一种圆柱形电池负极与连接片焊接方法与流程

本发明涉及激光加工方法，尤其涉及到圆柱形电池的激光加工方法。

背景技术：

目前,圆柱形电池壳体一般采用0.2mm～0.25mm厚的不锈钢，负极连接片材料一般不采用不锈钢，而是采用0.2mm～0.3mm厚的镍片，这是因为镍片或镀镍材料的激光焊接性能更好且镍片电阻率较低。对于异种材料的焊接，采用频率较高的纳秒激光器可获得更好的焊接效果。

圆柱形电池的焊接光源一般采用脉冲激光器，外置振镜扫描系统作为输出装置。一般采用振镜点焊模式，焊接一个单体电池负极约需要0.5秒左右，但由于脉冲激光器存在着能量衰减现象，生产中存在虚焊、焊缝熔深不一致而导致负极焊穿漏液的风险。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提出一种圆柱形电池负极与连接片焊接方法，能够有效地提高焊接稳定性及导电能力，避免虚焊、负极焊穿等不良缺陷。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种圆柱形电池负极与连接片焊接方法，包括以下步骤：使圆柱形电池的负极与连接片紧密贴合；以及在多个设定位置，采用纳秒激光器提供的激光束进行冲击焊接，焊接轨迹采用振荡线模式。

其中，焊接轨迹的振荡线的参数设置为：初始半径r1＝0.02mm，螺旋增量b＝0.02mm，最终直径设为2mm～3mm。

其中，设定位置的数目为三个。

其中，所述的负极与连接片紧密贴合指负极与连接片两板之间的间隙小于单个板厚度的10％。

其中，所述的纳秒激光器指采用纳秒级别的光纤激光器作为焊接光源，采用振镜头作为高速输出装置。

其中，所述的振镜头焦距为254mm或160mm。

其中，所述的负极为厚度尺寸在0.2mm～0.25mm的不锈钢，所述的连接片为厚度尺寸在0.2mm～0.3mm的镍片。

其中，所述的纳秒激光器的参数为：最大单点能量为1mj，最大频率为2000khz，单点最大峰值功率可达13kw。

其中，所述的冲击焊接的参数为：0号波形，脉冲频率设为200khz，焊接速度范围100mm/s～300mm/s，离焦量+2mm。

其中，所述的0号波形，在70纳秒处达到输出峰值功率，然后输出功率逐渐下降，到250纳秒时输出功率降到零。

本发明的有益效果在于，通过采用纳秒激光器提供的激光束进行冲击焊接，焊接轨迹采用振荡线模式，可以有效避免虚焊、爆点、连接片及负极受热变形等焊接缺陷，增加过流面积、大大提高焊接稳定性等优点。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是本发明实施例焊接的立体示意图；

图2是采用纳秒级光纤激光器振镜焊接负极与连接片采用的0号波形图；

图3是本发明实施例焊接的俯视示意图；

图4是本发明实施例提供的焊接效果图；

图5是本发明实施例焊接方法的流程示意图。

其中，主要附图标记如下：10负极20连接片30焊点50激光束。

具体实施方式

现结合附图，对本发明的较佳实施例作详细说明。

参见图1至图3，图1是本发明实施例焊接的立体示意图；图2是采用纳秒级光纤激光器振镜焊接负极与连接片采用的0号波形图；图3是本发明实施例焊接的俯视示意图。本发明以18650型号的圆柱形电池为例，提出一种负极10与连接片20激光焊接的方法，该方法主要包括：第一、采用纳秒级别的光纤激光器作为焊接光源，焦距为254mm或160mm的振镜头作为高速输出装置；第二、激光束50的焊接轨迹采用振荡线模式，可控制焊点30的大小；第三、焊接工艺参数选用较高的频率、较高的速度热传导冲击焊接电池负极10，可以防止连接片20变形。

具体而言，负极10为厚度尺寸在0.2mm～0.25mm的不锈钢，连接片20为厚度尺寸在0.2mm～0.3mm的镍片。焊点30的数目为三个，也就是说，通过三个焊点30连接，可以保证负极10与连接片20有足够的连接强度。

参见图4，图4是本发明实施例提供的焊接效果图。从图4示意出的截面上来看，焊点30呈现为穿透连接板20与负极10的连接面的梳子状结构，能够有效增大过流面积，焊接效率较高，焊缝表面质量较好，并且焊接稳定性大大提高。

参见图5，图5是本发明实施例焊接方法的流程示意图。本发明方法的流程大致包括以下过程：

步骤s501、使圆柱形电池的负极10与连接片20紧密贴合。

步骤s503、在多个设定位置(每个设定位置与一个焊点30相对应)，采用纳秒激光器提供的激光束50进行冲击焊接，焊接轨迹采用振荡线模式。

具体而言，结合参见图1，步骤s501包括：要保证圆柱形电池的负极10、连接片20表面平整光滑、干净整洁(可以使用酒精擦拭表面，去除油污碎屑等)；将圆柱形电池预先置于专业夹具(图未示)中，确保圆柱形电池的负极10与连接片20紧密贴合；然后，夹具夹紧，要求负极10与连接片20两板平行装夹，且夹紧后负极10与连接片20两板之间的间隙小于单个板(负极10/连接片20)厚度的10％。

结合参见图2和图3，步骤s503涉及的焊接工艺参数的设置有：采用的纳秒激光器的参数为：最大单点能量为1mj，最大频率为2000khz，单点最大峰值功率可达13kw；采用脉冲高频率冲击焊接模式，具体参数为：0号波形(在70纳秒处达到输出峰值功率，然后输出功率逐渐下降，到250纳秒时输出功率降到零)，脉冲频率设为200khz，焊接速度范围100mm/s～300mm/s，离焦量+2mm；焊接轨迹(即焊点30在连接片20的表面的轮廓线)的振荡线的参数设置为：初始半径r1＝0.02mm，螺旋增量b＝0.02mm，最终直径设为2mm～3mm。

本发明的有益效果在于，通过采用纳秒激光器提供的激光束进行冲击焊接，焊接轨迹采用振荡线模式，可以有效避免虚焊、爆点、连接片20及负极10受热变形等焊接缺陷，增加过流面积、大大提高焊接稳定性等优点。

应当理解的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，对本领域技术人员来说，可以对上述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改和替换，都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

技术特征：

技术总结
本发明提出一种圆柱形电池负极与连接片焊接方法，包括以下步骤：使圆柱形电池负极与连接片紧密贴合；以及在多个设定位置，采用纳秒激光器提供的激光束进行冲击焊接，焊接轨迹采用振荡线模式。能够有效地提高焊接稳定性及导电能力，避免虚焊、负极焊穿等不良缺陷。

技术研发人员：钱德宇;刘昊;胡勇;徐作斌;冯伟贤;高云峰
受保护的技术使用者：大族激光科技产业集团股份有限公司
技术研发日：2017.06.29
技术公布日：2017.10.27