干极组单元叠加组成，极组单元由四个极片叠加组成，极组单元内极片极耳之间相互交叉设置。通过超声波焊接方式将上述结构焊接在连接片上，使得原本超厚的极组一分为二，极耳焊接层数减少一半，有效规避了超声焊接瓶颈问题。
具体实施例3：
参见附图3，本实施例是在具体实施例2的基础上进一步限定，极耳包括正极耳和负极耳，极组单元上的所有正极耳在一侧，所有负极耳在另一侧。该结构每张极片极耳相互交叉，所有极片采用叠片工艺叠成一个极组。该极组的特点是一个极组有四个极耳且所有正极耳在一侧，所有负极耳在一侧。通过超声波焊接方式焊接在连接片上，使得原本超厚的极组一分为二，极耳焊接层数减少一半，有效规避了超声焊接瓶颈问题。
具体实施例4：
参见附图1至附图8，本实施例为一种极片极耳焊接装置，可用于实施例一，实施例二，实施例三的极组极耳的焊接连接。一种极耳焊接装置，包括底座101、设置于底座上的两个立柱102、设置于两立柱之间的超声波焊接装置103、超声波焊接装置103上设有两个可横向移动的驱动块104、驱动块104上设有可升降的焊接头105（升降结构为现有技术，本申请不进行展开说明）；底座101上设有可前后移动的焊接箱106，焊接箱106上设有用于放置电芯的定位槽107和用于极耳2与连接片6焊接的焊接定位槽108。该装置中的驱动块能够通过液压或者电动控制，使两个焊接头同步进行相向或者背向移动，第一步，控制驱动块移动到端部极片正上方，再驱动两焊接头同步进行下降对叠加后的极片极耳进行超声波焊接，完成端部错位极耳焊接，然后驱动两焊接头上升复位到初始高度；第二步，控制驱动块移动到两端极片内侧的极片正上方，然后通过上述第一步焊接流程实现内侧错位极耳的焊接。
焊接箱106内设有挤压成型装置200，挤压成型装置200包括设置于焊接定位槽108内的驱动滑杆201、转动压板202、平压机构203，焊接定位槽108内设有滑杆腔204，滑杆腔204与驱动滑杆201之间设有伸缩弹簧205，焊接箱106内设置有使驱动滑杆201与转动压板202和平压机构203机械传动的机械传动机构，驱动滑杆201可通过焊接头105下降推动，再通过机械传动机构带动转动压板202转动90°，使连接片6沿着极耳交接处折弯，同时，机械传动机构带动平压机构203启动，使折弯后连接片向靠近极耳一侧二次折弯；焊接箱106内设置有使驱动滑杆201与平压机构203液压传动的液压传动机构，当焊接头105推动驱动滑杆201下降到一定位置时，驱动滑杆201带动液压传动机构启动，从而对二次折弯后的连接片下压，实现连接片6与极耳的完全包覆。当进行上述流程的第二步焊接时，焊接头前端的非焊接部向下移动到焊接定位槽内时，会与驱动滑杆接触，继续下降可带动驱动滑杆201沿滑杆腔204滑动，从而带动机械传动机构传动，使转动压板沿转轴转动90°，使连接片6沿着极耳交接处折弯，同时，机械传动机构带动平压机构启动，使折弯后连接片向靠近极耳一侧二次折弯；当完成两次折弯后，机械传动机构与驱动滑杆脱离连接，此时，驱动滑杆带动液压传动机构启动，从而对二次折弯后的连接片下压，实现连接片与极耳的完全包覆。
机械传动机构包括传动机构一和传动机构二，传动机构一包括转动设置于焊接箱内的转轴一301和转轴二302，转轴一301上设置有齿轮一303和带轮一304，齿轮一303与驱动滑杆201上的齿条啮合连接，转动压板202的转轴上设有带轮二305，转轴二302上设有带轮三306、带轮四307和带轮五308，带轮一304与带轮三306之间设有皮带一309，带轮四307与带轮二305之间设有皮带二310。
平压机构203包括滑动设置于焊接定位槽108内的折弯推杆401、设置于折弯推杆401上的齿条滑杆402、设置于折弯推杆402内的下压板403，传动机构二包括设置于转轴二302上的带轮五308、导滑块311、转轴三312，转轴三312上设有齿轮二313和带轮六314，齿轮二313与所述齿条滑杆402连接，带轮五308与带轮六314之间设有皮带三315。本发明，滑杆腔右侧壁体内设有齿轮腔，齿轮腔后侧设有带轮腔，转轴一转动设置于齿轮腔与带轮腔之间，转轴二转动设置于转轴一后的带轮腔前后侧壁体上，带轮腔内位于转轴二的右侧设有定滑轮，转轴三位于定滑轮上侧位置，连接带轮五和带轮六的皮带三经过定滑轮，该结构便于动力传输。
液压传动机构包括内设液压油的液压管501，设置于液压管501端部的滑杆一502和滑杆二503，滑杆一另一端伸入滑杆腔，滑杆腔与滑杆一之间设有弹簧504，滑杆一上设有凸块505，弹簧504设置于凸块下侧壁体与滑杆腔底壁之间，滑杆二与下压板连接。该结构用于折弯包覆后的连接的压紧固定。
工作流程：当需要进行极片极耳焊接时，先控制驱动块驱动，使两个焊接头同步进行相向或者背向移动，第一步，控制驱动块移动到端部极片正上方，再驱动两焊接头同步进行下降对叠加后的极片极耳进行超声波焊接，完成端部错位极耳焊接，然后驱动两焊接头上升复位到初始高度；第二步，控制驱动块移动到两端极片内侧的极片正上方，然后通过上述第一步焊接流程实现内侧错位极耳的焊接。
当进行上述流程的第二步焊接时，焊接头前端的非焊接部向下移动到焊接定位槽内时，会与驱动滑杆接触，继续下降可带动驱动滑杆沿滑杆腔滑动，从而依次带动齿轮一、转轴一、带轮一、带轮三、转轴二、带轮四、带轮二转动，从而带动转动压板沿转轴转动90°，使连接片沿着极耳交接处折弯，同时，转轴二转动依次带动带轮五、定滑轮、带轮六、转轴三、齿轮三转动，从而带动齿条滑杆向靠近极片一侧水平移动，从而带动折弯推杆对一侧折弯后连接片进行二次折弯；当完成两次折弯后，驱动滑杆与齿轮一脱离连接，此时，驱动滑杆带动液压传动机构启动，从而对二次折弯后的连接片下压，实现连接片与极耳的完全包覆。
具体实施例5：
参见附图4，本实施例是在实施例6的基础上增设了滑轨109，滑轨109设置于底座101上。该结构用于焊接箱的定位和固定，属于现有技术。
以上所述的实施例只是本发明较佳的方案，并非对本发明作任何形式上的限制，在不超出权利要求所记载的技术方案的前提下还有其它的变体及改型。

Claims (10)

1.一种极耳错位方形锂离子电池，其特征是，包括：由极片采用叠片工艺组成极组，极片上设有极耳，极片极耳之间采用错位叠加，错位叠加的极片极耳一端设有连接片。
2.根据权利要求1所述的一种极耳错位方形锂离子电池及极耳焊接装置，其特征是，极片采用叠片工艺形成由两组电芯组成的极组，两组电芯内的极片极耳相互交错设置。
3.根据权利要求1所述的一种极耳错位方形锂离子电池及极耳焊接装置，其特征是，极组由若干极组单元叠加组成，极组单元由四个极片叠加组成，极组单元内极片极耳之间相互交叉设置。
4.根据权利要求3所述的一种极耳错位方形锂离子电池及极耳焊接装置，其特征是，极耳包括正极耳和负极耳，极组单元上的所有正极耳在一侧，所有负极耳在另一侧。
5.一种应用于权利要求1所述的极耳的极耳焊接装置，其特征是，包括底座、设置于底座上的两个立柱、设置于两立柱之间的超声波焊接装置、超声波焊接装置上设有两个可横向移动的驱动块、驱动块上设有可升降的焊接头；底座上设有可前后移动的焊接箱，焊接箱上设有用于放置电芯的定位槽和用于极耳与连接片焊接的焊接定位槽。
6.根据权利要求5所述的极耳焊接装置，其特征是，焊接箱内设有挤压成型装置，挤压成型装置包括设置于焊接定位槽内的驱动滑杆、转动压板、平压机构，焊接定位槽内设有滑杆腔，滑杆腔与驱动滑杆之间设有伸缩弹簧，焊接箱内设置有使驱动滑杆与转动压板和平压机构机械传动的机械传动机构，驱动滑杆可通过焊接头下降推动，再通过机械传动机构带动转动压板转动90°，使连接片沿着极耳交接处折弯，同时，机械传动机构带动平压机构启动，使折弯后连接片向靠近极耳一侧二次折弯；焊接箱内设置有使驱动滑杆与平压机构液压传动的液压传动机构，当焊接头推动驱动滑杆下降到一定位置时，驱动滑杆带动液压传动机构启动，从而对二次折弯后的连接片下压，实现连接片与极耳的完全包覆。
7.根据权利要求6所述的极耳焊接装置，其特征是，机械传动机构包括传动机构一和传动机构二，传动机构一包括转动设置于焊接箱内的转轴一和转轴二，转轴一上设置有齿轮一和带轮一，齿轮一与驱动滑杆上的齿条啮合连接，转动压板的转轴上设有带轮二，转轴二上设有带轮三、带轮四和带轮五，带轮一与带轮三之间设有皮带一，带轮四与带轮二之间设有皮带二。
8.根据权利要求7所述的极耳焊接装置，其特征是，平压机构包括滑动设置于焊接定位槽内的折弯推杆、设置于折弯推杆上的齿条滑杆、设置于折弯推杆内的下压板，传动机构二包括设置于转轴二上的带轮五、导滑块、转轴三，转轴三上设有齿轮二和带轮六，齿轮二与所述齿条滑杆连接，带轮五与带轮六之间设有皮带三。
9.根据权利要求6或7或8所述的极耳焊接装置，其特征是，液压传动机构包括内设液压油的液压管，设置于液压管端部的滑杆一和滑杆二，滑杆一另一端伸入滑杆腔，滑杆腔与滑杆一之间设有弹簧，滑杆二与下压板连接。
10.根据权利要求5所述的极耳焊接装置，其特征是，底座上设有滑轨。
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