一种锂离子电池的电阻焊接结构及焊接方法与流程

本发明属于电池技术领域，更具体地，本发明涉及一种锂离子电池的电阻焊接结构及焊接方法。

背景技术：

锂离子电芯是一种可反复充放电的二次电芯，它由阴阳极极片、隔离膜、电解液、机械件等主要成分组成。锂离子电池在便携式电子设备、电动汽车、电动自行车以及电动工具等大中型电动设备方面应用广泛，因此对锂离子电池的质量合格率要求越来越高。在锂离子电池装配焊接问题上，电池的电阻焊接现存在极耳虚焊、金属烧灼等问题，造成电池内阻增加、性能不一致和焊接可靠性差，从而影响电池的电性能甚至是安全性能。

现有技术中：实用新型专利cn206286704u公开了一种锂离子电池的电阻焊接装置，其可以可靠地控制电池和脉冲调制编码pcm保护板之间的焊接点位置，保证电池的生产质量；发明专利cn105186046a公开了一种锂离子电池多极耳卷芯与盖板连接方式，通过采用多层软连接片分别与盖板和连接有多极耳卷芯的汇流片焊接相连，达到因电池振动、摇摆而引起的焊接松动、脱落现象，增强电池导电性。现有技术大多是对焊接点位置的控制，避免焊接松动现象。

技术实现要素：

本发明提供一种锂离子电池的电阻焊接结构，旨在通过改善电阻焊接中金属烧灼和劣化现象，以提高焊点的稳固性。

本发明是这样实现的，一种锂离子电池电阻焊接结构，所述结构包括：

n个焊接电极及焊接电源，n个焊接电极与焊接电源电连接，相邻两个焊接电极的正负电性相反，其中n≥2。

进一步的，焊接材料为电池连接片的铜系端子或ni端子，或者是电池集流体的铜系端子或ni端子，焊接材料厚度在0.4mm。

本发明是这样实现的，基于锂离子电池电阻焊接结构的焊接方法，所述焊接方法具体如下：

s1、焊接电源输出焊接电压ch1，即相邻两焊接电极间的焊接电压为ch1，焊接时间为weld1；

s2、焊接结束后，焊接电源输出焊接电压ch2，即相邻两焊接电极间的焊接电压为ch2，焊接时间为weld2；

s3、焊接结束后，循环执行步骤s1及步骤s2，直至焊接完成；

焊接电压ch1与焊接电压ch2在各焊点形成的焊接电流流向相反。

进一步的，在当前周期焊接后，检测对应的焊点是否存在虚焊，若检测结果为是，则增大下一焊接周期的焊接电压及焊接时间。

通过调整电源设备的电压频ch1/ch2的方式，进而改变相邻两个焊接电极焊接电流的方向，可以得到稳定的焊接强度，有利于广泛地应用，具有重大的生产实践意义。

附图说明

图1为本发明实施例提供的2个焊接电极的电阻焊接结构的示意图；

图2为本发明实施例提供两种焊接模式的焊接电压及焊接时间图；

图3为本发明实施例提供的锂离子电池电阻焊接结构的焊接方法流程图。

具体实施方式

下面对照附图，通过对实施例的描述，对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明，以帮助本领域的技术人员对本发明的发明构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解。

该电阻焊接结构包括：

n个焊接电极及焊接电源，n个焊接电极与焊接电源电连接，相邻两个焊接电极的电性相反，其中n≥2，其中，图1为本发明实施例提供的2个焊接电极的电阻焊接结构的示意图，其中标号1为电池，标号2为顶盖，标号3为电流流向，标号4为熔接焊点，标号5为0.4mm厚ni材质连接片，标号6为电阻焊电极。

焊接材料可以包括电池连接片铜系端子、ni端子，也可以是电池集流体铜系端子、ni端子等金属材质，其焊接材料厚度在0.4mm以下具有良好的焊接效果。电极焊接结构对于方形多极耳卷绕电芯焊接、软包极耳焊接、圆柱形电池顶盖连接片焊接等均适用，通过可调节电阻焊接装置可避免发生金属的烧灼和劣化，保证电池的生产质量，显著提高对电池焊接效率一致。

图3为本发明实施例提供的锂离子电池焊接结构的焊接方法流程图，该方法具体下：

s1、焊接电源输出焊接电压ch1，即相邻两焊接电极间的电压为ch1，焊接时间为t1；

s2、焊接结束后，输出焊接电压ch2，即相邻两焊接电极间的电压为ch2，焊接时间为t2；

s3、焊接结束后，循环执行步骤s1及步骤s2，直至焊接完成；

焊接电压ch1与焊接电压ch2在各焊点形成的焊接电流流向相反。

在本发明实施例中，在当前周期焊接后，检测对应的焊点是否存在虚焊，若检测结果为是，则增大下一焊接周期的焊接电压及焊接时长。

结合图1锂离子电池的电阻焊接方做出说明：

电阻焊接结构具有左右两个焊接电极结构，焊接电源可调节焊接电压的大小及方向，ch1模式—右侧焊接电极为正，左侧焊接电极为负，焊接电压为ch1，焊接时间为weld1；ch2模式—左侧焊接电极为正，右侧焊接电极为负，焊接电压为ch2，焊接时间为weld2；如图2所示，ch1及ch2电压输出范围0-15v；并且电压大小可根据不同焊接需求进行调节。slope为焊接时间weld的补偿值0-0.9毫秒，weld焊接时间0-10毫秒，电阻焊接结构具有左右两个焊接电极结构，对于连接片焊接时，焊接电极与电池相匹配的连接片接触进行电阻焊接。其中，可以通过改变电源设备的电压ch1、ch2，进而改变其两个焊接电极焊接电流的方向，调整左右侧的输出电流强度，得到稳定的连接片焊接强度。

实例1：圆柱形电池顶盖的ni材质连接片焊接：针对18650圆柱电池顶盖连接片串并联焊接，ni材质连接片厚度0.4mm，放置于电池顶盖上，确认材质表面清洁并与电池顶盖接触良好。

左右两个焊接电极与电池相匹配的连接片接触良好进行电阻焊接。调节焊接电源，首先调至ch1模式—焊接电压为ch1(一般10v)，焊接时间为weld1(取值为6s)，熔接电极电流方向从右侧焊接电极出，通过连接片流入左侧焊接电极，在焊接完毕后，若右侧焊接点不存在焊接虚焊的情况，则调节至ch2模式—焊接电压为ch2(一般10v)，焊接时间为weld2(取值为6s)，熔接电极电流方向从左侧焊接电极出，通过连接片流入右侧焊接电极，若右侧焊接点存在焊接虚焊的情况，则增大ch2模式中的焊接电压及焊接时间，输出焊接电压ch2+△ch(如12v)，焊接时间weld2+△t(如8s)，熔接电极电流方向从左侧焊接电极出，通过连接片流入右侧焊接电极；这种电压频ch2+△ch可以进一步增强右侧焊点的焊接强度。其中，电流越大、焊接时间越长，其焊接点强度越大，但很少出现灼烧的情况。改变电源设备的电压频ch1/ch2的方式，进而改变左右两个焊接电极焊接电流的方向，调整左右侧的输出电流强度，同时可以调整焊接时间，得到两个焊点稳定的顶盖连接片焊接强度。

实施例2：方形多极耳卷绕电芯集流体极耳与转接片电阻焊：在方形硬壳锂离子电芯制程过程中，经过匀浆-涂布-冷压-模切-分条-卷绕工序后，裸电芯极耳与转接片开始焊接装配。集流体与铝材质转接片或铜材质转接片匹配后，确认材质表面清洁并接触良好，左右两个焊接电极结构接触良好后开始进行电阻焊接。

调节焊接电源，首先调至ch1模式—焊接电压为ch1(一般10v)，焊接时间为weld1(取值为6s)，熔接电极电流方向从右侧焊接电极出，通过连接片流入左侧焊接电极，在焊接完毕后，若右侧焊接点不存在焊接虚焊的情况，则调节至ch2模式—焊接电压为ch2(一般10v)，焊接时间为weld2(取值为5s)，熔接电极电流方向从左侧焊接电极出，通过连接片流入右侧焊接电极，若右侧焊接点存在焊接虚焊的情况，则增大ch2模式中的焊接电压及焊接时间，输出焊接电压ch2+△ch(如12v)，焊接时间weld2+△t(如7s)，熔接电极电流方向从左侧焊接电极出，通过连接片流入右侧焊接电极；这种电压频ch2+△ch可以进一步增强右侧焊点的焊接强度。其中，电流越大、焊接时间越长，其焊接点强度越大，但很少出现灼烧的情况。改变电源设备的电压频ch1/ch2的方式，进而改变左右两个焊接电极焊接电流的方向，调整左右侧的输出电流强度，同时可以调整焊接时间，得到稳定的方形多极耳卷绕电芯集流体焊接强度。

实施例3：:软包电池极耳tab焊接，在软包电芯制程过程中，经过匀浆-涂布-冷压-模切-分条-卷绕工序后，裸电芯极耳与ni、altab开始焊接。极耳与铝、镍材质tab匹配后，确认材质表面清洁并接触良好，左右两个焊接电极结构接触良好后开始进行电阻焊接，

调节焊接电源，首先调至ch1模式—焊接电压为ch1(一般10v)，焊接时间为weld1(取值为6s)，熔接电极电流方向从右侧焊接电极出，通过连接片流入左侧焊接电极，在焊接完毕后，若右侧焊接点不存在焊接虚焊的情况，则调节至ch2模式—焊接电压为ch2(一般10v)，焊接时间为weld2(取值为5s)，熔接电极电流方向从左侧焊接电极出，通过连接片流入右侧焊接电极，若右侧焊接点存在焊接虚焊的情况，则增大ch2模式中的焊接电压及焊接时间，输出焊接电压ch2+△ch(如12v)，焊接时间weld2+△t(如7s)，熔接电极电流方向从左侧焊接电极出，通过连接片流入右侧焊接电极；这种电压频ch2+△ch可以进一步增强右侧焊点的焊接强度。其中，电流越大、焊接时间越长，其焊接点强度越大，但很少出现灼烧的情况。锂离子电池相比于其他电池，具有能量密度高、电压高、倍率性能大等优势，特别是在高能量密度、高倍率和快充等实际应用场景中，就要求电池自身、电池极耳和tab连接巴具有大的过流能力和可靠的连接强度。因此，采用多个焊接电极可以确保可靠的连接强度与强大的过流能力，避免出现较大的欧姆阻抗进而影响电池的电性能发挥；特别地，本发明专利创新地提出多电极正反电流交替焊接，可以根据实际情况调整焊接点的强度，确保多个焊接点焊接强度达到均一，避免出现虚焊、灼烧和过焊等情况；改变电源设备的电压频ch1/ch2的方式，进而改变左右两个焊接电极焊接电流的方向，调整左右侧的输出电流强度，同时可以调整焊接时间，得到多个焊点稳定的软包电芯极耳tab焊接强度。

上面结合附图对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。