本发明涉及电池,具体涉及一种全极耳圆柱锂电池的激光焊接控制方法及由其制备而得的电池。
背景技术:
1、极耳是电芯正负极引出来的金属导电体,与电池壳体或者外部模组结构件进行连接,电流必须流经极耳才能与电池外部连接。根据极耳数量、面积差异,极耳设计可以分为单极耳、双极耳、多极耳以及全极耳等类型。特斯拉电池日上公开了一种全极耳,通过其结构设计直接利用整个集流体尾部作为极耳,并通过盖板(集流盘)结构设计增大极耳传导面积及其连接处的连接面积、缩短极耳传导距离。
2、传统的单极耳设计只能沿着集流体的长度方向传输电荷,传导距离长导致内阻较大,而全极耳设计的电流传输最大距离是电极的高度而非长度,电极高度通常是电极长度的 5%-20%,因此电阻相较单极耳减少了 5-20 倍,从而提高了传输效率,较大的提高了电池的倍率性能,如以色列的storedot的4680电池可在10分钟内充满电。单极耳在充放电时,极耳及极耳与电芯或壳盖的连接处极易出现局部热量过大,无法满足大电流充放电条件下电池的散热要求。全极耳在电池内部没有集中发热点,热在内部均匀分布,对于电池的整包有热管理上的优势,因此全极耳设计安全性能更佳。
3、激光焊接是制造全极耳圆柱锂电池的关键技术之一。激光焊接是一种高效、精密的焊接方法,具有热影响区小、焊接精度高、焊接速度快、焊接质量高、无污染等优点,广泛应用于圆柱电池生产流程中的正/负集流体焊接、穿透焊接、正负极盖板焊接、密封钉焊接、注液口激光清洁等多个步骤。激光焊接过程中,激光束被聚焦在工件上,使工件熔化并形成焊缝。焊接的质量取决于激光束的输出功率、焊接速度、工件材料的特性等因素。现有的调试控制方法通常依赖于经验和试错法,不仅效率低下,而且可能对产品质量和生产效率产生负面影响。
技术实现思路
1、本发明的目的是克服现有技术存在的不足,提供一种全极耳圆柱锂电池的激光焊接控制方法及由其制备而得的电池。
2、本发明的目的通过以下技术方案来实现:
3、一种全极耳圆柱锂电池的激光焊接控制方法,包括如下步骤:
4、预设激光功率、焊接速度、焊接电压、焊接电流密度、焊接时间等参数的阈值范围;
5、采用坐标网格形式提前绘制焊点位置或区域和规划激光焊接头的运动轨迹,实现三维立体空间任意直线、曲线、几何图形的轨迹绘图;
6、控制所述激光焊接头按所述运动轨迹进行焊接,同时接收各个传感器参数,利用qt charts实时绘制所有传感器数值随时间变化的二维平面曲线;并根据控制变量法绘制随单一参数数值变化对焊接质量影响的平面坐标曲线;
7、运用遗传算法、贝叶斯算法、模拟退火算法逐步增加联合参数优化激光焊接;
8、实时监测激光束焊点位置命中率、焊接温度、焊接时长、焊接电流、氦气浓度等数值。
9、优选的,所述激光功率的阈值范围为100瓦到1000瓦,焊接速度的阈值范围为1毫米/秒到10毫米/秒,焊接电压的阈值范围为10伏到20伏,焊接电流密度的阈值范围为10安培/平方毫米到20安培/平方毫米,焊接时间的阈值范围为1秒到10秒。
10、优选的,所述“运用遗传算法、贝叶斯算法、模拟退火算法逐步增加联合参数优化激光焊接”具体包括如下步骤,
11、首先,定义激光焊接的目标函数,该目标函数表示为焊接质量的某个指标;
12、其次,设定需要优化的焊接参数;
13、接着,初始化参数的概率分布;采用均匀分布或高斯分布;
14、接着,使用遗传算法进行快速搜索,快速找到较优解;
15、然后,使用贝叶斯算法精调参数组合;
16、最后,在贝叶斯算法找到的参数组合附近,使用模拟退火算法进行搜索步骤是初始化参数,随机选择一个邻域参数组合,计算邻域参数组合的焊接强度,接受邻域参数组合,退火降温,迭代优化,输出最优参数组合;上述过程可以不断迭代,直到满足优化要求。
17、优选的,所述目标函数为焊接强度、焊缝宽度、焊缝形状。
18、优选的,所述需要优化的焊接参数为激光功率、焊接速度、焊接时间、焊接电流、焊接电压、焊接电流密度、焊接电压降、焊接温度、焊接焦距的一种或多种。
19、优选的,所述“初始化参数的概率分布”是根据“控制变量法绘制随单一参数数值变化对焊接质量影响的平面坐标曲线”中得到的焊接参数的权重而来。
20、优选的,所述“使用遗传算法进行快速搜索,快速找到较优解”具体过程为:选择人工选好的参数组合作为种群,其中包含若干参数组合;对种群中的参数组合进行评估,并根据评估结果进行选择和交叉变异;重复上述过程,直到种群中的参数组合收敛。
21、优选的,所述“使用贝叶斯算法精调参数组合” 具体过程为:对已经定义的目标函数使用贝叶斯算法进行调优迭代,在迭代过程中随机采样参数,并计算目标函数值;通过使用高斯分布来更新参数的概率分布,可以逐步逼近最优参数。
22、本发明还揭示了一种电池,采用如上所述的方法制得。
23、本发明的有益效果主要体现在:通过收集和分析焊接过程中的参数数据并使用计算机领域的相关算法对人工设置的焊接参数组合优化处理,并对参数组合实施的质量评估,实现了自动化、智能化的焊接工艺调试和优化。
1.全极耳圆柱锂电池的激光焊接控制方法,其特征在于:包括如下步骤,
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于:所述激光功率的阈值范围为100瓦到1000瓦,焊接速度的阈值范围为1毫米/秒到10毫米/秒,焊接电压的阈值范围为10伏到20伏,焊接电流密度的阈值范围为10安培/平方毫米到20安培/平方毫米,焊接时间的阈值范围为1秒到10秒。
3.根据权利要求1所述的方法,其特征在于:所述“运用遗传算法、贝叶斯算法、模拟退火算法逐步增加联合参数优化激光焊接”具体包括如下步骤,
4.根据权利要求3所述的方法,其特征在于:所述目标函数为焊接强度、焊缝宽度、焊缝形状。
5.根据权利要求4所述的方法,其特征在于:所述需要优化的焊接参数为激光功率、焊接速度、焊接时间、焊接电流、焊接电压、焊接电流密度、焊接电压降、焊接温度、焊接焦距的一种或多种。
6.根据权利要求5所述的方法,其特征在于:所述“初始化参数的概率分布”是根据“控制变量法绘制随单一参数数值变化对焊接质量影响的平面坐标曲线”中得到的焊接参数的权重而来。
7.根据权利要求6所述的方法,其特征在于:所述“使用遗传算法进行快速搜索,快速找到较优解”具体过程为:选择人工选好的参数组合作为种群,其中包含若干参数组合;对种群中的参数组合进行评估,并根据评估结果进行选择和交叉变异;重复上述过程,直到种群中的参数组合收敛。
8.根据权利要求7所述的方法,其特征在于:所述“使用贝叶斯算法精调参数组合” 具体过程为:对已经定义的目标函数使用贝叶斯算法进行调优迭代,在迭代过程中随机采样参数,并计算目标函数值;通过使用高斯分布来更新参数的概率分布,可以逐步逼近最优参数。
9.一种电池,其特征在于:采用如权利要求1-8任一所述的方法制得。