一种极耳焊接方法及极耳焊接装置与流程

1.本发明涉及电池技术领域，尤其涉及一种极耳焊接方法及极耳焊接装置。


背景技术：

2.随着新能源汽车的发展，市场对汽车动力电池的需求越来越大，要求也越来越高。在电池的生产过程中，如何完善电池各部件的加工工艺一直是电池的生产关键环节，尤其是电池卷芯的极耳的加工工艺。在实际的极耳加工过程中，卷芯的多层极耳需要加工成一层，再与盖板连接，形成电池的电极。
3.然而，在极耳被下压焊接时，由于每层极耳不平整等原因，在焊接多层极耳时可能会存在上层的极耳撕裂的问题，使得焊接后极耳与盖板连接不牢固甚至虚焊等问题，导致电池存在内阻异常或极耳与盖板断开的风险。
4.为了解决上述问题，目前行业中极耳和盖板之间的焊接工艺普遍是先将极耳和连接片预焊接，然后再将连接片和盖板进行焊接，通过连接片来增加极耳与盖板的连接强度，但是增加了额外工艺和电池的重量，也减少了电池的有效体积利用率，进而降低了电池的能量密度。


技术实现要素：

5.本发明实施例的一个目的在于，提供一种极耳焊接方法，其本发明能够减少极耳的断裂缺陷和贴合不紧密缺陷，重量轻，有效体积利用率和能量密度高。
6.本发明实施例的另一个目的在于，提供一种极耳焊接装置，其结构精简，加工精度高。
7.为达此目的，本发明实施例采用以下技术方案：
8.第一方面，提供一种极耳焊接方法，包括：
9.提供卷芯，将所述卷芯倾斜放置，使所述卷芯的多层极耳叠放于焊接台上；
10.对层叠设置的所述极耳焊接，使焊接后的所述极耳呈角度设置的第一部分和第二部分，所述第二部分位于所述第一部分和所述卷芯之间。
11.作为极耳焊接方法的一种优选方案，还包括：
12.在对层叠设置的所述极耳焊接后，将盖板设置在所述第一部分靠近所述焊接台的一侧；
13.对所述盖板和所述第一部分进行焊接。
14.作为极耳焊接方法的一种优选方案，还包括：
15.在对所述盖板和所述第一部分进行焊接后，将所述卷芯设置在电池外壳的容纳腔中；
16.驱使所述盖板转动并向所述容纳腔的腔口靠近，直至所述盖板封堵所述容纳腔的腔口，以使所述第一部分与所述第二部分相互靠近。
17.作为极耳焊接方法的一种优选方案，所述对所述盖板和所述第一部分进行焊接，
包括：
18.提供焊接头，驱使所述焊接头向所述极耳和所述盖板的连接处靠近，使所述极耳的所述第一部分与所述盖板焊接固定。
19.作为极耳焊接方法的一种优选方案，所述对层叠设置的所述极耳焊接，包括：
20.提供焊接头，驱使所述焊接头向所述焊接台上的所述极耳靠近，使层叠设置的所述极耳被焊接成角度设置的所述第一部分和所述第二部分。
21.作为极耳焊接方法的一种优选方案，还包括：
22.在将所述卷芯倾斜放置前，预先设置阻尼垫在所述焊接台上。
23.第二方面，提供一种极耳焊接装置，包括加工台、夹具、角度调节机构、焊接台和焊接头，所述夹具、所述角度调节机构和所述焊接台间隔设置在所述加工台的表面，所述夹具用于固定卷芯，所述卷芯的极耳设置在所述焊接台上，所述焊接头向所述极耳和所述焊接台抵接时能够改变所述极耳的形状，以使所述极耳形成呈角度设置的第一部分和第二部分，所述第二部分靠近所述卷芯，所述角度调节机构用于调节所述卷芯相对所述加工台表面的角度，以改变所述第一部分和所述第二部分的角度。
24.作为极耳焊接装置的一种优选方案，所述角度调节机构包括抬升部和丝杆，所述抬升部一端与所述加工台铰接，另一端抵接在所述丝杆的端部上，所述加工台上设置有螺纹孔，所述螺纹孔与所述丝杆螺纹连接。
25.焊接装置作为极耳焊接装置的一种优选方案，所述夹具包括至少各两个的夹持部、调节部和螺栓组件，所述夹持部和所述调节部固定设置，所述调节部上设置有调节腰孔，所述加工台的表面设置有通孔，所述调节腰孔和所述通孔能够容纳所述螺栓组件，所述螺栓组件能够固定所述夹持部与所述加工台。
26.作为极耳焊接装置的一种优选方案，所述焊接台包括第一支撑台和第二支撑台，所述第二支撑台与所述第一支撑台呈角度设置，所述第一支撑台上设置有焊接槽，所述焊接槽能够容纳所述极耳焊接装置，所述第二支撑台用于放置盖板，以使所述第一部分设置在所述盖板表面。
27.本发明实施例的有益效果为：
28.先将卷芯的多层极耳设置在焊接台上，在确定极耳与焊接台的相对位置后，驱使卷芯偏转而倾斜，然后固定卷芯，使得每层极耳的长度方向与焊接台的平面呈角度设置。对层叠设置的极耳焊接，焊接时将位于上层的极耳向位于下层的极耳压合，由于极耳的长度方向与焊接台的平面呈角度设置，其中，第二部分位于第一部分和卷芯之间。本发明实施例的极耳焊接方法能够减少位于上层的极耳的焊接面积，从而减少位于上层的极耳被焊接而下压时的摩擦力和下压移动距离，能够避免上层极耳因位移过大而撕裂的缺陷。进一步地，能够避免焊接后极耳与盖板连接不牢固甚至虚焊等问题，从而避免电池存在内阻异常或极耳与盖板断开的风险。因此，本发明实施例的极耳焊接方法，能够减少极耳的断裂缺陷和贴合不紧密缺陷，也不需要使用连接片，避免增加额外工艺和电池的重量，提高电池的有效体积利用率和能量密度。
附图说明
29.下面根据附图和实施例对本发明作进一步详细说明。
30.图1为本发明一实施例提供的极耳焊接方法的流程图。
31.图2为本发明另一实施例提供的极耳焊接方法的流程图。
32.图3为本发明一实施例提供的极耳焊接装置的局部结构侧视图。
33.图4为本发明另一实施例提供的卷芯和极耳焊接装置的装配结构示意图。
34.图5为本发明一实施例提供的极耳焊接装置的结构示意图。
35.图6为本发明一实施例提供的极耳焊接装置的局部结构侧视剖面图。
36.图7为本发明另一实施例提供的极耳焊接装置的局部结构侧视剖面图。
37.图8为本发明一实施例提供的盖板、卷芯和外壳的装配结构示意图。
38.图中：
39.1、极耳焊接装置；11、加工台；12、夹具；121、夹持部；122、调节部；123、螺栓组件；13、角度调节机构；131、抬升部；132、丝杆；133、调节圈；14、焊接台；141、第一支撑台；1411、焊接槽；1412、阻尼垫；142、第二支撑台；15、焊接头；2、卷芯；21、极耳；211、第一部分；212、第二部分；3、盖板；4、外壳。
具体实施方式
40.为使本发明解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面将结合附图对本发明实施例的技术方案作进一步的详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
41.在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
42.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
43.参考图1和图3，本发明实施例提供一种极耳焊接方法，包括：
44.s101、提供卷芯2，将卷芯2倾斜放置，使卷芯2的多层极耳21叠放于焊接台14上；
45.s102、对层叠设置的极耳21焊接，使焊接后的极耳21呈角度设置的第一部分211和第二部分212，第二部分212位于第一部分211和卷芯2之间。
46.本发明实施例通过先将卷芯2的多层极耳21设置在焊接台14上，在确定极耳21与焊接台14的相对位置后，驱使卷芯2偏转而倾斜，然后固定卷芯2，使得每层极耳21的长度方向与焊接台14的平面呈角度设置。再对层叠设置的极耳21焊接，焊接时将位于上层的极耳21向位于下层的极耳21压合，由于极耳21的长度方向与焊接台14的平面呈角度设置，其中，第二部分212位于第一部分211和卷芯2之间(如图4所示)。本发明实施例的极耳焊接方法能
够减少位于上层的极耳21的焊接面积，从而减少位于上层的极耳21被焊接而下压时的摩擦力和下压移动距离，能够避免上层极耳21因位移过大而撕裂的缺陷。进一步地，能够避免焊接后极耳21与盖板3连接不牢固甚至虚焊等问题，从而避免电池存在内阻异常或极耳21与盖板3断开的风险。因此，本发明实施例的极耳焊接方法，能够减少极耳21的断裂缺陷和贴合不紧密缺陷，也不需要使用连接片，避免增加额外工艺和电池的重量，提高电池的有效体积利用率和能量密度。
47.优选地，第一部分211和第二部分212所成角度为钝角，以便于第一部分211和第二部分212的加工。
48.进一步地，参考图2，本发明实施例的极耳焊接方法还包括：
49.在对层叠设置的极耳21焊接后，将盖板3设置在第一部分211靠近焊接台14的一侧；
50.对盖板3和第一部分211进行焊接。
51.由于第一部分211和第二部分212呈角度设置，能够便于在第一部分211靠近焊接台14的一侧设置盖板3，能够直接将第一部分211焊接在盖板3上，使得第一部分211与盖板3焊接固定，省去通过连接片来连接盖板3和极耳21的工艺，能够加快极耳21的加工速度。
52.优选地，而且本实施例能够设置盖板3的放置角度与第一部分211的倾斜角度一致，以便于第一部分211放置在盖板3上并与盖板3焊接连接。
53.进一步地，继续参考图2，本发明实施例的极耳焊接方法，还包括：
54.在对盖板3和第一部分211进行焊接后，将卷芯2设置在电池外壳4的容纳腔中；
55.驱使盖板3转动并向容纳腔的腔口靠近，直至盖板3封堵容纳腔的腔口，以使第一部分211与第二部分212相互靠近。
56.本实施例将卷芯2设置在电池外壳4的容纳腔中(如图8所示)，能够移动并偏转盖板3，使得盖板3能够封堵容纳腔的腔口，并且由于第一部分211和第二部分212呈角度设置，能够折叠第一部分211和第二部分212的连接处，在第一部分211和第二部分212相互靠近时能够减小第一部分211和第二部分212之间的角度，从而减小极耳21的占用空间，也避免第一部分211和第二部分212与电池外壳4接触，避免造成卷芯2短路。
57.更进一步地，参考图2，本发明实施例的极耳焊接方法中，对盖板3和第一部分211进行焊接的步骤，包括：
58.提供焊接头15，驱使焊接头15向极耳21和盖板3的连接处靠近，使极耳21的第一部分211与盖板3焊接固定。
59.本实施例通过设置并驱使焊接头15移动来焊接极耳21和盖板3，能够实现自动焊接极耳21和盖板3的焊接工艺，在盖板3和极耳21的位置一定时，重复稳定移动工作的焊接头15能够保证每个极耳21与盖板3的焊接工艺的稳定性和一致性，也能够控制焊接头15的移动效率和对位效率来提升整体的焊接效率。
60.在另一个实施例中，继续参考图2，本发明实施例的极耳焊接方法也可以有其他的焊接方式，例如是对层叠设置的极耳21焊接包括：
61.提供焊接头15，驱使焊接头15向焊接台上14的极耳21靠近，使层叠设置的极耳21被焊接成角度设置的第一部分211和第二部分212。
62.通过设置焊接头15并驱使焊接头15移动来实现自动焊接，也能够保证每个极耳21
的焊接工艺的稳定性和一致性。再者，焊接头15下压过程中，利用焊接头15的端面与极耳21的摩擦，能够抚平极耳21的褶皱，从而减少每层极耳21的贴合不紧密的缺陷。进一步减少焊接后极耳21与盖板3连接不牢固甚至虚焊等问题，从而避免电池存在内阻异常或极耳21与盖板3断开的风险。
63.进一步地，继续参考图2，本发明实施例的极耳焊接方法还包括：
64.在将卷芯2的多层极耳21设置在焊接台14上前，预先设置阻尼垫1412在焊接台14上。
65.参考图6，本实施例的阻尼垫1412能够吸收冲击，在焊接头15快速向焊接台14靠近时，能够吸收焊接头15传递到极耳21上的冲击，以保护极耳21的完整性。
66.特别地，参考图2，本发明实施例还提供另一种极耳焊接方法，包括：
67.s201、预先设置阻尼垫1412在焊接台14上，提供卷芯2，将卷芯2倾斜放置，使卷芯2的多层极耳21叠放于焊接台14上；
68.s202、提供焊接头15，驱使焊接头15向焊接台14上的极耳21靠近，使层叠设置的极耳21被焊接成角度设置的第一部分211和第二部分212，第二部分212位于第一部分211和卷芯2之间；
69.s203、将盖板3设置在第一部分211靠近焊接台14的一侧，驱使焊接头15向极耳21和盖板3的连接处靠近，使极耳21的第一部分211与盖板3焊接固定；
70.s204、将卷芯2设置在电池外壳4的容纳腔中；
71.s205、驱使盖板3转动并向电池外壳4容纳腔的腔口靠近，直至盖板3封堵容纳腔的腔口，以使第一部分211与第二部分212相互靠近。
72.本实施例中的极耳焊接方法可以与上述实施例的极耳焊接方法拥有同样的步骤及达到同样的效果，本实施例不再赘述。
73.另外，参考图3和图5，本发明实施例也提供一种极耳焊接装置1，包括加工台11、夹具12、角度调节机构13、焊接台14和焊接头15，夹具12、角度调节机构13和焊接台14间隔设置在加工台11的表面，夹具12用于固定卷芯2，卷芯2的多层极耳21设置在焊接台14上，焊接头15向极耳21和焊接台14抵接时能够改变极耳21的形状，以使极耳21形成呈角度设置的第一部分211和第二部分212，第二部分212靠近卷芯2，角度调节机构13用于调节卷芯2相对加工台11表面的角度，以改变第一部分211和第二部分212的角度。
74.本发明实施例通过加工台11、夹具12、角度调节机构13、焊接台14和焊接头15来形成极耳焊接装置1，其中，夹具12、角度调节机构13和焊接台14间隔设置在加工台11的表面，卷芯2的本体能够设置在角度调节机构13和夹具12上，而卷芯2的多层极耳21则设置在焊接台14上，在驱使角度调节机构13动作时，能够改变卷芯2的极耳21相对加工台11表面的角度，也就是改变极耳21相对焊接台14的角度，使得极耳21与焊接台14的端面呈角度设置，此时通过夹具12来夹紧卷芯2，能够将卷芯2和卷芯2上的极耳21固定设置在加工台11的焊接台14上。再驱使焊接头15向极耳21和焊接台14靠近，直至焊接头15抵接极耳21和焊接台14为止，能够将多层的极耳21压合焊接成一层的极耳21，形成呈角度设置的第一部分211和第二部分212。而且，焊接头15下压过程中，利用焊接头15的端面与极耳21的摩擦，还能够抚平极耳21的褶皱，从而减少每层极耳21的贴合不紧密的缺陷。因此，本发明实施例的极耳焊接装置1，能够减少极耳21的断裂缺陷和贴合不紧密缺陷，也不需要使用连接片，避免增加额
外工艺和电池的重量，提高电池的有效体积利用率和能量密度。
75.特别地，参考图6，角度调节机构13包括抬升部131和丝杆132，抬升部131一端与加工台11铰接，另一端抵接在丝杆132的端部上，加工台11上设置有螺纹孔，螺纹孔与丝杆132螺纹连接。通过转动丝杆132时，利用螺纹孔和丝杆132的螺纹配合连接关系，能够驱使丝杆132的端部相对螺纹孔所在的加工台11移动，由于丝杆132的端部抵接抬升部131，而抬升部131远离丝杆132的一端与加工台11铰接，因此转动丝杆132时能够调节抬升部131相对加工台11的角度。也就是说，在将卷芯2设置在抬升部131上时，通过顺时针或者逆时针转动丝杆132，能够增加或减少卷芯2相对加工台11的角度，以改变极耳21被焊接后第一部分211和第二部分212的所成角度。
76.进一步地，继续参考图6，角度调节机构13还包括调节圈133，调节圈133固定设置在丝杆132的外侧，本实施例通过驱使调节圈133转动，能够驱使丝杆132转动，以驱使丝杆132在螺纹孔中转动而上升或下降，达到驱使抬升部131上升或下降的效果。本实施例中，调节圈133能够增大驱使丝杆132转动的力臂，减少驱动力大小的同时，还能通过控制调节圈133的转动圈数来控制丝杆132的抬升高度，进一步增强抬升部131对卷芯2抬升角度的精确度。
77.特别地，继续参考图6，调节圈133上设置有至少两个凸起，凸起以调节圈133的圆心并在调节圈133的侧壁环形阵列设置，凸起的凸出端能够延长调节圈133的动力臂(凸起到调节圈133的圆心距离)，利用杠杆原理，由于动力臂大于丝杆132转动时的阻力臂(丝杆132表面到丝杆132轴心的距离)，能够起到更加省力和便于握持的效果。
78.在另一个实施例中，参考图5，夹具12包括至少各两个的夹持部121、调节部122和螺栓组件123，夹持部121和调节部122固定设置，夹持部121可以是平直板状且与调节部122呈直角设置，以贴合卷芯2的平整表面，也可以是在靠近卷芯2的侧面上设置凹槽(图中未示出)，卷芯2能够容纳在凹槽中，以限定卷芯2的移动，进一步防止卷芯2脱离加工台11。另外，调节部122上设置有调节腰孔，加工台11的表面设置有通孔，调节腰孔和通孔能够容纳螺栓组件123，而螺栓组件123能够在调节腰孔中移动，当螺栓组件123固定设置在加工台11的通孔中时，调节部122的调节腰孔能够相对螺栓组件123移动，从而调节两个相对的调节部122的位置。在螺栓组件123的螺栓和螺母相互旋紧时，能够固定夹持部121与加工台11，从而将卷芯2固定设置在加工台11上。通过调节螺栓组件123相对调节腰孔的位置，能够改变两个夹具12之间的距离，从而能够放入不同尺寸的卷芯2，提升本实施例极耳焊接装置1的适配性。
79.可选地，参考图7，焊接台14包括第一支撑台141，第一支撑台141上设置有焊接槽1411，焊接槽1411能够容纳极耳21，通过焊接槽1411来对极耳21进行限位，避免极耳21在焊接头15向焊接台14靠近时移动，保证焊接后第一部分211和第二部分212形状整齐，每个极耳21的加工形状一致，提高了极耳21在焊接后的一致性。
80.优选地，参考图7，焊接槽1411内还可以设置有阻尼垫1412，本实施例的阻尼垫1412能够吸收冲击，在焊接头15快速向焊接台14靠近时，能够吸收焊接头15传递到极耳21上的冲击，以保护极耳21的完整性。
81.本实施例中，阻尼垫1412是通过将高阻尼材料附着在结构件表面形成的减振结构，阻尼是指阻碍物体的相对运动、并把运动能量转化为热能或其他可以耗散能量的一种
作用，本实施例的阻尼垫1412通过耗散焊接头15传递给焊接台14的能量达到减振的目的。目前，阻尼垫1412一般有沥青类阻尼垫和橡胶类阻尼垫。沥青类阻尼垫直接放置在车身钣金结构上在涂装过程中溶化成型。阻尼垫在焊接槽1411内没有专门的固定装置，因此需在阻尼垫1412和焊接槽1411的贴合面加磁粉、涂粘性胶来预先固定阻尼垫1412在焊接台14上的成形位置。沥青类阻尼垫是一种很好的减振材料，在其内部的水平方向有较多的纤维物质。在钣金结构发生振动时，由于纤维物质的布置纵横交错，内摩擦力必然要吸收相当多的动能量，从而达到减振、阻尼的效果。橡胶类阻尼垫是以橡胶为主要材料，再加入环氧树脂等材料混合而成，凭借本身所具有的粘弹性对结构进行阻尼减振，通过橡胶分子链之间的粘性内摩擦消耗部分振动能，减弱焊接台14的振动。
82.更优选地，参考图5、图7和图8，加工台11还包括第二支撑台142，第二支撑台142与第一支撑台141呈角度设置，第二支撑台142用于放置盖板3，使得极耳21的第一部分211能够设置在盖板3表面，后续再驱使焊接头15向盖板3上的第一部分211靠近时，能够将第一部分211与盖板3焊接，以形成盖板3和极耳21的焊接，通过设置第二支撑台142能够提高焊接过程的稳定性和便捷度。
83.特别地，焊接台14上设置有倾角调节机构(图中未示出)，且第二支撑台142与焊接台14铰接，通过倾角调节机构来调节第二支撑台142与焊接台14的倾斜角度，能够改变第二支撑台142上的盖板3与焊接台14的倾斜角度，以便于盖板3与第一部分211焊接。在焊接头15与盖板3的接触不平稳时，也能够通过倾角调节机构来改变第二支撑台142的倾斜角度，起到实时调节倾角的作用。
84.本发明实施例中，焊接头15的焊接技术可以是不一样的，例如，将多层的极耳21焊接成呈角度设置的第一部分211和第二部分212时，焊接头15可以使用超声波焊接技术，超声波焊接是利用高频振动波传递到两个需焊接的物体表面，在加压的情况下，使两个物体表面相互摩擦而形成分子层之间的熔合。不需要设置助焊剂和焊接材料，能够直接将多层的极耳21焊接成一层，从而避免增大极耳21的内阻。另外，将第一部分211与盖板3焊接时，焊接头15还可以使用激光焊接技术，激光焊接是将激光辐射加热到工件表面，表面热量通过热传导向内部扩散，通过控制激光脉冲的宽度、能量、峰值功率和重复频率等参数，使工件熔化，形成特定的熔池，在极耳21的第一部分211与盖板3的连接处融化并冷却后，能够将第一部分211与盖板3焊接，同样不需要设置助焊剂和焊接材料，从而避免增大极耳21的内阻。根据不同的焊接需求使用不同的焊接技术，本实施例不作具体限定。
85.于本文的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“右”等方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”，仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。
86.在本说明书的描述中，参考术语“一实施例”、“示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。
87.此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以适当组合，形成本领域技术人员可
以理解的其他实施方式。
88.以上结合具体实施例描述了本发明的技术原理。这些描述只是为了解释本发明的原理，而不能以任何方式解释为对本发明保护范围的限制。基于此处的解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本发明的其它具体实施方式，这些方式都将落入本发明的保护范围之内。