CN202517191U - 一种用于焊接双极型结构电池元件的激光焊接头装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种用于焊接双极型结构电池元件的激光焊接头装置，包括激光焊接头主体(1)、弹簧装置(2)、激光焊接头上盖(3)和激光焊接头下盖(4)，激光焊接头主体(1)的上部设于激光焊接头上盖(3)内，激光焊接头主体(1)的底部设于激光焊接头下盖(4)内，弹簧装置(2)设于激光焊接头上盖(3)和激光焊接头主体(1)之间；激光焊接头主体(1)的端部与激光焊接头下盖(4)之间设有滚珠(5)；激光焊接头主体(1)内部设有聚光装置(6)。本实用新型能够有效解决激光焊接时压力不均匀的问题，使焊接更加牢固，焊接速度更快，成品率更高。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种用于焊接双极型结构电池元件的激光焊接头装置，属于激光焊接设备领域。
背景技术
现有技术中，动态液流双极型电池一直没有被广泛地商业化应用，其中一个主要的原因是电池元件间连接的密封问题一直得不到妥善的解决。热塑性树脂材料的框体和双极板/隔膜之间的密封连接一直以来都是一个棘手的技术难题。现有技术中，热塑性树脂材料的框体与双极板之间都是通过热焊接、超声焊接、振动熔敷一体化或使用胶粘的方式实现密封的。
热焊接或超声焊接的方式存在的主要问题是加热区域难于精确控制和溢料问题难于解决，导致被焊接的部件变形和对流道造成破坏，极大地影响了电池的性能。振动熔敷一体化的方式存在的问题是框体和碳塑电极表面看起来熔敷的很牢固，但是一拉伸，框体和碳塑电极的界面很容易被拉裂；并且振动熔敷一体化过程中如果有一个点熔敷不牢固，前期焊接的电堆部分都得作废，这样无形增加了成本。而使用胶粘工艺密封的双极板则由于所使用的粘合剂(例如，硅基粘合剂)会和电解液发生反应，因而很难在具有强氧化性的环境中保证电池的长期稳定运行。
为了上面所述焊接的缺点，人们发明了一种使用激光焊接动态液流双极型电池的方法，采用这种方法可以减少劳动量，降低成本并提高生产效率。
但是，由于在使用激光焊接时采用的是普通的激光焊接头，焊接时激光焊接头需要以一定的压力压在绝缘框体的焊接区域上，在使用中发现，普通的激光发生器焊接头移动时压在绝缘框体上的压力不均匀，会随着移动而发生波动，这样会严重影响焊接效果。
实用新型内容
本实用新型的目的在于，提供一种用于焊接双极型结构电池元件的激光焊接头装置，它能够有效解决激光焊接时压力不均匀的问题，使焊接更加牢固，焊接速度更快，成品率更高。
本实用新型的技术方案：一种用于焊接双极型结构电池元件的激光焊接头装置，包括激光焊接头主体、弹簧装置、激光焊接头上盖和激光焊接头下盖，激光焊接头主体的上部设于激光焊接头上盖内，激光焊接头主体的底部设于激光焊接头下盖内，弹簧装置设于激光焊接头上盖和激光焊接头主体之间；激光焊接头主体的端部与激光焊接头下盖之间设有滚珠；激光焊接头主体内部设有聚光装置。在激光焊接头主体的端部与激光焊接头下盖之间设置滚珠可以边焊接边通过滚珠提供焊接压力，滚珠镶嵌在聚光装置外，可以随着焊接接触点的高度在小范围内自行进行高度调节，这样焊接头就能紧密的贴合在绝缘框体与双极板/微孔隔膜的焊接面上，能够提供焊接所需压力。弹簧装置起调节高度的作用，如果焊接过程中，遇到焊接区域凹凸不平，可以通过弹簧装置来调节焊接头端部的位置，防止遇到凸起位置，焊接部位压制过紧，导致焊接部位变形。
前述的这种用于焊接双极型结构电池元件的激光焊接头装置中，所述聚光装置包括A聚光镜和B聚光镜，A聚光镜与B聚光镜同轴设置，A聚光镜固定在激光焊接头主体内的中部，B聚光镜固定在激光焊接头主体内的底部。
前述的这种用于焊接双极型结构电池元件的激光焊接头装置中，激光焊接头主体的端部与激光焊接头下盖之间设有2个～20个滚珠。
前述的这种用于焊接双极型结构电池元件的激光焊接头装置中，激光焊接头主体的端部与激光焊接头下盖之间设有9个滚珠。
前述的这种用于焊接双极型结构电池元件的激光焊接头装置中，所述滚珠的直径为1mm～5mm。
前述的这种用于焊接双极型结构电池元件的激光焊接头装置中，所述滚珠的直径为2mm。
前述的这种用于焊接双极型结构电池元件的激光焊接头装置中，所述滚珠为透明橡胶滚珠或钢珠或玻璃珠。
与现有技术相比，本实用新型最大的特点在于激光焊接头主体的端部与激光焊接头下盖之间的滚珠，聚光装置将激光器的激光束聚焦于绝缘框体与双极板/微孔隔膜的接触面上，可以边焊接边通过滚珠提供焊接压力，滚珠可以随着焊接接触点的高度在小范围内自行进行高度调节，这样焊接头就能紧密的贴合在绝缘框体与双极板/微孔隔膜的焊接面上，能够提供焊接所需压力。这样能够保证焊接点牢固，焊接面平滑。
除此之外，采用本实用新型焊接热塑性树脂材料的框体和双极板/隔膜时，不需要提供额外的粘合剂和掩膜等，也不需要附加吸热涂层，因此简化了焊接工序，提高了焊接的效率，节省了劳动力和成本。另外还具有焊缝小，能避免发生溢料现象，不会影响到流道结构、焊接牢固、焊缝平滑，成品率高等优点，提高了电池性能同时降低了电池成本。
附图说明
图1为本实用新型的整体结构示意图；
图2为本实用新型的半剖结构示意图。
附图中的标记为：1-激光焊接头主体，2-弹簧装置，3-激光焊接头上盖，4-激光焊接头下盖，5-滚珠，6-聚光装置，7-A聚光镜，8-B聚光镜。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的说明。
本实用新型的实施例1：一种用于焊接双极型结构电池元件的激光焊接头装置，如图1所示，包括激光焊接头主体1、弹簧装置2、激光焊接头上盖3和激光焊接头下盖4，激光焊接头主体1的上部设于激光焊接头上盖3内，激光焊接头主体1的底部设于激光焊接头下盖4内，弹簧装置2设于激光焊接头上盖3和激光焊接头主体1之间；激光焊接头主体1的端部与激光焊接头下盖4之间设有滚珠5；激光焊接头主体1内部设有聚光装置6。
如图2所示，聚光装置6包括A聚光镜7和B聚光镜8，A聚光镜7与B聚光镜8同轴设置，A聚光镜7固定在激光焊接头主体1内的中部，B聚光镜8固定在激光焊接头主体1内的底部。
激光焊接头主体1的端部与激光焊接头下盖4之间设有3个滚珠5。所述滚珠5的直径为5mm。滚珠5为透明橡胶滚珠。
本实用新型的实施例2：一种用于焊接双极型结构电池元件的激光焊接头装置，如图1所示，包括激光焊接头主体1、弹簧装置2、激光焊接头上盖3和激光焊接头下盖4，激光焊接头主体1的上部设于激光焊接头上盖3内，激光焊接头主体1的底部设于激光焊接头下盖4内，弹簧装置2设于激光焊接头上盖3和激光焊接头主体1之间；激光焊接头主体1的端部与激光焊接头下盖4之间设有滚珠5；激光焊接头主体1内部设有聚光装置6。
如图2所示，聚光装置6包括A聚光镜7和B聚光镜8，A聚光镜7与B聚光镜8同轴设置，A聚光镜7固定在激光焊接头主体1内的中部，B聚光镜8固定在激光焊接头主体1内的底部。
激光焊接头主体1的端部与激光焊接头下盖4之间设有9个滚珠5。滚珠5的直径为2mm。滚珠5为钢珠。
本实用新型的实施例3：一种用于焊接双极型结构电池元件的激光焊接头装置，如图1所示，包括激光焊接头主体1、弹簧装置2、激光焊接头上盖3和激光焊接头下盖4，激光焊接头主体1的上部设于激光焊接头上盖3内，激光焊接头主体1的底部设于激光焊接头下盖4内，弹簧装置2设于激光焊接头上盖3和激光焊接头主体1之间；激光焊接头主体1的端部与激光焊接头下盖4之间设有滚珠5；激光焊接头主体1内部设有聚光装置6。
如图2所示，聚光装置6包括A聚光镜7和B聚光镜8，A聚光镜7与B聚光镜8同轴设置，A聚光镜7固定在激光焊接头主体1内的中部，B聚光镜8固定在激光焊接头主体1内的底部。
激光焊接头主体1的端部与激光焊接头下盖4之间设有20个滚珠5。所述滚珠5的直径为1mm。滚珠5为玻璃珠。
本实用新型的工作原理：首先将热塑性的框体和双极板固定在带有真空吸附系统的设备上，将要焊接的框体和双极板牢固地固定。然后将激光发生器安装在激光焊接头上盖3上，将激光焊接头主体1固定在伺服机构上，激光焊接头主体1端部的滚珠5以2～4kg*f的压力压在绝缘框体的焊接区域的上表面上。开启激光发射器后，激光束将会通过A聚光镜7和B聚光镜8聚焦，激光束准确地在半透明的框体与不透明的双极板的接触面上聚焦，并将光能转化为热能，同时熔化位于上侧的绝缘框体和位于下侧的同材质双极板。同时，激光焊接头主体1将会由伺服机构带动，按照编好的程序，沿着焊接区域以一定的速率进行焊接。
在激光焊接头主体1随着伺服机构运动的同时，当遇到焊接区域凹凸不平时，弹簧装置2可以调节激光焊接头主体1头端部的位置，防止遇到凸起位置，焊接部位压制过紧，导致焊接部位变形。
Claims (7)
1.一种用于焊接双极型结构电池元件的激光焊接头装置，其特征在于：包括激光焊接头主体(1)、弹簧装置(2)、激光焊接头上盖(3)和激光焊接头下盖(4)，激光焊接头主体(1)的上部设于激光焊接头上盖(3)内，激光焊接头主体(1)的底部设于激光焊接头下盖(4)内，弹簧装置(2)设于激光焊接头上盖(3)和激光焊接头主体(1)之间；激光焊接头主体(1)的端部与激光焊接头下盖(4)之间设有滚珠(5)；激光焊接头主体(1)内部设有聚光装置(6)。
2.根据权利要求1所述的一种用于焊接双极型结构电池元件的激光焊接头装置，其特征在于：所述聚光装置(6)包括A聚光镜(7)和B聚光镜(8)，A聚光镜(7)与B聚光镜(8)同轴设置，A聚光镜(7)固定在激光焊接头主体(1)内的中部，B聚光镜(8)固定在激光焊接头主体(1)内的底部。
3.根据权利要求1或2所述的一种用于焊接双极型结构电池元件的激光焊接头装置，其特征在于：激光焊接头主体(1)的端部与激光焊接头下盖(4)之间设有3个～20个滚珠(5)。
4.根据权利要求3所述的一种用于焊接双极型结构电池元件的激光焊接头装置，其特征在于：激光焊接头主体(1)的端部与激光焊接头下盖(4)之间设有9个滚珠(5)。
5.根据权利要求3所述的一种用于焊接双极型结构电池元件的激光焊接头装置，其特征在于：所述滚珠(5)的直径为1mm～5mm。
6.根据权利要求5所述的一种用于焊接双极型结构电池元件的激光焊接头装置，其特征在于：所述滚珠(5)的直径为2mm。
7.根据权利要求5所述的一种用于焊接双极型结构电池元件的激光焊接头装置，其特征在于：所述滚珠(5)为透明橡胶滚珠或钢珠或玻璃珠。
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