超声波焊头及焊接装置的制作方法

本实用新型涉及一种超声波焊头及包含其的焊接装置。

背景技术：

电芯包括裸电芯和极耳，裸电芯通过极耳与外部电路实现电连接。通常，裸电芯的极片上设置有空箔区，极耳与空箔区焊接在一起以实现极耳与裸电芯的连接。

电池在发生内、外部短路或经历大电流充放电时，易发生热失控并引发起火、爆炸等安全事故。对于软包电池，目前常用的一种解决办法是在焊接极耳前或者焊接极耳后在极耳上打孔，以减小极耳的过流面积；当电池在发生短路或经历大电流充放电时，极耳熔断，继而切断电流，避免热失控蔓延。然而，该方法打孔的步骤，增加了制造成本、降低了制造效率。

技术实现要素：

本实用新型提供一种超声波焊头，包括基部、焊齿和穿刺部，焊齿和穿刺部设置在基部的工作面上。

基部的工作面是指焊头上与焊座相配合从而压紧待焊接部件的表面，通常为焊头的下表面或者侧面。

在本实用新型的一种实施方式中，所述穿刺部的高度大于焊齿的高度。

穿刺部的高度是穿刺部顶端与穿刺部底端之间的垂直距离；焊齿的高度是焊齿顶端与焊齿底端之间的垂直距离。

在本实用新型的一种实施方式中，所述穿刺部的高度大于等于待焊接部件的厚度的二分之一。

在本实用新型的一种实施方式中，所述穿刺部的高度大于等于待焊接部件的厚度。

焊头和焊座压紧待焊接部件时，穿刺部的高度大于等于待焊接部件的厚度，使穿刺部能够刺穿待焊接部件。

所述待焊接部件可以为电芯极耳和极片。焊接时，焊头和焊座的焊齿压紧待焊接部件，极耳和极片被焊接在一起；由于极耳和极片被穿刺部刺穿，其过流面积减小，在大电流通过时，可以通过熔断切断电路。由于焊头的穿刺部和焊齿均设置在其基部的同一表面上，刺穿和焊接待焊接部件可以在同一工序实现，有利于提高生产效率。

穿刺部的高度大于等于待焊接部件的厚度，可以确保穿刺部能够刺穿极耳和极片，便于在因电芯故障造成的大电流通过时熔断电路，进而保护其它电芯。

在本实用新型的一种实施方式中，穿刺部顶端的形状与穿刺部底端的形状相同。穿刺部可以是圆柱或者长方体。

在本实用新型的一种实施方式中，穿刺部顶端与待焊接部件的接触面积小于穿刺部底端的面积。

穿刺部顶端与待焊接部件的接触面积小于穿刺部底端的面积，使得穿刺部更容易刺穿或者刺入待焊接部件。有利于穿刺部穿透待焊接部件，并在待焊接部件上形成通孔，穿刺部底端的面积大小取决于该通孔所需要的面积的大小。

在本实用新型的一种实施方式中，所述穿刺部的形状为锥形。

在本实用新型的一种实施方式中，所述穿刺部的形状为圆台形。

在本实用新型的一种实施方式中，所述穿刺部顶端的形状为圆形，穿刺部底端的形状为矩形。

在本实用新型的一种实施方式中，至少存在两个焊齿分别位于同一穿刺部的两侧。

在本实用新型的一种实施方式中，工作面在基部延伸方向的两端设置有焊齿，使焊接区域的两端为经过焊齿焊接的连接结构，而非被穿刺形成的通孔或类似镂空结构，有利于增加极片和极耳焊接的稳定性。

在本实用新型的一种实施方式中，所述穿刺部至少为两个。

每一个穿刺部都刺穿(或者刺入)待焊接部件，并在待焊接部件上形成一个通孔(或者盲孔)；穿刺部的数量取决于待焊接部件需要的通孔(或者盲孔)的数量。

在本实用新型的一种实施方式中，相邻两个穿刺部之间设置有焊齿。

相邻两个穿刺部之间设置有焊齿，使得待焊接部件上相邻两个通孔(或者盲孔)之间的区域被焊接在一起。

本实用新型还提供一种超声波焊接装置，包括所述的超声波焊头和焊座。

在本实用新型的一种实施方式中，所述焊座上与穿刺部对应的位置设置有避让部，所述避让部为凹槽或者通孔。

焊接时，焊头和焊座的焊齿压紧待焊接部件，穿刺部深入或者刺穿待焊接部件后进入避让部内，防止穿刺部与焊座产生干涉。

利用所述的超声波焊接装置焊机极耳的方法，包括如下步骤：

a.将作为待焊接部件的极耳和极片置于焊头和焊座之间；

b.焊头向焊座方向移动，使穿刺部穿透极耳和极片；

c.焊头和焊座的焊齿压紧待焊接部件，将极耳和极片焊接在一起。

焊座上与穿刺部对应的位置设置有避让部，所述避让部用以容纳穿刺部，避免穿刺部与焊座之间产生干涉。焊头向焊座方向移动，焊头的穿刺部穿透极耳和极片，然后插入避让部内；焊头和焊座的焊齿压紧待焊接部件，将极耳和极片焊接在一起。在同一工序内完成对待焊接部件的穿透和焊接过程。

本实用新型的有益效果：

本实用新型提供的焊头和焊接装置，能够在同一工序内完成对待焊接部件的穿透和焊接过程，简化了生产过程，提高了生产效率。

附图说明

图1为焊头结构示意图。

图2为焊头主视示意图。

图3为焊座结构示意图。

图4为焊座主视示意图。

图5为焊接时焊头和焊座配合的示意图。

图6为图5中S部分的放大示意图。

图7为完成焊接的电芯结构示意图。

图8为一种焊头结构的侧视示意图。

图9为另一种焊头结构的侧视示意图。

100：焊头；110：基部，111：工作面，120：穿刺部，121：穿刺部顶端，122：穿刺部底端，200：焊座，220：避让部；300：焊齿，400：极耳；500：极片；600：焊接部位；700：刺穿部位；

具体实施方式

以下的具体实施方式对本实用新型进行了详细的描述，然而本实用新型并不限制于以下实施方式。

如图1、图2所示，本实施例提供的超声波焊接装置的超声波焊头100，包括基部110、焊齿300和穿刺部120，焊齿300和穿刺部120固定在基部110的工作面111上；所述穿刺部120的高度大于焊齿300的高度。所述穿刺部120设置有穿刺部顶端121和穿刺部底端122，穿刺部顶端121与穿刺部底端122之间的垂直距离(即穿刺部120的高度)大于等于待焊接部件的厚度，具体的，穿刺部120的高度为待焊接部件厚度的1.1倍。

所述穿刺部顶端121的形状为圆形，穿刺部底端122的形状为矩形。穿刺部顶端121与待焊接部件的接触面积小于穿刺部底端122的面积。

所述超声波焊头上设置有四个穿刺部120，四个穿刺部120沿焊头100长度方向排列，相邻两个穿刺部120之间皆设置有焊齿300。工作面111在基部110的延伸方向(即长度方向)的两端设置有焊齿300。

如图3和图4所示，超声波焊接装置的焊座200上与穿刺部120对应的位置设置有避让部220，所述避让部220为凹槽(也可以为通孔)。焊座200上与焊头100的焊齿300对应的位置设置有焊齿300。

如图5-7所示，焊接时，穿刺部120位于基部110和焊座200之间，利用所述的超声波焊接装置焊接极耳的工作过程，包括如下步骤：

a.将作为待焊接部件的极耳400和极片500置于焊头100和焊座200之间；

b.焊头100向焊座200方向移动，使穿刺部120穿透极耳400和极片500；

c.焊头100和焊座200的焊齿300压紧待焊接部件，将极耳400和极片500焊接在一起。

所述焊座200上与穿刺部120对应的位置设置有凹槽(如图3所示)。

如图1、图3和图7所示，完成焊接后，待焊接部件上与焊齿300对应的位置形成焊接部位600，待焊接部件上与穿刺部120对应的位置形成刺穿部位700。

在本实用新型的另一实施方式中，所述穿刺部120的形状为锥形(如图9所示)或者所述穿刺部120的形状为圆台形(如图8所示)。

在本实用新型的另一实施方式中，所述穿刺部120的高度等于待焊接部件的厚度的二分之一。

以上所述，仅为本实用新型的一些具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可容易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。