CN208787746U

CN208787746U - 一种焊接组件及装置

Info

Publication number: CN208787746U
Application number: CN201821611873.6U
Authority: CN
Inventors: 吴聪苗; 郭志强; 官锋; 李克强; 吴祖钰
Original assignee: Contemporary Amperex Technology Co Ltd
Current assignee: Contemporary Amperex Technology Co Ltd
Priority date: 2018-09-30
Filing date: 2018-09-30
Publication date: 2019-04-26
Anticipated expiration: 2028-09-30

Abstract

本申请实施例提供了一种焊接组件及装置，包括：超声波焊头，所述焊头包括焊头本体和焊接部；焊接底膜，在对待焊接件进行焊接时，所述焊接底膜与所述焊接部配合使用；其中，所述焊接部包括多个第一焊接单元，所述第一焊接单元包括多个具有凸起结构的焊齿；所述焊接底膜包括多个与所述第一焊接单元对应设置的第二焊接单元，所述第二焊接单元为平面结构。在进行焊接操作时，减少了超声波焊头第一焊接单元与底膜上第二焊接单元之间的对位误差而带来的粘焊等问题。

Description

一种焊接组件及装置

【技术领域】

本申请涉及储能器件装配技术领域，尤其涉及一种焊接组件及装置。

【背景技术】

因新能源汽车行业的迅速发展，新能源汽车逐渐代替燃油汽车，得到了越来越广泛的应用。各汽车生产厂商为了提高汽车的续航里程以及安全性能，致力于提高电池模组的能量密度。目前化学体系相对成熟，短期内很难得到很大的提升，因此对电池模组进行结构设计优化，以减轻其重量、节省其所占用的空间，进而提高电池模组的能量密度成为当下的首选方案。

随着技术的发展，在锂电池技术中通常采用铝箔作为阴极集流体，采用铜箔作为阳极集流体，对于集流体的技术和工艺日益成为当前该领域的热门课题。

【实用新型内容】

有鉴于此，本申请实施例提供了一种焊接组件及装置，用以解决现有技术中上下焊齿错位，会造成焊齿磨损、焊裂、粘料等问题，从而引起焊接产品质量不良、焊头/底膜寿命低下等问题。

一方面，本申请实施例提供了一种焊接组件，包括：

超声波焊头，所述焊头包括焊头本体和焊接部；

焊接底膜，在对待焊接件进行焊接时所述焊接底膜与所述焊接部配合使用；

其中，所述焊接部包括多个第一焊接单元，所述第一焊接单元包括多个具有凸起结构的焊齿；

所述焊接底膜包括多个与所述第一焊接单元对应设置的第二焊接单元，所述第二焊接单元为平面结构。

优选地，在对待焊接件进行焊接时，待焊接件位于所述焊接部与所述焊接底膜之间；所述焊齿与待焊接件接触，并具有凹凸接触面；所述第二焊接单元与待焊接件接触，并具有平整接触面。

优选地，多个所述第一焊接单元沿所述焊接部的长度方向间隔排布；多个所述第二焊接单元沿所述焊接底膜的长度方向间隔排布。

优选地，任意相邻的两个所述第一焊接单元之间具有第一间距；任意相邻的两个所述第二焊接单元之间具有第二间距；所述第一间距与所述第二间距大约相等。

优选地，所述第一间距为1～4mm；第二间距为1～4mm；所述第二焊接单元的面积为6～16mm²。

优选地，在所述第一焊接单元上的多个所述焊齿呈规则排布；所述焊齿具有四边形结构；位于同一行或同一列的多个所述焊齿的对角线近似位于同一水平线上。

优选地，位于同一行或同一列上，任意相邻的两个所述焊齿之间的间距近似相等；相邻的两个所述焊齿之间的间距为0.4mm～1mm。

优选地，所述焊接底膜由包括陶瓷材料制成。

本申请实施例还提供了一种焊接装置，包括：

上述的焊接组件和超声波发生器，所述超声波发生器用于产生超声波，以驱动超声波焊头以预设频率与待焊接件进行接触。

本申请实施例提供的一种焊接组件及装置，通过采用将焊接底膜上的第二焊接单元设置为平面结构，而位于超声波焊头的焊接部设置为包括多个凸起结构的焊齿，在进行焊接操作时，减少了超声波焊头第一焊接单元与底膜上第二焊接单元之间的对位误差而带来的粘焊等问题，即第一焊接单元上的焊齿与第二焊接单元的平面结构相互之间更容易准确对位，从而降低因焊料堆积造成粘焊的问题。同时，增加了第一焊接单元上焊齿与第二焊接单元的接触面积。另外，还通过将第一焊接单元上的焊齿的形状和排布方式，以四边形且呈对角线在一条水平线上排布，从而增加了排屑空间，且降低了焊齿对超声波震动过程中产生的阻力，降低了被焊接件被拉裂的风险。

【附图说明】

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，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它的附图。

图1为现有技术中的待焊接件焊接组件的示意图；

图2为图1所示的待焊接件焊接组件的截面图；

图3为本申请实施例提供的待焊接件焊接组件的立体示意图；

图4为图3所示的待焊接件焊接组件的局部放大示意图；

图5为第一焊接单元110的示意图；

图6为图5所示的第一焊接单元110沿aa线的截面图；

图7为图3中待焊接件焊接组件在焊接操作示意图。

附图标记：

1焊头

1a焊头焊齿

2焊接底膜

2a底膜焊齿

10超声波焊头

11焊接部

110第一焊接单元

110a焊齿

12焊头本体

20焊接底膜

210第二焊接单元

E1箔材

E2复合集流体

【具体实施方式】

下面通过具体的实施例并结合附图对本申请做进一步的详细描述。

在本申请的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“第一”、“第二”仅用于描述的目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性；除非另有规定或说明，术语“多个”是指两个或两个以上；术语“连接”、“固定”等均应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接，或电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。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。

本说明书的描述中，需要理解的是，本申请实施例所描述的“上”、“下”等方位词是以附图所示的角度来进行描述的，不应理解为对本申请实施例的限定。此外，在上下文中，还需要理解的是，当提到一个元件连接在另一个元件“上”或者“下”时，其不仅能够直接连接在另一个元件“上”或者“下”，也可以通过中间元件间接连接在另一个元件“上”或者“下”。

本说明书的描述中，需要理解的是，本申请权利要求及实施例所描述的“基本上”、“近似”、“大约”、“约”、“大致”等词语，是指在合理的工艺操作范围内或者公差范围内，可以大体上认同的，而不是一个精确值。

随着电池行业的不断发展，出现了具有更佳性能的集流体，即，高分子与金属复合而成的复合集流体。复合集流体可以减小电池温升，降低热失控的发生风险，提高电池的安全性。但是，由于复合集流体包括由高分子材料形成的绝缘层，因此，复合集流体的极耳无法将电池中的电流输出至电极端子，这就需要利用箔材(铝箔或铜箔)与复合集流体的极耳转接，以便将电池中的电流输送出来。

本案发明人通过细致深入研究，如图1～2所示，对于传统技术中的焊接设备中，焊头1上设有多个具有凸起结构的焊头焊齿1a，同时在与焊头1对位设置的焊接底膜2上也是设有多个具有凸起结构的底膜焊齿2a，在焊接时，将箔材E1和复合集流体E2层叠放入焊头1和焊接底膜2之间，然后焊头焊齿1a和底膜焊齿2a进行对位后，进行压合焊接。但在焊接过程中由于焊头焊齿1a、底膜焊齿2a相互之间存在加工误差、安装精度、焊接设备震动等引起上下焊齿错位，会造成焊齿磨损、焊裂、粘料等问题，从而引起焊接产品质量不良、焊头或底膜寿命低下等问题。鉴于以上现有技术中存在的技术问题，发明人对现有技术中的缺陷的分析，本申请提供了一种解决方案如下：

本申请实施例提供了一种焊接组件，包括：

超声波焊头，所述焊头包括焊头本体和焊接部；

焊接底膜，在对待焊接件进行焊接时，所述焊接底膜与所述焊接部配合使用；

其中，焊接部包括多个第一焊接单元，所述第一焊接单元包括多个具有凸起结构的焊齿；

具体如图3～图7所示，本申请提供的一种焊接组件及装置，通过将焊接底膜上的焊接单元设置成平面结构，取代传统的焊接底膜上设置多个具有凸起结构的焊齿，并通过底膜上焊齿与焊头上的焊齿进行对位配合进行焊接的方式，从而避免上下焊齿错位，会造成焊齿磨损、焊裂、粘料等问题。该焊接组件及装置可用于对二次电池的制造过程中的极耳的焊接。

继续参考图3～图7所示，本申请实例提供了焊接组件包括：超声波焊头 10、焊接底膜20，其中，超声波焊头10包括焊接部11和焊头本体12，该焊接部11位于焊头本体12的端部。另外，在进行箔材E1和复合集流体E2焊接时，焊接底膜20与焊接部11配合使用。具体来说，如图7所示，在对待焊接件进行焊接过程中，超声波焊头10以预设的高频率振动，焊接部11上与待焊接件(箔材E1与复合集流体E2)接触并向待焊接件施加压力，同时焊接底膜20支撑待焊接件(箔材E1与复合集流体E2)，并与焊接部11进行对位，使得箔材E1与复合集流体E2的金属表面相互摩擦，瞬间产生高温，进而形成分子层之间的熔合，焊接在一起。

具体来说，如图3和图4所示，对于焊接部11而言，焊接部11包括多个相互独立间隔设置的第一焊接单元110，每个第一焊接单元110包括多个具有凸起结构的焊齿110a。其中，焊齿110a具有凸起结构，如图6所示，凸起是在向着靠近焊接底膜20一侧的方向上突出，以实现对待焊接件的压合作用。

对于焊接底膜20而言，焊接底膜20包括多个与第一焊接单元110对应设置的第二焊接单元210，也就是说在进行焊接操作时，每个第一焊接单元110与一个第二焊接单元210进行对位，参加如图7所示。其中，每个第二焊接单元210 具有平面结构，具体如图4中所示，每个第二焊接单元210的表面为平面结构，而每个第一焊接单元110是由多个焊齿110a组成，从而形成一个凹凸平面以实现对待焊接件的充分压合。具体来说，如图7所示，当进行对焊接件进行焊接操作时，待焊接件位于焊接部11与焊接底膜20之间；其中，第一焊接单元110的焊齿110a与待焊接件接触，并具有凹凸接触面；第二焊接单元210与待焊接件接触，并具有平整接触面。

继续参考图4～图5所示，在焊接底膜20上，多个第二焊接单元210相互间隔独立设置，并在沿着焊接底膜的长度方向上延伸排布，每个第二焊接单元210 具有四边形结构，可以为矩形、正方形或者菱形结构。其中，每个第二焊接单元 210可以设置成6～16mm²，以便在适当的压力下保证箔材与复合集流体的可靠焊接。另外，其中任意相邻的两个第二焊接单元210之间具有第二间距d20，其大小可以设置成1～4mm，该间距范围可以为箔材和复合集流体的变形预留空间，以提高焊接质量和焊接后熔合部分的平整度。另外，为了进一步提升焊接底膜20 在焊接过程中出现粘焊等问题，在本申请实施例中，焊接底膜20由陶瓷材料制成，从而替代传统的由金属材料制成的焊接底膜。在本实施方式中由于焊接底膜 20采用的是陶瓷材料，陶瓷材料具有优越的防粘性能，可以有效改善焊接过程出现的粘料的问题，另外，陶瓷材料还具有优越的耐磨性，从而可以提高焊接底膜 20的寿命，延长焊接组件的整体使用寿命，降低耗材成本。

继续参考图4～图5所示，在焊接部11上，多个第一焊接单元110相互间隔独立设置，并在沿着焊接部11的长度方向上延伸排布，每个第一焊接单元110的外形轮廓为四边形结构，可以为矩形、正方形或者菱形结构等，但需要和第二焊接单元210的形状保持一致，这样可以保证精准对位。另外，其中任意相邻的两个第一焊接单元110之间具有第一间距d10，其大小可以设置成1～4mm，该间距范围可以为箔材和复合集流体的变形预留空间，以提高焊接质量和焊接后熔合部分的平整度。同时，任意相邻的两个第一焊接单元110之间具有第一间距d10 与任意相邻的两个第二焊接单元210之间具有第二间距d20两者大约相等。

继续参考图5和图6所示，其中图6是沿着图5中aa线的截面图，对于一个第一焊接单元110而言，该焊接单元上包括多个呈规则排布的焊齿110a，且焊齿110a具有四边形结构，可以是矩形、正方形或者菱形结构等。较为优选地为正方形结构。对于多个焊齿110a之间的排布方式，如图5所示，位于同一行上，如在沿着水平线XX的方向上的多个焊齿的对角线近似位于同一水平线上，同时，在同一行上，相邻的两个焊齿110a之间的间距d11，大约为0.4mm～1mm。任意相邻的两个焊齿110a之间的间距近似相等，也就是说在行方向上多个焊齿110a 之间呈等间距排布，从而使得对待焊接件的作用力均匀，减少焊接缺陷的出现。

位于同一列上，在沿着垂直线YY的方向上的多个焊齿的对角线近似位于同一垂直线上。同时，在同一列上，相邻的两个焊齿110a之间的间距d12，大约为 0.4mm～1mm，任意相邻的两个焊齿110a之间的间距近似相等，也就是说在行方向上多个焊齿110a之间呈等间距排布，从而使得对待焊接件的作用力均匀，减少焊接缺陷的出现。以上对焊齿的排布方式，可以避免焊齿对超声波震动过程中产生的阻力，降低了被焊接件被拉裂的风险。因为在进行焊接操作时，超声波的震动方向是沿着如图5中的XX水平线和YY垂直线方向的，当焊齿110a的边缘与XX水平线和YY垂直线成一定夹角时，则会大大降低焊齿在超声震动过程中产生的阻力，从而降低了对被焊接件的拉裂风险。

在上述实施例的基础上，本申请实施例还提供了一种焊接装置，包括：上述的焊接组件和超声波发生器，其中对于焊接组件在此就不再赘述。

该焊接装置为超声波焊接装置，通过设置超声波发生器用于产生超声波，以驱动超声波焊头以预设频率与待焊接件进行接触。在本申请实施例中，通过超声波发生器产生15KHz或者以上的高压、高频信号，通过换能系统将信号转换为高频机械振动，施加于待焊接上，通过焊接件表面及分子间的摩擦从而使得接口的温度升高，当温度达到复合集流体本身的熔点时，使得复合集流体迅速熔化而与箔片粘合在一起。超声波发生器停止工作时，在外界压力下冷却定形，从而实现复合集流体与箔片的完美焊接。

由于本申请实施例提供的一种焊接组件及装置，可以用于对二次电池的极耳成型之前的复合集流体和箔材进行焊接，该组件及装置通过采用将焊接底膜上的第二焊接单元设置为平面结构，而位于超声波焊头的焊接部设置为包括多个凸起结构的焊齿，在进行焊接操作时，减少了超声波焊头第一焊接单元与底膜上第二焊接单元之间的对位误差而带来的粘焊等问题，即第一焊接单元上的焊齿与第二焊接单元的平面结构相互之间更容易准确对位，从而降低因焊料堆积造成粘焊的问题。同时，增加了第一焊接单元上焊齿与第二焊接单元的接触面积。另外，还通过将第一焊接单元上的焊齿的形状和排布方式，以四边形且呈对角线在一条水平线上排布，从而增加了排屑空间，且降低了焊齿对超声波震动过程中产生的阻力，降低了被焊接件被拉裂的风险。

以上所述仅为本申请的较佳实施例而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请保护的范围之内。

Claims

1.一种焊接组件，包括：

超声波焊头，所述焊头包括焊头本体和焊接部；

2.根据权利要求1所述的焊接组件，其特征在于，在对待焊接件进行焊接时，待焊接件位于所述焊接部与所述焊接底膜之间；

所述焊齿与待焊接件接触，并具有凹凸接触面；所述第二焊接单元与待焊接件接触，并具有平整接触面。

3.根据权利要求1所述的焊接组件，其特征在于，多个所述第一焊接单元沿所述焊接部的长度方向间隔排布；多个所述第二焊接单元沿所述焊接底膜的长度方向间隔排布。

4.根据权利要求3所述的焊接组件，其特征在于，任意相邻的两个所述第一焊接单元之间具有第一间距；任意相邻的两个所述第二焊接单元之间具有第二间距；所述第一间距与所述第二间距大约相等。

5.根据权利要求4所述的焊接组件，其特征在于，所述第一间距为1～4mm；第二间距为1～4mm；所述第二焊接单元的面积为6～16mm²。

6.根据权利要求1所述的焊接组件，其特征在于，在所述第一焊接单元上的多个所述焊齿呈规则排布；

所述焊齿具有四边形结构；

位于同一行或同一列的多个所述焊齿的对角线近似位于同一水平线上。

7.根据权利要求6所述的焊接组件，其特征在于，位于同一行或同一列上，任意相邻的两个所述焊齿之间的间距近似相等；

相邻的两个所述焊齿之间的间距为0.4mm～1mm。

8.根据权利要求1所述的焊接组件，其特征在于，所述焊接底膜由陶瓷材料制成。

9.一种焊接装置，包括：如权利要求1～8任一所述的焊接组件和超声波发生器，所述超声波发生器用于产生超声波，以驱动超声波焊头以预设频率与待焊接件进行接触。