本发明涉及动力电池的制造技术领域，特别是涉及一种动力电池、顶盖负极结构及其焊接方法。
背景技术：
传统的动力电池的顶盖负极结构加工方法包括：首先，通过铜铝摩擦焊复合加工形成铜铝复合极柱，铜铝复合极柱的铜铝复合的部位处于极柱铜块的上表面；然后，铜铝复合极柱与负极铝块以及其他结构件铆接形成顶盖负极；最后，对负极极柱进行激光焊接，形成顶盖负极结构。
由于负极铝块与极柱铜块之间的空间较小，而铜铝摩擦焊的加工正是在负极铝块和极柱铜块之间实施，使顶盖负极结构的极柱铜块的上表面的加工复杂且加工难度比较大，也无法对铜铝摩擦焊加工之后的焊缝进行质量检查，使顶盖负极结构存在安全隐患；此外，采用铜铝摩擦焊的焊接速度慢，使顶盖负极结构的生产效率较低。
技术实现要素：
基于此，有必要针对顶盖负极结构存在安全隐患且生产效率较低的问题，提供一种动力电池、顶盖负极结构及其焊接方法。
一种顶盖负极结构的焊接方法，所述顶盖负极结构包括负极铝块、负极极柱以及极柱铜块，包括：
将所述负极极柱装配于所述极柱铜块的通孔内，使所述极柱铜块与所述负极极柱之间间隙配合并形成焊缝；
于所述极柱铜块的一侧且沿所述焊缝进行搅拌摩擦焊接，形成铜铝复合极柱；
将所述铜铝复合极柱与所述负极铝块连接于一起，形成顶盖负极结构；其中，所述负极铝块位于所述极柱铜块的另一侧。
在其中一个实施例中，在将所述铜铝复合极柱与所述负极铝块连接于一起之前，以及在于所述极柱铜块的一侧且沿所述焊缝进行搅拌摩擦焊接之后，还包括步骤：
对所述铜铝复合极柱进行加工，使铜铝复合极柱与负极铝块之间更好地连接。
在其中一个实施例中，在于所述极柱铜块的一侧且沿所述焊缝进行搅拌摩擦焊接之前，以及在将所述负极极柱装配于所述极柱铜块的通孔内之后，还包括步骤：
将所述负极极柱的邻近所述极柱铜块的端面和所述极柱铜块置于同一平面内，以便对焊缝进行搅拌摩擦焊接。
在其中一个实施例中，于所述极柱铜块的一侧且沿所述焊缝进行搅拌摩擦焊接的步骤具体为：
采用搅拌针以预设焊接转速于所述极柱铜块的一侧且沿所述焊缝进行搅拌摩擦焊接，使搅拌针搅拌摩擦于焊缝的内壁上，从而使极柱铜块与负极极柱之间形成共熔池焊接。
在其中一个实施例中，所述预设焊接转速为800rpm～1500rpm，使搅拌针高速运转于焊缝的焊接且焊接过程较稳定。
在其中一个实施例中，沿所述焊缝进行搅拌摩擦焊接的方向为沿所述焊缝的顺时针方向或逆时针方向。
在其中一个实施例中，所述搅拌针的搅拌焊接路径的直径为8mm。
在其中一个实施例中，将所述铜铝复合极柱与所述负极铝块连接于一起的步骤包括：
对所述负极铝块进行铆接，以对负极铝块进行定位；
对所述铜铝复合极柱与所述负极铝块之间的间隙进行焊接，使铜铝复合极柱与负极铝块紧固连接于一起，由于在焊接之前先将铜铝复合极柱和负极铝块进行定位，使铜铝复合极柱和负极铝块之间准确可靠地固定连接于一起。
一种顶盖负极结构，采用上述任一实施例所述的顶盖负极结构的焊接方法进行焊接。
一种动力电池，包括上述的顶盖负极结构。
上述的动力电池、顶盖负极结构及其焊接方法，首先将负极极柱装配于极柱铜块的通孔内，使所述极柱铜块与所述负极极柱之间间隙配合并形成有焊缝；然后于所述极柱铜块的一侧且沿焊缝进行搅拌摩擦焊接，搅拌摩擦焊缝以分别作用于极柱铜块和负极极柱上形成共熔池焊接，使极柱铜块与负极极柱之间的焊缝焊接于一起，从而形成铜铝复合极柱；最后将铜铝复合极柱与负极铝块连接于一起，负极铝块位于极柱铜块的另一侧，即极柱铜块的一侧与负极极柱通过搅拌摩擦焊接连接于一起，负极铝块位于极柱铜块的另一侧，亦即是进行搅拌摩擦焊接的位置位于极柱铜块的背离负极铝块的一侧，形成顶盖负极结构；由于搅拌摩擦焊接的位置位于极柱铜块的背离负极铝块的一侧，而非位于负极铝块与极柱铜块之间，使极柱铜块与负极极柱之间的焊缝的质量检查较方便，避免顶盖负极机构存在安全隐患；此外，搅拌摩擦焊的焊接过程较传统的摩擦焊的焊接速度较快，且在负极铝块与铜铝复合极柱连接于一起的步骤之前进行，空间较大，可以实现快速焊接，解决了顶盖负极结构的生产效率较低的问题。
附图说明
图1为一实施例的顶盖负极结构的示意图；
图2为图1所示顶盖负极结构的另一示意图；
图3为一实施例的顶盖负极结构的焊接方法的流程图；
图4为另一实施例的顶盖负极结构的焊接方法的流程图；
图5为另一实施例的顶盖负极结构的焊接方法的流程图；
图6为再一实施例的顶盖负极结构的焊接方法的流程图；
图7为一实施例的顶盖负极结构的焊缝方法的步骤S103的示意图；
图8为一实施例的顶盖负极结构的焊缝方法的步骤S105的流程图。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对动力电池、顶盖负极结构及其焊接方法进行更全面的描述。附图中给出了动力电池、顶盖负极结构及其焊接方法的首选实施例。但是，动力电池、顶盖负极结构及其焊接方法可以采用许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对动力电池、顶盖负极结构及其焊接方法的公开内容更加透彻全面。
需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在动力电池、顶盖负极结构及其焊接方法的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
例如，一种顶盖负极结构的焊接方法，所述顶盖负极结构包括负极铝块、负极极柱以及极柱铜块，顶盖负极结构的焊接方法包括：将所述负极极柱装配于所述极柱铜块的通孔内，使所述极柱铜块与所述负极极柱之间间隙配合并形成焊缝；于所述极柱铜块的一侧且沿所述焊缝进行搅拌摩擦焊接，形成铜铝复合极柱；将所述铜铝复合极柱与所述负极铝块连接于一起，形成顶盖负极结构；其中，所述负极铝块位于所述极柱铜块的另一侧。
如图1与图2所示，一实施例的顶盖负极结构10用于动力电池上，例如，动力电池可以为电动汽车或电动列车或电动自行车或高尔夫球车的蓄电池。顶盖负极结构10包括负极铝块12、负极极柱14以及极柱铜块16。如图3所示，顶盖负极结构的焊接方法包括：
S101，将所述负极极柱装配于所述极柱铜块的通孔内，使所述极柱铜块与所述负极极柱之间间隙配合并形成焊缝10a。在本实施例中，通孔的直径大于负极极柱的外径，使极柱铜块与负极极柱之间间隙配合，从而使极柱通块与负极极柱之间的装配较简单。在本实施例中，焊缝的轮廓为圆形，在其他实施例中，焊缝的轮廓还可以为椭圆形或方形或多边形等。
同时参见图4，例如，在将所述负极极柱装配于所述极柱铜块的通孔内的步骤S101之前，还包括步骤：S99，于所述极柱铜块加工有与所述负极极柱相适配的通孔。在本实施例中，极柱铜块的通孔采用机加工或激光加工工艺加工得到。例如，在将所述负极极柱装配于所述极柱铜块的通孔内的步骤S101之前，以及在于所述极柱铜块加工有与所述负极极柱相适配的通孔之后，还包括步骤：S100，分别对所述负极极柱和所述极柱铜块进行定位，使负极极柱和极柱铜块之间的焊缝较均匀，以便后续的搅拌摩擦焊接顺利进行。
S103，于所述极柱铜块的一侧且沿所述焊缝进行搅拌摩擦焊接，形成铜铝复合极柱。搅拌摩擦焊缝以分别作用于极柱铜块和负极极柱上形成共熔池焊接，使极柱铜块与负极极柱之间的焊缝焊接于一起，从而形成铜铝复合极柱。
例如，极柱铜块16的焊接部位上设有凸台162，即极柱铜块的焊接部位的厚度大于其他区域的厚度。又如，所述凸台的厚度为0.3mm～1mm。又如，所述凸台的厚度为0.5mm，使后续焊接形成铜铝复合极柱之后的加工较方便。
S105，将所述铜铝复合极柱与所述负极铝块连接于一起，形成顶盖负极结构。其中，所述负极铝块位于所述极柱铜块的另一侧，即极柱铜块的一侧与负极极柱通过搅拌摩擦焊接连接于一起，负极铝块位于极柱铜块的另一侧，亦即是进行搅拌摩擦焊接的位置位于极柱铜块的背离负极铝块的一侧，形成顶盖负极结构。由于搅拌摩擦焊接的位置位于极柱铜块的背离负极铝块的一侧，而非位于负极铝块与极柱铜块之间，使极柱铜块与负极极柱之间的焊缝的质量检查较方便，避免顶盖负极机构存在安全隐患。此外，搅拌摩擦焊的焊接过程较传统的摩擦焊的焊接速度较快，且在负极铝块与铜铝复合极柱连接于一起的步骤之前进行，空间较大，可以实现快速焊接，解决了顶盖负极结构的生产效率较低的问题。
再次参见图5，在其中一个实施例中，在将所述铜铝复合极柱与所述负极铝块连接于一起之前，以及在于所述极柱铜块的一侧且沿所述焊缝进行搅拌摩擦焊接之后，还包括步骤：
S104，对所述铜铝复合极柱进行加工，使铜铝复合极柱与负极铝块之间更好地连接。
如图6所示，在其中一个实施例中，在于所述极柱铜块的一侧且沿所述焊缝进行搅拌摩擦焊接之前，以及在将所述负极极柱装配于所述极柱铜块的通孔内之后，还包括步骤：
S102，将所述负极极柱的邻近所述极柱铜块的端面和所述极柱铜块置于同一平面内，以便对焊缝进行搅拌摩擦焊接。
在其中一个实施例中，于所述极柱铜块的一侧且沿所述焊缝进行搅拌摩擦焊接的步骤S103具体为：
同时参见图7，采用搅拌针20以预设焊接转速于所述极柱铜块16的一侧且沿所述焊缝进行搅拌摩擦焊接，使搅拌针搅拌摩擦于焊缝10a的内壁上，从而使极柱铜块与负极极柱之间形成共熔池焊接。例如，采用搅拌针以预设焊接转速于所述极柱铜块的一侧且沿所述焊缝进行搅拌摩擦焊接，同时对焊缝中的熔池进行回填，以消除焊缝焊接中产生的匙孔，使极柱铜块与负极极柱之间通过搅拌摩擦焊接较平整，且表面产生的瑕疵较少。
例如，顶盖负极结构的焊接方法包括：S101，将所述负极极柱装配于所述极柱铜块的通孔内，使所述极柱铜块与所述负极极柱之间间隙配合并形成焊缝；S103，采用搅拌针以预设焊接转速于所述极柱铜块的一侧且沿所述焊缝进行搅拌摩擦焊接，同时对焊缝中的熔池进行回填，以消除焊缝焊接中产生的匙孔，使极柱铜块与负极极柱之间通过搅拌摩擦焊接较平整，且表面产生的瑕疵较少；由于搅拌摩擦焊缝以分别作用于极柱铜块和负极极柱上形成共熔池焊接，使极柱铜块与负极极柱之间的焊缝焊接于一起，从而形成铜铝复合极柱；S105，将所述铜铝复合极柱与所述负极铝块连接于一起，形成顶盖负极结构。其中，所述负极铝块位于所述极柱铜块的另一侧，即极柱铜块的一侧与负极极柱通过搅拌摩擦焊接连接于一起，负极铝块位于极柱铜块的另一侧，亦即是进行搅拌摩擦焊接的位置位于极柱铜块的背离负极铝块的一侧，形成顶盖负极结构。由于搅拌摩擦焊接的位置位于极柱铜块的背离负极铝块的一侧，而非位于负极铝块与极柱铜块之间，使极柱铜块与负极极柱之间的焊缝的质量检查较方便，避免顶盖负极机构存在安全隐患。此外，搅拌摩擦焊的焊接过程较传统的摩擦焊的焊接速度较快，且在负极铝块与铜铝复合极柱连接于一起的步骤之前进行，空间较大，可以实现快速焊接，解决了顶盖负极结构的生产效率较低的问题。
搅拌针的大小及转速可以根据实际要求进行选用设定及调节。在其中一个实施例中，所述预设焊接转速为800rpm～1500rpm，使搅拌针高速运转于焊缝的焊接且焊接过程平稳度较好。在本实施例中，所述预设焊接转速为1200rpm，使搅拌针高速运转于焊缝的焊接且焊接过程的平稳度较佳。
在其中一个实施例中，沿所述焊缝进行搅拌摩擦焊接的方向为沿所述焊缝的顺时针方向或逆时针方向。在本实施例中，沿所述焊缝进行搅拌摩擦焊接的方向为沿所述焊缝的顺时针方向。
在其中一个实施例中，所述搅拌针的直径为2mm～5mm，使搅拌针具有一定的刚度且作用于焊缝内壁上的强度较好。在本实施例中，所述搅拌针的直径为3mm，使搅拌针具有一定的刚度且作用于焊缝内壁上的强度较佳。
在其中一个实施例中，所述搅拌针的搅拌焊接路径的直径为8mm。在本实施例中，所述搅拌针的搅拌焊接路径为圆形，在其他实施例中，所述搅拌针的搅拌焊接路径还可以为方形或椭圆形或多边形。
例如，所述预设焊接转速为1200rpm，即搅拌摩擦焊接的焊接转速为1200rpm，且所述搅拌针的直径为3mm，所述搅拌针的搅拌焊接路径为圆形且直径为8mm，使整个搅拌摩擦焊接过程稳定、焊缝表面均匀且焊缝无可见的缺陷。
如图8所示，在其中一个实施例中，将所述铜铝复合极柱与所述负极铝块连接于一起的步骤S105包括：
S105A，对所述负极铝块进行铆接，以对负极铝块进行定位，具体地，将负极铝块与其他结构件进行铆接。在本实施例中，其他结构件包括用于绝缘密封的上塑胶、下塑胶及顶盖片。对所述负极铝块进行铆接的步骤S105A具体为：将负极铝块、上塑胶、下塑胶及顶盖片铆接于一起，实现对负极铝块的定位。
S105B，对所述铜铝复合极柱与所述负极铝块之间进行焊接，使铜铝复合极柱与负极铝块紧固连接于一起。例如，对所述铜铝复合极柱与所述负极铝块之间进行激光焊接同时吹保护气体，使所述铜铝复合极柱与所述负极铝块快速可靠地焊接固定于一起，避免铜铝复合极柱与负极铝块焊接过程中发生氧化。
例如，顶盖负极结构的焊接方法包括：S101，将所述负极极柱装配于所述极柱铜块的通孔内，使所述极柱铜块与所述负极极柱之间间隙配合并形成焊缝；S103，采用搅拌针以预设焊接转速于所述极柱铜块的一侧且沿所述焊缝进行搅拌摩擦焊接，同时对焊缝中的熔池进行回填，以消除焊缝焊接中产生的匙孔，使极柱铜块与负极极柱之间通过搅拌摩擦焊接较平整，且表面产生的瑕疵较少；由于搅拌摩擦焊缝以分别作用于极柱铜块和负极极柱上形成共熔池焊接，使极柱铜块与负极极柱之间的焊缝焊接于一起，从而形成铜铝复合极柱；S105A，对所述负极铝块进行铆接，以对负极铝块进行定位，具体地，将负极铝块与其他结构件进行铆接；S105B，对所述铜铝复合极柱与所述负极铝块之间进行焊接，使铜铝复合极柱与负极铝块紧固连接于一起。例如，对所述铜铝复合极柱与所述负极铝块之间进行激光焊接同时吹保护气体，使所述铜铝复合极柱与所述负极铝块快速可靠地焊接固定于一起，避免铜铝复合极柱与负极铝块焊接过程中发生氧化，形成顶盖负极结构。其中，所述负极铝块位于所述极柱铜块的另一侧，即极柱铜块的一侧与负极极柱通过搅拌摩擦焊接连接于一起，负极铝块位于极柱铜块的另一侧，亦即是进行搅拌摩擦焊接的位置位于极柱铜块的背离负极铝块的一侧，形成顶盖负极结构。由于搅拌摩擦焊接的位置位于极柱铜块的背离负极铝块的一侧，而非位于负极铝块与极柱铜块之间，使极柱铜块与负极极柱之间的焊缝的质量检查较方便，避免顶盖负极机构存在安全隐患。而传统的顶盖负极结构的铜铝摩擦焊的焊接位置位于负极铝块与极柱铜块之间，由于负极铝块与极柱铜块之间的间隙较小，无法进行焊缝的质量检查，安全隐患较高，故相对于传统的顶盖负极机构，通过本发明的顶盖负极结构的焊接方法得到的顶盖负极结构的安全隐患较低。此外，由于搅拌摩擦焊的焊接过程采用搅拌针可实现高速运转摩擦焊接且摩擦作用效果较好，使本申请的顶盖负极结构的焊接速度较传统的摩擦焊的焊接速度较快，且在负极铝块与铜铝复合极柱连接于一起的步骤之前进行，即搅拌摩擦焊接在在负极铝块与铜铝复合极柱连接于一起之前进行，使搅拌摩擦焊接的空间较大，可以实现快速焊接，解决了顶盖负极结构的生产效率较低的问题。
在本实施例中，顶盖负极结构的焊接方法先是将负极极柱与极柱铜块进行底部搅拌摩擦焊接，形成铜铝复合极柱；然后对铜铝复合极柱进行加工；然后将其他一些结构件以及负极铝块铆接成顶盖负极；最后对铜铝复合极柱与负极铝块进行激光焊接。
本发明还提供一种顶盖负极结构。顶盖负极结构采用上述任一实施例所述的顶盖负极结构的焊接方法进行焊接，从而得到该顶盖负极结构。例如，顶盖负极结构采用一实施例的焊接方法进行焊接。焊接方法的步骤具体包括：将所述负极极柱装配于所述极柱铜块的通孔内，使所述极柱铜块与所述负极极柱之间间隙配合并形成焊缝；于所述极柱铜块的一侧且沿所述焊缝进行搅拌摩擦焊接，形成铜铝复合极柱；将所述铜铝复合极柱与所述负极铝块连接于一起，形成顶盖负极结构；其中，所述负极铝块位于所述极柱铜块的另一侧。
本发明还提供一种动力电池。动力电池包括上述任一实施例所述的顶盖负极结构。
上述的动力电池、顶盖负极结构及其焊接方法，首先将负极极柱装配于极柱铜块的通孔内，使所述极柱铜块与所述负极极柱之间间隙配合并形成有焊缝；然后于所述极柱铜块的一侧且沿焊缝进行搅拌摩擦焊接，搅拌摩擦焊缝作用于极柱铜块和负极极柱形成共熔池焊接，使极柱铜块与负极极柱之间的焊缝焊接于一起，从而形成铜铝复合极柱；最后将铜铝复合极柱与负极铝块连接于一起，负极铝块位于极柱铜块的另一侧，即极柱铜块的一侧与负极极柱通过搅拌摩擦焊接连接于一起，负极铝块位于极柱铜块的另一侧，亦即是进行搅拌摩擦焊接的位置位于极柱铜块的背离负极铝块的一侧，形成顶盖负极结构。由于搅拌摩擦焊接的位置位于极柱铜块的背离负极铝块的一侧，而非位于负极铝块与极柱铜块之间，使极柱铜块与负极极柱之间的焊缝的质量检查较方便，避免顶盖负极机构存在安全隐患。此外，搅拌摩擦焊的焊接过程较传统的摩擦焊的焊接速度较快，且在负极铝块与铜铝复合极柱连接于一起的步骤之前进行，空间较大，可以实现快速焊接，解决了顶盖负极结构的生产效率较低的问题。
本发明的顶盖负极结构的焊接方法相对于传统的顶盖负极结构的不同之处在于：将传统的顶盖负极结构的铜铝复合连接处置于负极极柱的背面。铜铝复合连接的方法为搅拌摩擦焊接方法，具体步骤为，在负极极柱与极柱铜块的通孔间隙配合之后，极柱铜块与负极极柱在底部采用铜铝搅拌摩擦焊接来实现密封连接，于铜铝搅拌摩擦焊接之后进行焊后加工。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。