CN217799590U - 电池模块的激光焊接设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公布一种电池模块的激光焊接设备，包括激光装置、压合板及多个弹性单元。压合板包括多个穿孔，分别面对多个弹性单元。在进行电池模块的焊接时，可将多个电芯放置在各个弹性单元与压合板之间，并于压合板与电芯之间放置导电片，而激光装置产生的激光束则经由穿孔投射在电芯上方的导电片。压合板会经由导电片及电芯压缩弹性单元，使得导电片确实地接触各个电芯。通过本实用新型公布的激光焊接设备，可防止电芯未确实地接触导电片，并可有效提高焊接的良率。

Description

电池模块的激光焊接设备

技术领域

本实用新型涉及一种电池模块的激光焊接设备，可防止在激光焊接的过程中电芯未确实地接触导电片，并可有效提高焊接的良率。

背景技术

二次电池主要包括镍氢电池、镍镉电池、锂离子电池、锂离子聚合物电池。锂电池具有能量密度高、操作电压高、使用温度范围大、无记忆效应、寿命长、可历经多次充放电等优点，并被广泛的使用在可携式电子产品如手机、笔记型电脑、数位相机等，近年来更扩及汽车领域。

电芯(Cell)的构造主要包括正极材料、电解液、负极材料、隔膜及壳体，其中隔膜将正极材料及负极材料隔开以避免短路，而电解液则设置在多孔隙的隔膜中，并作为离子电荷的传导工作。壳体用以包覆上述的正极材料、隔膜、电解液及负极材料，一般而言壳体通常由金属材质所制成。

在使用时会通过电池导电架串联及/或并联多个电芯以形成一电池组，使得电池组可输出产品需要的电压。一般而言，会通过焊接的方式连接电池导电架及电芯，在焊接的过程中会增加电池导电架及电芯的温度，使得电池导电架连接电芯。然而在焊接的过程中，以激光焊接为例，若电池导电架未确实地接触电芯的正极或负极，便可能造成电池导电架未能连接电芯的正极或负极，而产生焊接失败的情形。

实用新型内容

为了克服现有技术的问题，并提高电池模块焊接的良率，本实用新型公布一种新颖的电池模块的激光焊接设备。在焊接的过程中，各个电芯的焊接位置可保持在同一平面或同一高度上，使得导电片可水平放置在电芯上，并紧贴电芯的焊接位置，以降低焊接失败的情形。

本实用新型的一目的，在于提供一种电池模块的激光焊接设备，主要包括压合板及多个弹性单元，其中电芯及导电片放置在压合板与弹性单元之间。在焊接的过程中，压合板会经由导电片及电芯压缩弹性单元，其中各个弹性单元被压缩后的长度与电芯的高度相关，使得电芯连接导电片的焊接位置处在相同或相近的平面上，并防止在导电片及电芯的焊接位置之间形成过大的间隙。

压合板上设置多个穿孔，分别朝向各个弹性单元，而穿孔及弹性单元之间则存在电芯及导电片。激光装置产生的激光束会经由穿孔投射在导电片上。由于在焊接的过程中，导电片会紧贴电芯的焊接位置。被激光束加热的导电片会将热量传递至接触的电芯的焊接位置，使得导电片及电芯的焊接位置熔化并形成溶池，待冷却之后完成导电片与电芯的焊接。

在理想状态下各个电芯会具有相同的高度，而导电片也会具有相同的厚度。在将各个电芯放置在平整的载台，并在电芯上放置导电片后，各个电芯与各个导电片总合的高度皆会相同。由于各个导电片皆位于相同的高度，并与激光装置的距离保持相同，使得激光装置产生的激光束可以聚焦在各个导电片上，以加热导电片及与导电片相邻的电芯的焊接位置。

然而，在实际应用时，各个电芯及各个导电片会因为制造时的公差而有不同的高度及厚度，虽然各个电芯及导电片的高度差异皆在容许的范围内，不会影响电芯的使用。但在焊接导电片及电芯的过程中，各个电芯的高度差可能会造成导电片倾斜，导致各个导电片与激光装置的距离不同。如此一来，激光装置产生的激光束可能无法聚焦在各个导电片上，而无法顺利加热导电片及电芯的焊接位置。

本实用新型的电池模块的激光焊接设备，可通过弹性单元消弭各个电芯及/或导电片的高度差异，使得激光装置产生的激光束可以聚焦在各个导电片上，并可避免导电片无法紧贴电芯的焊接位置的问题，可有效提高焊接导电片与电芯的良率。

为了达到上述的目的，本实用新型提出一种电池模块的激光焊接设备，用以焊接多个电芯及多个导电片，包括：激光装置，用以产生激光束；压合板，包括多个穿孔，并经由导电片连接电芯，其中多个穿孔分别对应多个电芯，而激光装置产生的激光束经由压合板的穿孔投射在导电片上；及多个弹性单元，面对压合板的多个穿孔，其中电芯会位于压合板的穿孔与弹性单元之间。

在本实用新型的至少一实施例中，电芯包括第一底面、第二底面及侧面，侧面位于第一底面及第二底面之间，并用以连接第一底面及第二底面，压合板经由导电片连接电芯的第一底面，而弹性单元则连接电芯的第二底面。

在本实用新型的至少一实施例中，激光焊接设备还包括底座，而多个弹性单元的一端连接底座上。

在本实用新型的至少一实施例中，激光焊接设备还包括多个承载板分别连在本实用新型的至少一实施例中，承载板包括凹槽，用以容置电芯。

在本实用新型的至少一实施例中，激光焊接设备还包括固定架位于底座及压合板之间，并用以固定电芯的位置。

在本实用新型的至少一实施例中，承载板是绝缘。

附图说明

图1是本实用新型电池模块的激光焊接设备一实施例的剖面示意图。

图2是本实用新型电池模块的激光焊接设备一实施例的俯视透视图图。

图3是本实用新型电池模块的激光焊接设备又一实施例的剖面示意图。

图4是本实用新型电池模块的激光焊接设备又一实施例的俯视透视图。

图5是本实用新型电池模块的激光焊接设备又一实施例的剖面示意图。

图6是本实用新型电池模块的激光焊接设备又一实施例的剖面示意图。

附图标记说明：10-电池模块的激光焊接设备；11-激光装置；12-电芯；121-第一底面；123-第二底面；125-侧面；13-压合板；131-穿孔；14-导电片；15-弹性单元；151-承载板；17-底座；19-固定架；L-激光束。

具体实施方式

请参阅图1及图2，分别是本实用新型电池模块的激光焊接设备一实施例的剖面示意图及俯视透视图。如图所示，电池模块的激光焊接设备10用以焊接多个电芯12及多个导电片14。激光焊接设备10包括激光装置11、压合板13及多个弹性单元1。在焊接时可将多个电芯12及至少导电片14放置在压合板13及弹性单元15之间。

压合板13可以是板状，并包括多个穿孔131。在本实用新型一实施例中，弹性单元15的数量与穿孔131的数量相同，且各个弹性单元15分别面对压合板13上的各个穿孔131，例如弹性单元15可以是弹簧。

在进行激光焊接的过程中，各个电芯12分别放置在各个弹性单元15上，而导电片14则放置在电芯12上方，使得导电片14及电芯12位于压合板13与弹性单元15之间。此外，导电片14会位于电芯12及压合板13之间，而压合板13的各个穿孔131分别对应各个电芯12。激光装置11产生的激光束L会经由压合板13的穿孔131投射在导电片14上，以焊接电芯12及导电片14。

在本实用新型一实施例中，电芯12是柱状体，并包括第一底面121、第二底面123及侧面125。侧面125位于第一底面121及第二底面123之间，并连接第一底面121及第二底面123。例如电芯12可以是圆柱体，而第一底面121及第二底面123分别是正极及负极。

电芯12的第二底面123可放置在弹性单元15上，而导电片14则放置在电芯12的第一底面121上，使得压合板13经由导电片14连接电芯12的第一底面121。电芯12的第一底面121接触导电片14的位置可被定义为一焊接位置。压合板13位在导电片14上，并使得压合板13的穿孔131经由导电片14对准电芯12的第一底面121，例如对准导电片14及电芯12的焊接位置。

压合板13可经由导电片14及电芯12对弹性单元15加压，使得导电片14确实地接触电芯12的第一底面121。而后激光装置11经由穿孔131将激光束L投射在导电片14时，才能焊接电芯12的第一底面121与相连接导电片14。

在理想状态下各个电芯12会具有相同的高度，而导电片14也会具有相同的厚度，使得各个导电片14放置在各个电芯12后具有相同的总合高度。由于各个导电片14皆位于相同的高度，并与激光装置11保持相同的距离，使得激光装置11产生的激光束L可以顺利聚焦在各个导电片14上，并加热导电片14及电芯12的第一底面121。

在实际应用时，各个电芯12及各个导电片14会因为制造时的公差，使得各个电芯12具有不同的高度，而各个导电片14亦具有不同的厚度。在将各个电芯12的第二底面123放置在平整的表面上，并将导电片14放置在电芯12的第一底面121后。放置在电芯12的第一底面121上的导电片14有可会倾斜，例如导电片14会由高度较高的电芯12朝高度较低的电芯12倾斜，导致导电片14无法紧密的贴附在电芯12的第一底面121，并于两者之间出现间隙，而不利于后续通过激光装置11焊接导电片14及电芯12的第一底面121。

具体而言，当导电片14与电芯12的第一底面121之间具有间隙时，导电片14上的热量可能无法经由间隙，有效地传递至导电片14下方的电芯12的第一底面121，导致电芯12的第一底面121无法被加热到预设温度，例如电芯12的第一底面121的熔点。

此外，被激光束L加热并熔化的导电片14及/或电芯的第一底面121，亦可能无法跨越间隙并相互接触，进而导致导电片14与电芯12之间的焊接失败。

此外，当各个导电片14倾斜放置时，也会造成各个导电片14与激光装置11之间具有不同的距离。如此一来，激光装置11产生的激光束L有可能无法聚焦在所有的导电片14上，导致激光束L无法有效的加热所有的导电片14及电芯12。

为了避免上述的情形发生，本实用新型提出的电池模块的激光焊接设备10在压合板13对面设置多个弹性单元15，在进行激光焊接的过程中，压合板13会经由导电片14及电芯12对弹性单元15施压，并压缩弹性单元15。在实际应用时，各个电芯12要分别对应一个弹性单元15，并通过各个弹性单元15分别调整各个电芯12的高度。

当各个电芯12的高度不同时，各个弹性单元15被压缩后的长度也会产生差异。举例而言，若多个电芯12的其中一个电芯12的高度大于其他的电芯12，则高度较大的电芯12连接的弹性单元15被压缩后的长度将会小于其他的弹性单元15。反之，若其中一个电芯12的高度小于其他的电芯12，则高度较小的电芯12连接的弹性单元15被压缩后的长度将会大于其他的弹性单元15。在实际应用时，进行激光焊接的各个电芯12的高度可能都不相同，而被各个电芯12压缩后的弹性单元15的长度也会有所不同。

具体而言，本实用新型可通过多个弹性单元15被压缩的长度，来消弭各个电芯12之间的高度差异，使得接触导电片14的电芯12的第一底面121皆维持在同一高度上，及/或使得各个导电片14皆位于相同高度，例如位于相同的水平高度。换言之，在将各个电芯12及各个导电片14放置在弹性单元15上，并以压合板13加压后，各个导电片14与激光装置11之间的距离将会相同，使得激光装置11产生的激光束L可以投射并聚焦在导电片14上。

此外，各个导电片14皆会紧贴各个电芯12的第一底面121，并防止在导电片14及电芯12的第一底面121之间形成过大的间隙。激光装置11可以有效的加热导电片14及电芯12的第一底面121，以熔化部分的导电片14及第一底面121，并在两者之间形成溶池，可大幅降低焊接失败的情形发生。

在本实用新型一实施例中，多个弹性单元15的一端可设置在底座17上，而弹性单元15的另一端则用以连接电芯12，例如底座17可以是一载台或板状体。

在本实用新型另一实施例中，如图3及图4所示，弹性单元15的一端可连接底座17，而弹性单元15的另一端则设置承载板151。在实际应用时，可将电芯12的第二底面123放置在承载板151上，使得弹性单元15经由承载板151连接电芯12的第二底面123，而压合板13则会经由导电片14、电芯12及承载板151压缩弹性单元15。在本实用新型一实施例中，承载板151朝向压合板13的表面上可设置凹槽，并用以容置、定位或暂时固定电芯12。

在实际应用时，承载板151可以是绝缘，并用以隔离弹性单元15及电芯12。例如弹性单元15可以是金属弹簧，而承载板151则由绝缘材质所制作，并用以隔离电芯12及弹性单元15，以避免电芯12短路。

如图5及图6所示，在完成电芯12的第一底面121与导电片14的焊接后，可将电芯12及导电片14反转，并放置在多个弹性单元15上，其中电芯12的第一底面121会经由导电片14连接弹性单元15。

而后可将另一个导电片14放置在电芯12的第二底面123上，并将压合板13放置在连接电芯12的第二底面123上的导电片14。压合板13可经由导电片14及电芯12压缩弹性单元15，使得电芯12的第二底面123及/或连接第二底面123的各个导电片14维持在同一平面上。

导电片14会紧贴电芯12的第二底面123，而各个导电片14与激光装置11之间的距离则会相近，使得激光装置11产生的激光束L可经由压合板13的穿孔131聚焦在各个导电片14上，并加热导电片14及电芯12的第二底面123，以完成电芯12的第二底面123与导电片14的焊接。

如图3及图6所示，电池模块的激光焊接设备10可包括固定架19，固定架19位于底座17与压合板13之间，并用以固定电芯12的位置，以防止电芯12在焊接的过程中倾倒。例如电芯12是圆柱体，而固定架19则是具有圆柱状的穿孔，其中穿孔的面积略大于电芯12的截面积，使得电芯12可放置在固定架19的穿孔内，以固定个个电芯12的位置。

以上所述者，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非用来限定本实用新型请求保护的范围，即凡依本实用新型权利要求所述的形状、构造、特征及精神所为的等同变化与修饰，均应包括于本实用新型的权利要求的范围内。

Claims (7)

1.一种电池模块的激光焊接设备，用以焊接多个电芯及多个导电片，其特征在于，包括有：

激光装置，用以产生激光束；

压合板，包括多个穿孔，所述压合板并经由所述多个导电片连接所述多个电芯；所述多个穿孔分别对应所述多个电芯，而所述激光装置产生的所述激光束经由所述压合板的所述多个穿孔投射在所述导电片上；及

多个弹性单元，面对所述压合板的所述多个穿孔；所述电芯会位于所述压合板的所述穿孔与所述弹性单元之间。

2.根据权利要求1所述的电池模块的激光焊接设备，其特征在于，每一所述电芯包括第一底面、第二底面及侧面；所述侧面位于所述第一底面及所述第二底面之间，并用以连接所述第一底面及所述第二底面；所述压合板经由所述导电片连接每一所述电芯的所述第一底面，而所述弹性单元则连接每一所述电芯的所述第二底面。

3.根据权利要求2所述的电池模块的激光焊接设备，其特征在于，还包括底座，而所述多个弹性单元的一端连接所述底座上。

4.根据权利要求3所述的电池模块的激光焊接设备，其特征在于，还包括多个承载板分别连接所述多个弹性单元的另一端，所述多个弹性单元经由所述承载板连接所述多个电芯的所述第二底面。

5.根据权利要求4所述的电池模块的激光焊接设备，其特征在于，所述承载板包括凹槽，用以容置所述多个电芯。

6.根据权利要求3所述的电池模块的激光焊接设备，其特征在于，还包括固定架位于所述底座及所述压合板之间，并用以固定所述多个电芯的位置。

7.根据权利要求4所述的电池模块的激光焊接设备，其特征在于，所述承载板是绝缘。

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