CN116780055B - 刀片电池外壳、刀片电池及其焊接方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种刀片电池外壳、刀片电池及其焊接方法，包括：壳体，其横截面为长方形，所述壳体包括第一面板、位于第一面板两侧面积相对较大的第二面板和第四面板、与所述第一面板相对的第三面板；盖板，其盖设在壳体的开口上，所述盖板包括盖体和位于盖体上侧的连接件，所述连接件的两端设置有延伸件，所述盖体位于壳体内侧并与壳体拼接，两个所述延伸件分别压设在第一面板和第三面板上；其中，沿第一轨迹将盖板与壳体焊接固定，所述第一轨迹为长方形，所述延伸件与第一面板和第三面板通过激光穿透焊固定，所述盖体与第二面板和第四面板的拼接处通过焊接固定。其在电池壳体不动的情况下，即可一次性完成电池外壳的焊接，焊接效果好。

Description

刀片电池外壳、刀片电池及其焊接方法

技术领域

本发明涉及电池技术领域，尤其是指一种刀片电池外壳、刀片电池及其焊接方法。

背景技术

目前，刀片电池通过结构创新，在电池外壳内装入更多的电芯，而为了装入更多电芯，电池外壳通常体积较大。电池外壳通常由两部分组成:壳体和盖板。刀片电池的壳体通常较长，因此，只能通过焊接或挤压成型获得。壳体上设置有两个开口，两个开口相对设置，每个开口处皆设置有一个盖体。盖板与壳体之间通过焊接固定。

参照图1-图2所示，对于盖板20与壳体10的焊接，首先，将盖板20与壳体10拼接在一起，之后，对盖板20与壳体10的拼缝处进行焊接，由于拼缝位于壳体周边一圈，在焊接过程中需要转动电池，这就导致以下技术问题：

一方面，为了实现焊接，需要将壳体和盖板固定，并且，将一个拼缝正对焊接机构，焊接机构对该拼缝进行焊接；之后，需要将壳体和盖板整体转动90度，使得另一拼缝正对焊接机构，焊接机构对该拼缝进行焊接，如此，焊接一个盖板，需要对壳体和盖板固定四次，并且将壳体和盖板同步转动三次，不方便定位和校准，且工序复杂，工作效率低；

另一方面，由于焊接一侧的盖板，需要分成四次焊接，这种非连续性的焊接会导致焊接效果不佳，容易出现漏液的情况。

发明内容

为此，本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术中刀片电池的焊接效果差，焊接步骤复杂，容易出现漏液的技术缺陷。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种刀片电池外壳，包括：

壳体，其横截面为长方形，所述壳体包括第一面板、位于第一面板两侧面积相对较大的第二面板和第四面板、与所述第一面板相对的第三面板；

盖板，其盖设在壳体的开口上，所述盖板包括盖体和位于盖体上侧的连接件，所述连接件的两端设置有延伸件，所述盖体位于壳体内侧并与壳体拼接，两个所述延伸件分别压设在第一面板和第三面板上；

其中，沿第一轨迹将盖板与壳体焊接固定，所述第一轨迹为长方形，所述延伸件与第一面板和第三面板通过激光穿透焊固定，所述盖体与第二面板和第四面板的拼接处通过焊接固定。

作为优选的，所述延伸件包括依次设置有第一过渡部、等厚部和第二过渡部，所述第一过渡部的厚度逐渐增大，所述第二过渡部的厚度逐渐减小。

作为优选的，所述延伸件的下表面为平面；

所述第一过渡部的上表面与第一过渡部的下表面呈角度设置；

所述第二过渡部的上表面与第二过渡部的下表面呈角度设置。

作为优选的，所述第一过渡部的上表面与第二过渡部的下表面之间的角度为7°-20°。

作为优选的，当所述等厚部满足0.15≤D≤0.35时，焊接等厚部的激光焊接头的功率大小P=A+V*D*K1，其中，D为等厚部的厚度大小，单位为mm；

当所述等厚部满足0.35＜D≤0.55时，焊接等厚部的激光焊接头的功率大小P=A+V*D*K1*K2；

其中，V为激光焊接头的水平移动的速度大小，单位为mm/s；

K1为第一常数，K1=40；

K2为第二常数，第二常数的取值为1.2-1.6；

A为焊接功率常数，A=180。

作为优选的，所述盖体的宽度与连接件的宽度满足以下关系：

L2*0.3≤L1≤L2*0.6，其中，L1为连接件的宽度，L2为盖体的宽度。

作为优选的，所述盖板为模具成型或切削加工成型。

本发明公开了一种刀片电池，包括上述的电池外壳。

本发明公开了一种刀片电池外壳的焊接方法，包括以下步骤：

获取壳体和盖板，所述壳体的横截面为长方形，所述壳体包括第一面板、位于第一面板两侧面积相对较大的第二面板和第四面板、与所述第一面板相对的第三面板，所述盖板包括盖体和位于盖体上侧的连接件，所述连接件的两端设置有延伸件；

将盖板拼接在所述壳体的开口处，所述盖体位于壳体内侧并与壳体拼接，两个延伸件分别压设在第一面板和第三面板上；

获取激光焊接头，将激光焊接头垂直于盖板方向，沿第一轨迹移动激光焊接头以焊接拼接后的壳体和盖板，其中，所述延伸件与第一面板和第三面板通过激光穿透焊固定，所述盖体与第二面板和第四面板的拼接处通过焊接固定。

作为优选的，所述延伸件包括依次设置有第一过渡部、等厚部和第二过渡部，所述第一过渡部的厚度逐渐增大，所述第二过渡部的厚度逐渐减小；

所述沿第一轨迹移动激光焊接头以焊接拼接后的壳体和盖板，包括：

当激光焊接头焊接盖体与第二面板和第四面板的拼接处时，所述激光焊接头的功率为第一功率；

当激光焊接头焊接第一过渡部与壳体时，所述激光焊接头的功率为第二功率，所述第二功率随着第一过渡部的厚度增厚而增大，所述第二功率的最小值等于第一功率；

当激光焊接头焊接等厚部与壳体时，所述激光焊接头的功率为第三功率，所述第三功率等于第二功率的最大值；

当激光焊接头焊接第二过渡部与壳体时，所述激光焊接头的功率为第四功率，所述第四功率随着第二过渡部的厚度减小而减小，所述第四功率的最大值等于第三功率，所述第四功率的最小值等于第一功率。

本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：

1、本发明中，通过将盖板盖设在壳体上，对延伸件与第一面板和第三面板进行激光穿透焊，对盖体与第二面板和第四面板的拼接处焊接，如此，在电池壳体不动的情况下，即可一次性完成电池外壳的焊接。

2、本发明中，由于电池壳体固定不动，仅仅移动焊接头即可实现刀片电池的外壳焊接，不需要反复定位与校准，焊接精度高，焊接效果好，工艺简单。

3、本发明中，可以一次性完成盖板与壳体的焊接，为连续性焊接，工作效率高，整个电池的密封性好，不会出现漏液现象。

附图说明

图1为背景技术刀片电池外壳的示意图；

图2为图1在A区域的局部放大图；

图3为本发明中电池外壳的结构示意图；

图4为图3在B区域的局部放大图；

图5为盖板的结构示意图；

图6为图5在C区域的局部放大图；

图7为延伸件的结构示意图；

图8为电池外壳的爆炸示意图；

图9为壳体与盖板拼接后，焊接路径示意图；

图10为盖板焊接过程中，激光焊接头的功率随时间变化的示意图。

说明书附图标记说明：10、壳体；11、第一面板；12、第二面板；20、盖板；21、盖体；22、连接件；23、延伸件；231、第一过渡部；232、等厚部；233、第二过渡部。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。

本发明公开了一种刀片电池外壳，包括壳体10和盖板20。

参照图3-图4所示，壳体10的横截面为长方形，壳体10包括第一面板11、位于第一面板11两侧面积相对较大的第二面板12和第四面板、与第一面板11相对的第三面板；

盖板20盖设在壳体10的开口上，盖板20包括盖体21和位于盖体21上侧的连接件22，连接件22的两端设置有延伸件23，盖体21位于壳体10内侧并与壳体10拼接，两个延伸件23分别压设在第一面板11和第三面板上。

其中，沿第一轨迹将盖板20与壳体10焊接固定，第一轨迹为长方形，延伸件23与第一面板11和第三面板通过激光穿透焊固定，盖体21与第二面板12和第四面板的拼接处通过焊接固定。

本发明的工作原理是：本发明中，通过将盖板20盖设在壳体10上，对延伸件23与第一面板11和第三面板进行激光穿透焊，对盖体21与第二面板12和第四面板的拼接处焊接，如此，在电池壳体10不动的情况下，即可一次性完成电池外壳的焊接。本发明具有以下技术效果：

一方面，由于电池壳体10固定不动，仅仅移动焊接头即可实现刀片电池的外壳焊接，不需要反复定位与校准，焊接精度高，焊接效果好，工艺简单；

另一方面，本发明可以一次性完成盖板20与壳体10的焊接，为连续性焊接，工作效率高，整个电池的密封性好，不会出现漏液现象。

进一步的，延伸件23包括依次设置有第一过渡部231、等厚部232和第二过渡部233，第一过渡部231的厚度逐渐增大，第二过渡部233的厚度逐渐减小。等厚部232即厚度不变。第一过渡部231和第二过渡部233的作用是为了实现盖板20上的厚度过渡。

具体的，焊接方式如下：

1、在焊接盖板20与壳体10之间的拼缝时，为普通的熔焊；

2、之后，当焊接延伸件23与壳体10时，由于此处为激光穿透焊，需要保证激光较大的工作功率，如此，激光功率需要增大；

此时，对应着第一过渡部231的厚度越来越厚，激光功率的增加，如此，能够实现盖板20上的第一过渡部231与壳体10较好焊接；

3、当激光功率增大至第一预设值时，焊接头移动至等厚部232，此时，即使用恒定的激光功率焊接等厚部232，沿着等厚部232继续焊接；

4、当等厚部232焊接完成后，激光焊接头的功率需逐渐减小，此时，第二过渡部233的厚度也逐渐减小，直至激光焊接头的功率减小至第二预设值，即完成第二过渡部233与壳体10之间的焊接；

5、之后，激光器即使用当前功率（即第二预设值的功率），对盖板20与壳体10的拼缝处进行熔焊。

需要说明的是，本发明中的延伸件23设置在盖板20的短边处，在盖板20短边处实现激光穿透焊，才可实现电池外壳的焊接；若延伸件23设置在盖板20的长边处，在长边处进行大面积的激光穿透焊，则会出现以下问题：一方面，由于激光穿透焊的能量过高，会导致电池外壳融化，影响内部电芯，容易产生漏液现象；另一方面，在盖板20的长边处进行激光穿透焊，会导致焊接后的区域平整度差，容易产生波纹状的凸起的现象。

进一步的，参见图5、图6和图7所示，延伸件23的下表面为平面，第一过渡部231的上表面与第一过渡部231的下表面呈角度设置。第二过渡部233的上表面与第二过渡部233的下表面呈角度设置，如此，即可保证第一过渡部231和第二过渡部233的厚度渐变。

优选的，第一过渡部231的上表面与第二过渡部233的下表面之间的角度为7°-20°。

依据电池加工的实际数据进行计算与模拟，获得激光焊接头的功率大小与等厚度厚度大小的关系，具体如下：

当等厚部232满足0.15≤D≤0.35时，焊接等厚部232的激光焊接头的功率大小P=A+V*D*K1，其中，D为等厚部的厚度大小，单位为mm。

当等厚部232满足0.35＜D≤0.55时，焊接等厚部232的激光焊接头的功率大小P=A+V*D*K1*K2。

其中，V为激光焊接头的水平移动的速度大小，单位为mm/s。K1为第一常数，K1=40。K2为第二常数，第二常数的取值为1.2-1.6。A为焊接功率常数，A=180。在上述参数范围内，电池焊接后效果更佳。

功率的单位为w。

盖体21的宽度与连接件22的宽度满足以下关系：L2*0.3≤L1≤L2*0.6，其中，L1为连接件22的宽度，L2为盖体21的宽度。

需要说明的是,此处，盖体21的宽度即指盖体21短边的尺寸，而连接件22的宽度即对应着连接件短边的尺寸，延伸件23即设置在短边上。

进一步的，盖板20为模具成型或切削加工成型。通过模具成型或者切削加工成型，加工带有延伸件23的盖板20。

本发明还公开了一种刀片电池，包括上述的电池外壳。

参照图8-图9所示，本发明公开了一种刀片电池外壳的焊接方法，包括以下步骤：

获取壳体10和盖板20，壳体10的横截面为长方形，壳体10包括第一面板11、位于第一面板11两侧面积相对较大的第二面板12和第四面板、与第一面板11相对的第三面板，盖板20包括盖体21和位于盖体21上侧的连接件22，连接件22的两端设置有延伸件23；

将盖板20拼接在壳体10的开口处，盖体21位于壳体10内侧并与壳体10拼接，两个延伸件23分别压设在第一面板11和第三面板上；

获取激光焊接头，将激光焊接头垂直于盖板20方向，沿第一轨迹移动激光焊接头以焊接拼接后的壳体10和盖板20，其中，延伸件23与第一面板11和第三面板通过激光穿透焊固定，盖体21与第二面板12和第四面板的拼接处通过焊接固定。

进一步的，延伸件23包括依次设置有第一过渡部231、等厚部232和第二过渡部233，第一过渡部231的厚度逐渐增大，第二过渡部233的厚度逐渐减小。

进一步的，沿第一轨迹移动激光焊接头以焊接拼接后的壳体10和盖板20，包括：

当激光焊接头焊接盖体21与第二面板12和第四面板的拼接处时，激光焊接头的功率为第一功率P₁；

当激光焊接头焊接第一过渡部231与壳体10时，激光焊接头的功率为第二功率P₂，第二功率P₂随着第一过渡部231的厚度增厚而增大，第二功率的最小值等于第一功率P₁；

当激光焊接头焊接等厚部232与壳体10时，激光焊接头的功率为第三功率P₃，第三功率P₃等于第二功率的最大值；

当激光焊接头焊接第二过渡部233与壳体10时，激光焊接头的功率为第四功率P₄，第四功率P₄随着第二过渡部233的厚度减小而减小，第四功率P₄的最大值等于第三功率P₃，第四功率P₄的最小值等于第一功率P₁。

参照图10所示，为激光焊接头的功率随时间的示意图。从图中可以看出，激光器是连续工作，以此实现电池盖板20的焊接与固定。由于激光器是不间断工作的，因此，其工作效率高，且由于激光焊接头的功率变化是连续的，盖板20上设置有第一过渡部231和第二过渡部233适应激光功率变化，因此，可以保证整个焊接的稳定，焊接效果好。

需要说明的是，在整个焊接过程中，组装好的壳体和盖板时固定不动的，可以通过机械手移动焊接头，如此完成盖板与壳体之间的焊接。而焊接头的移动轨迹为长方形，与电池形状相适配。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，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。而由此所引伸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 (8)

1.一种刀片电池外壳，其特征在于，包括：

壳体，其横截面为长方形，所述壳体包括第一面板、位于第一面板两侧面积相对较大的第二面板和第四面板、与所述第一面板相对的第三面板；

盖板，其盖设在壳体的开口上，所述盖板包括盖体和位于盖体上侧的连接件，所述连接件的两端设置有延伸件，所述盖体位于壳体内侧并与壳体拼接，两个所述延伸件分别压设在第一面板和第三面板上；

其中，沿第一轨迹将盖板与壳体焊接固定，所述第一轨迹为长方形，所述延伸件与第一面板和第三面板通过激光穿透焊固定，所述盖体与第二面板和第四面板的拼接处通过焊接固定；所述延伸件包括依次设置有第一过渡部、等厚部和第二过渡部，所述第一过渡部的厚度逐渐增大，所述第二过渡部的厚度逐渐减小；

所述沿第一轨迹将盖板与壳体焊接固定，包括：

当激光焊接头焊接盖体与第二面板和第四面板的拼接处时，所述激光焊接头的功率为第一功率；

当激光焊接头焊接第一过渡部与壳体时，所述激光焊接头的功率为第二功率，所述第二功率随着第一过渡部的厚度增厚而增大，所述第二功率的最小值等于第一功率；

当激光焊接头焊接等厚部与壳体时，所述激光焊接头的功率为第三功率，所述第三功率等于第二功率的最大值；

当激光焊接头焊接第二过渡部与壳体时，所述激光焊接头的功率为第四功率，所述第四功率随着第二过渡部的厚度减小而减小，所述第四功率的最大值等于第三功率，所述第四功率的最小值等于第一功率。

2.根据权利要求1所述的刀片电池外壳，其特征在于，所述延伸件的下表面为平面；

所述第一过渡部的上表面与第一过渡部的下表面呈角度设置；

所述第二过渡部的上表面与第二过渡部的下表面呈角度设置。

3.根据权利要求2所述的刀片电池外壳，其特征在于，所述第一过渡部的上表面与第二过渡部的下表面之间的角度为7°-20°。

4.根据权利要求2所述的刀片电池外壳，其特征在于，

当所述等厚部满足0.15≤D≤0.35时，焊接等厚部的激光焊接头的功率大小P=A+V*D*K1；

当所述等厚部满足0.35＜D≤0.55时，焊接等厚部的激光焊接头的功率大小P=A+V*D*K1*K2；

其中，D为等厚部的厚度大小，单位为mm；

V为激光焊接头的水平移动的速度大小，单位为mm/s；

K1为第一常数，K1=40；

K2为第二常数，第二常数的取值为1.2-1.6；

A为焊接功率常数，A=180。

5.根据权利要求1所述的刀片电池外壳，其特征在于，所述盖体的宽度与连接件的宽度满足以下关系：

L2*0.3≤L1≤L2*0.6，其中，L1为连接件的宽度，L2为盖体的宽度。

6.根据权利要求1所述的刀片电池外壳，其特征在于，所述盖板为模具成型或切削加工成型。

7.一种刀片电池，其特征在于，包括权利要求1-6任一项所述的刀片电池外壳。

8.一种刀片电池外壳的焊接方法，其特征在于，包括以下步骤：

获取壳体和盖板，所述壳体的横截面为长方形，所述壳体包括第一面板、位于第一面板两侧面积相对较大的第二面板和第四面板、与所述第一面板相对的第三面板，所述盖板包括盖体和位于盖体上侧的连接件，所述连接件的两端设置有延伸件；

将盖板拼接在所述壳体的开口处，所述盖体位于壳体内侧并与壳体拼接，两个延伸件分别压设在第一面板和第三面板上；

获取激光焊接头，将激光焊接头垂直于盖板方向，沿第一轨迹移动激光焊接头以焊接拼接后的壳体和盖板，其中，所述延伸件与第一面板和第三面板通过激光穿透焊固定，所述盖体与第二面板和第四面板的拼接处通过焊接固定；

所述延伸件包括依次设置有第一过渡部、等厚部和第二过渡部，所述第一过渡部的厚度逐渐增大，所述第二过渡部的厚度逐渐减小；

所述沿第一轨迹移动激光焊接头以焊接拼接后的壳体和盖板，包括：

当激光焊接头焊接盖体与第二面板和第四面板的拼接处时，所述激光焊接头的功率为第一功率；

当激光焊接头焊接第一过渡部与壳体时，所述激光焊接头的功率为第二功率，所述第二功率随着第一过渡部的厚度增厚而增大，所述第二功率的最小值等于第一功率；

当激光焊接头焊接等厚部与壳体时，所述激光焊接头的功率为第三功率，所述第三功率等于第二功率的最大值；

当激光焊接头焊接第二过渡部与壳体时，所述激光焊接头的功率为第四功率，所述第四功率随着第二过渡部的厚度减小而减小，所述第四功率的最大值等于第三功率，所述第四功率的最小值等于第一功率。