锂电池的壳体和壳盖的连接结构及连接方法与流程

本申请涉及锂电池生产领域，具体涉及一种锂电池的壳体和壳盖的连接结构及连接方法。

背景技术：

在锂离子电池生产过程中，需要经过极片制片-电芯组装-电芯入壳-壳盖封装-干燥注液-化成分容的流程，其中壳盖封装工序，是将电池壳体(一般是3003铝合金)与壳盖焊接封装在一起，要求耐压、不泄露，目前行业采用的都是激光热熔焊接方式。

目前铝壳电池是主流，大约占整个动力电池的90％以上。铝材的激光焊接难度比较大，例如：会面临焊痕表面凸起问题、气孔问题、炸火问题、内部气泡问题等。表面凸起、气孔、内部气泡是激光焊接的致命伤，很多应用由于这些原因不得不停止或者想办法规避。十分多的电池厂家在没有使用激光焊接技术的时候，也就是研发初期都会为电池的焊接伤透脑筋，究其原因，主要是采用的光纤芯径过小或者激光能量设置过高所致。引起炸火(也称飞溅)的因素也很多，如材料的清洁度、材料本身的纯度、材料自身的特性等，而起决定性作用的则是激光器的稳定性。

电池壳体与壳盖采用激光连续点焊热熔焊接方式存在如下缺点：

1)电池壳体与壳盖采用激光焊接后可能会导致凸起，这对后续工艺的装配会有些影响；

2)方形电池由于来料的配合精度等方面的因素影响，焊接时拐角处最容易出现气孔、炸火、内部气泡等问题，影响密封；

3)激光焊接机的核心部件激光器及相关系统成本高，一次性投入大；

4)激光焊接时，要求焊接的安装精度高，光束在工件上的方位不能有偏移，若存在偏移，不仅很容易导致焊接缺陷的产生，而且可能导致激光穿透壳盖进入壳内，导致隔膜穿孔引起短路，导致着火等安全隐患。

5)激光焊接时，存在对激光束的吸收低和高热导率、低熔点的金属间化合物析出时产生裂纹、固化裂纹、低熔点金属元素的损失、残余应力以及变形等，以上种种问题都会导致金属焊接处机械性能的降低，导致密封性能不好和不良。

技术实现要素：

本申请的目的是：针对现有技术中采用超声波焊接连接电池壳体和壳盖存在的问题,本申请提出一种锂电池的壳体和壳盖的连接结构及连接方法，以提高壳体和壳盖的连接质量和效率。

为了达到上述目的，本申请的技术方案是：

一种锂电池的壳体和壳盖的连接结构，所述壳体为敞口结构，所述壳盖嵌入所述壳体的敞口内、从而在壳体和壳盖之间形成闭合的环形的接缝，所述壳体和所述壳盖在所述接缝处通过搅拌摩擦焊接工艺连接在一起。

作为优选，所述壳体的外轮廓为长方体结构，所述壳盖为矩形板结构，所述接缝为闭合的矩形环结构。

作为优选，所述壳体为铝壳。

一种锂电池的壳体和壳盖的连接方法，将所述壳盖嵌入所述壳体的敞口内、从而在壳体和壳盖之间形成闭合的环形的接缝，将搅拌摩擦焊机的搅拌摩擦焊头伸向所述壳体和壳盖的接缝，开启搅拌摩擦焊机而带动搅拌摩擦焊头高频运动，并使搅拌摩擦焊头沿着壳体和壳盖之间的接缝移动，从而使壳体和壳盖连接在一起。

作为优选，将所述壳盖嵌入所述壳体的敞口内后，利用壳体壳盖焊接定位夹具固定住所述壳体和壳盖的相对位置，然后利用所述搅拌摩擦焊机将所述壳体和壳盖焊接在一起。

作为优选，所述壳体壳盖焊接定位夹具包括能够相互靠近/相互远离的左夹体和右夹体，所述左夹体和右夹体的相对侧均分别开设有向内延伸的、且与所述壳体相适配的矩形卡槽；焊接时，所述左夹体上的矩形卡槽卡住壳体的左侧部，所述右夹体上的矩形卡槽卡住壳体的右侧部，左夹体和右夹体相互靠近而将壳体以及嵌入壳体中的壳盖夹紧固定住。

本申请采用搅拌摩擦焊接方式将锂电池的壳体和壳盖连接在一起，具有以下优势：

1)解决了激光焊接存在气孔、炸火、内部气泡等问题，密封性能好；

2)搅拌摩擦焊接不会引起隔膜穿孔导致短路等安全隐患；

3)搅拌摩擦焊接成本比激光焊接低很多，提高了产品的性价比；

4)电池壳体与壳盖采用搅拌摩擦焊接后表面平整，解决激光焊接引起的装配问题和提高了焊接处的机械性能。

附图说明

图1为本申请实施例中壳体、壳盖以及搅拌摩擦焊机的分布示意图；

图2为本申请实施例中壳体和壳盖的焊接示意图；

图3为本申请实施例中壳体和壳盖焊接过程中，搅拌摩擦焊头的运行轨迹图，图中b表示焊接起点，a表示焊接终点；

其中：1-壳体，2-壳盖，3-壳体壳盖焊接定位夹具，301-左夹体，302-右夹体，4-搅拌摩擦焊头。

具体实施方式

下面通过具体实施方式结合附图对本申请作进一步详细说明。本申请可以以多种不同的形式来实现，并不限于本实施例所描述的实施方式。提供以下具体实施方式的目的是便于对本申请公开内容更清楚透彻的理解，其中上、下、左、右等指示方位的字词仅是针对所示结构在对应附图中位置而言。

然而，本领域的技术人员可能会意识到其中的一个或多个的具体细节描述可以被省略，或者还可以采用其他的方法、组件或材料。在一些例子中，一些实施方式并没有描述或没有详细的描述。

此外，本文中记载的技术特征、技术方案还可以在一个或多个实施例中以任意合适的方式组合。对于本领域的技术人员来说，易于理解与本文提供的实施例有关的方法的步骤或操作顺序还可以改变。因此，附图和实施例中的任何顺序仅仅用于说明用途，并不暗示要求按照一定的顺序，除非明确说明要求按照某一顺序。

本申请所说“连接”，如无特别说明，均包括直接和间接连接(联接)。

图1至图3示出了本申请这种锂电池壳体1和壳盖2连接结构的一个具体实施例。其包括壳体1和壳盖2。其中，壳体1的顶部为敞口结构，所述壳盖2嵌入该壳体1的顶部敞口内、从而在壳体1和壳盖2之间形成闭合的环形的接缝(显然，因为壳体1和壳盖2为分体部件，当壳盖2嵌入壳体1的敞口中后，自然会在壳体1和壳盖2之间形成接缝)，所述壳体1和壳盖2在所述接缝处通过搅拌摩擦焊接工艺连接在一起，而非传统的激光焊接连接。

本实施例中，所述壳体1的外轮廓为长方体结构，其顶部的敞口为矩形敞口，所述壳盖2为矩形板结构，所述接缝为闭合的矩形环结构。壳体1为铝壳。

再参照图1至图3所示，现将本实施例这种锂离子电池中壳体1和壳盖2的连接方法简单介绍如下：

将壳盖2嵌入壳体1的敞口内、从而在壳体1和壳盖2之间形成闭合的环形的接缝(不难理解，因壳体1和壳盖2为分体部件，当壳盖2嵌入壳体1的敞口中后，自然会在壳体1和壳盖2之间形成接缝)，利用壳体壳盖焊接定位夹具3固定住壳体1和壳盖2的相对位置(防止在焊接过程中二者相对移动，保证焊接质量)，然后将搅拌摩擦焊机的搅拌摩擦焊头4伸向壳体1和壳盖2的接缝，开启搅拌摩擦焊机而带动搅拌摩擦焊头高频运动，并使搅拌摩擦焊头沿着壳体1和壳盖2之间的接缝移动(如图3)，从而使壳体1和壳盖2连接在一起。

上述壳体壳盖焊接定位夹具包括能够相互靠近/相互远离的左夹体301和右夹体302，所述左夹体301和右夹体302的相对侧均分别开设有向内延伸的、且与所述壳体1相适配的矩形卡槽(图中未标注)。焊接时，左夹体301上的矩形卡槽卡住壳体1的左侧部，右夹体302上的矩形卡槽卡住壳体1的右侧部，左夹体301和右夹体302相互靠近而将壳体1壳盖夹紧固定，壳体1受到左夹体301和右夹体302的加紧力而将其内的壳盖2也夹紧固定住，进而保证了在焊接过程中壳体1和壳盖2相对位置的稳定性。

以上内容是结合具体的实施方式对本申请所作的进一步详细说明，不能认定本申请的具体实施只局限于这些说明。对于本申请所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换。