CN117748060A - 一种钠离子电池软连接片及其焊接方法 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种钠离子电池软连接片及其焊接方法，属于以互连器形状为特征的电池非活性部件的结构零部件技术领域。包括有铝板/铜板一体成型得到的头部和尾部，所述头部设置有镂空区；尾部与盖板连接。上述软连接片与电芯进行焊接连接，具有焊接安全性高、不产生焊渣和炸点、整体焊接成本低、生产效率高、电芯整体内阻小等优点。

Description

一种钠离子电池软连接片及其焊接方法

技术领域

本申请涉及一种钠离子电池软连接片及其焊接方法，属于以互连器形状为特征的电池非活性部件的结构零部件技术领域。

背景技术

钠离子方形铝壳电池兼顾了圆柱和软包电芯的优点，既保证了壳体金属强度，又兼顾了散热性好、封装可靠度高、循环寿命长等优点；无论在新能源汽车动力还是储能领域其应用都是最广泛的。为降低成本和保证成组电芯一致性，方形铝壳电芯尺寸、容量越来越大。

大容量钠离子方形铝壳电池的生产过程中，为保证大电流使用，极耳导流的工艺通常表达为：首先将叠片或卷绕后电芯极耳和金属软连接片通过超声焊连接，然后将软连接片和顶盖上极柱用激光焊接，实现电芯对外输出电流的通路。其中，软连接片与极柱通常以叠焊方式进行，即：利用大功率激光将能量穿透金属连接片传输到极柱，从而完成软连接片与极柱的焊接。该焊接方式虽然在软连接片和盖板焊工艺中运用最广，但在实际生产中会存在以下缺点：

第一，安全风险高：激光叠焊熔深大，焊缝表面容易出现炸点，叠焊过程中易产生难以控制的焊渣飞溅，这些焊渣如进入电芯中，则会刺破隔膜，对电芯的安全性能产生威胁。

第二，成本高：激光叠焊设备所需能量大、功率高，相应水冷、吸尘等配置要求高，导致整体价格昂贵。

第三，焊接效率低：焊接过程中需要考虑热量材料的吸收问题，如果焊接速度过快，则被焊接材料的热量吸收较小，容易导致虚焊。

发明内容

有鉴于此，本申请首先提供一种钠离子电池软连接片，不仅实现了焊接作业，还可以满足大规模批量生产需求。

具体地，本申请是通过以下方案实现的：

一种钠离子电池软连接片，包括有铝板/铜板一体成型得到的头部和尾部，所述头部设置有镂空区；尾部与盖板连接。

上述方案的软连接片以铝材质/铜材质一体注塑而成，在头部设置镂空区域，既方便了激光焊接操作，又保证了激光焊接的效果和可靠性。

进一步的，作为优选：

所述镂空区由多组凹槽构成。更优选的，所述凹槽为方槽、圆槽或长圆槽。沿头部向尾部方向分布有多个方槽/圆槽/长圆槽，多个方槽/圆槽/长圆槽形成镂空区。镂空区的开槽形状可以不局限于固定形状，设置为方、圆形状则方便加工，使一体成型的头部可以二次切割形成镂空区。镂空区域面积与数量以实际情况如电芯尺寸容量等参数而定。所述凹槽内侧壁设置为楔形结构，其倾斜角度为0～90°，与垂直向下的激光配合，楔形结构更有利于将焊接部位控制在凹槽内侧。

所述软连接片的厚度为0.3～1.0mm。软连接片厚度依电芯容量尺寸而定，一般来说，容量尺寸越大，则软连接片的厚度越厚。

本案第二方面目的，是提供了上述软连接片的焊接方法，包括软连接片和盖板，盖板上设置极柱，焊接步骤如下：

第一步，以夹紧模具将软连接片紧压在极柱表面，保证头部与极柱对准。

第二步，焊接激光透过镂空区对软连接片的头部和极柱进行移动加热，直至软连接片与极柱熔融完成焊接。

上述方案中：

所述软连接片为铝质，焊接功率为300～600W，焊接速度为20～50mm/s，离焦量为1.0～2 .0mm，保护气为氮气，流量10～30L/min。

所述软连接片为铜质，焊接功率为600～1200W，焊接速度为20～50mm/s，离焦量为1 .0～1 .5mm，保护气为氮气，流量为10～30L/min。

与现有软连接片和盖板的穿透焊接方式相比，本案焊接方法具有以下优势：

（1）设置镂空区，不易产生焊渣和炸点，从而提高能量利用率并保证电芯的安全性。

（2）激光以透过镂空区的形式完成加热，所需激光功率小，整体设备成本更低，同时焊接速度更快，提高生产效率。

（3）焊缝接头界面面积增大，连接片与极柱的电流传输电阻减小，有利于电芯整体内阻的降低。

附图说明

图1为本申请软连接片的结构示意图；

图2为图1中凹槽部分的尺寸标注图；

图3为本申请的使用状态示意图；

图4为图2中M-M方向剖面图。

图中标号：1.软连接片；1a.第一连接片；1b.第二连接片；11.头部；12.尾部；121.A片；122.B片；13.凹槽；131.楔形结构；2.盖板；3.防爆片；4.注液孔。

具体实施方式

为便于理解本发明，本发明列举实施例如下，所述实施例仅仅为了帮助理解本发明，不应视为对本发明的具体限制。

本实施例中的软连接片以连接在钠离子电芯50160118型号上为例，进行技术方案的诠释。

实施例1

本实施例钠离子电池软连接片，结合图1，为金属铝材质，包括头部11、尾部12，头部11设置多个凹槽13，多个凹槽13形成镂空区，凹槽13可以采用冲切方式在头部11上开启。尾部12包括A片121、B片122和一个半圆形内凹槽（图中未标记），A片121与B片122相对整个软连接片的横向中轴线（中轴线所在竖直面过半圆形内凹槽的中心点）对称。

上述方案中，凹槽13可以采用如图1所示的长方形槽，四角采用圆弧角为佳。结合图2，软连接片厚度为0.6mm；凹槽13的长度L为2cm，宽度D为1mm。

上述实施例中，头部11相对电芯水平，而凹槽13是由头部1所在平面向下逐渐凹陷形成的通槽，通槽与头部11之间形成楔形结构131进行过渡，楔形结构131的倾斜角度θ为45°。

上述软连接片与电芯的焊接方式如下：

1）在钠离子电芯50160118型号制作过程中，先将叠片后电芯进行超声波预焊，裁剪压平整形后采用超声波焊将极耳与A片121、B片122焊接在一起。

2）将第一连接片1a放置于盖板2的极柱上，用工装压紧，激光透过长方形的凹槽13，在图4箭头所示的焊缝位置处开始作业，焊接功率为300W，焊接速度为20mm/s，离焦量为1 .0mm，保护气为氮气，流量10L/min。激光在凹槽13内将第一连接片1a和盖板2焊接在一起。

3）采用与步骤2）相同方式，继续焊接第二连接片1b。

4）将盖板2和铝壳壳体焊接密封。

5）采用接触式真空烘烤电芯，当极片水分降低到100ppm后，开始在注液孔4处注入一定量的电解液。

6）经真空化成、密封、分容等工序，最终电芯达到成品，成品如图3所示。

实施例2

本实施例与实施例1的设置相同，区别在于：软连接片1为铜质软连接片，焊接功率为1200W，焊接速度为50mm/s，离焦量为1.5mm，保护气为氮气，流量为30L/min。

上述实施例中所采用激光设备整体所需能量小、功率低，相应水冷、吸尘等配置要求会低，整体价格降低，价格为主流叠焊激光焊机的1/2左右；：传统激光焊为穿透焊，激光穿透金属熔融需要时间，生产过快会导致虚焊。本发明是缝焊，需要功率低，容易焊接一起，焊接生产效率为1.5倍左右；同时采用该方法焊接后，焊缝接头界面面积增大，连接片与极柱的电流传输电阻减小，使电芯整体内阻降低了1/3，最重要的是：较之传统穿透焊，本发明缝焊焊接处接触更加紧密不易炸点；功率低，焊接处熔融均匀不会焊渣，完全保证了电芯生产过程中的安全性。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种钠离子电池软连接片，其特征在于：包括有铝板/铜板一体成型得到的头部和尾部，所述头部设置有镂空区；尾部与盖板连接。

2.根据权利要求1所述的一种钠离子电池软连接片，其特征在于：所述镂空区由多组凹槽构成。

3.根据权利要求2所述的一种钠离子电池软连接片，其特征在于：所述凹槽为方槽、圆槽或长圆槽。

4.根据权利要求1所述的一种钠离子电池软连接片及其焊接方法，其特征在于：所述软连接片的厚度为0.3～1.0mm。

5.根据权利要求1所述的一种钠离子电池软连接片及其焊接方法，其特征在于：所述凹槽内侧设置有楔形部位，楔形部位由头部向凹槽内侧倾斜。

6.根据权利要求5所述的一种钠离子电池软连接片及其焊接方法，其特征在于：所述楔形部位的倾斜角度为0～90°。

7.一种权利要求1所述钠离子电池软连接片的焊接方法，软连接片焊接在盖板上，其特征在于，焊接步骤如下：

第一步，将软连接片紧密贴合在盖板的极柱表面，并保证头部与极柱对准；

第二步，启动焊接装置，激光透过镂空区对软连接片的头部和极柱进行移动加热，直至软连接片与极柱熔融完成头部焊接。

8. 根据权利要求7所述的一种钠离子电池软连接片的焊接方法，其特征在于：所述软连接片为铝质，焊接功率为300～600W，焊接速度为20～50mm/s，离焦量为1 .0～2 .0mm，保护气为氮气，流量10～30L/min。

9. 根据权利要求7所述的一种钠离子电池软连接片的焊接方法，其特征在于：所述软连接片为铜质，焊接功率为600～1200W，焊接速度为20～50mm/s，离焦量为1 .0～1 .5mm，保护气为氮气，流量为10～30L/min。

10.根据权利要求7所述的一种钠离子电池软连接片的焊接方法，其特征在于：第一步处理前，先将电芯的极耳与所述尾部以超声波焊接方式连接。