一种锂电池涂布箔材连接方式的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种浆料涂布过程中的箔材连接方式，尤其是一种锂离子电池涂布时基体箔材的连接工艺。在涂布过程中需要将两卷箔材首尾相接时，将待连接的箔材重合一部分，在重合处使用超声焊接法形成一个焊点阵列。焊接过程可以手动完成也可以通过步进电机或伺服电机驱动来自动完成。本发明旨在替代现有的锂离子电池涂布时用高温胶带连接箔材的办法，避免了高温胶带连接的办法所带来的操作难度大且在烘干时容易断箔、影响效率的弊病。
【专利说明】一种锂电池涂布箔材连接方式
【技术领域】
[0001]本发明涉及锂离子电池领域，尤其是一种锂离子电池电极涂布时基体箔材的连接工艺。
【背景技术】
[0002]锂离子电池分别用铝箔和铜箔来做正负极承载活性物质的电极基体。正负极的活性物质先制成粘稠的浆料，通过刮刀转移和挤压转移涂布在基体箔材两侧。承载浆料的箔材通过烘箱在高温下使溶剂挥发，浆料干燥并粘附在基体箔材上。在电极涂布时，当一卷箔材涂布完成则需要接续使用一卷新的箔材，两卷箔材接头处需要紧密连接，以承载涂布过程时存在的拉力。接头处的连接方式且要能承受涂布过程中的高温。目前，公知的技术是用高温胶带把两卷箔材接头处粘结在一起。由于胶带有粘性，容易粘在机件上，所以不易实现自动化。手工操作也不易粘的平直，不易粘的使胶带下面无气泡。此外，涂布时烘箱内的高温容易使胶带的粘性降低，在张力的作用下箔材的连接处有时出现滑移偏斜，严重时会脱落、断裂。胶带滑移偏斜会造成浆料在箔材上涂布位置的偏差。如果胶带在烘箱内脱落、断裂，由于烘箱内的高温环境，要打开烘箱降温，且要戴上高温手套，才能在断裂的位置现场连接，或者在更严重的情况下，要让箔材倒走，使断裂处退出烘箱才能重新连接。使用高温胶带连接箔材的方式造成产品品质和生产效率的降低。
[0003]超声波焊接(超声焊)是一种机械处理过程，在焊接过程中，并无电流在被焊件中流过，也无诸如电焊模式的焊弧产生，由于超声焊接不存在热传导与电阻率等问题，因此对于有色金属材料来说，是一种理想的金属焊接方式，对于不同厚度的片材，能有效地进行焊接。超声焊接有多种优点:1)、焊接材料不熔融，不脆弱金属特性。2)、焊接后导电性好，电阻系数极低或近乎零。3)、对焊接金属表面要求低，氧化或电镀均可焊接。4)、焊接时间短，不需任何助焊剂、气体、焊料。5)、焊接无火花，环保安全。超声焊焊头采用小幅、高频(超声波)的振动。两个待焊部件处于焊头和底座之间，焊头以一定的压力将两个待焊部件压在底座上。两个待焊部件之间的声阻大，超声能在该处转化为热能，导致接触处的物质熔化。振动停止后，焊缝冷却凝固。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是克服现有的在锂离子电池电极涂布时用高温胶带连接基体箔材所带来的不易自动化、操作难度大且在烘干时容易滑移断箔，从而影响品质和效率的问题。
[0005]为实现上述技术目的，本发明所采用的技术方案是:
在涂布过程中需要将两卷箔材首尾相接时，将待连接的箔材重合一部分，在重合处使用超声焊接法形成一个焊点阵列。焊接过程可以手动完成也可以通过步进电机或伺服电机驱动来自动完成。方案一手动超声焊接法，将涂布完成的箔材尾端与即将进行涂布的箔材重合一部分，在重合处进行手动超声焊接；方案二自动超声焊接法，将涂布完成的箔材尾端与即将进行涂布的箔材重合一部分，在重合处装置直线导轨、滑块和直线电机进行自动超声焊接。
[0006]本发明的有益效果是:
通过超声焊箔材焊接方式，避免了锂离子电池箔材在涂布中所产生的不易自动化、操作难度大且在烘干时容易滑移断箔的问题。提升了产品品质和生产效率。
【专利附图】
【附图说明】
[0007]下面结合附图和【具体实施方式】对本发明进一步说明。
[0008]图1是传统的涂布箔材连接方式图。
[0009]图2是采用手动超声焊接的涂布箔材连接方式图。
[0010]图3是采用自动超声焊接的涂布箔材连接方式图。
[0011]图中:101:涂布完成的箔材，102:两卷箔材箔接缝处，103:即将进行涂布的箔材，104:高温胶带，105:操作平台；201:两卷箔材重合部分，202:超声焊点阵列，203:超声焊下模具；301:驱动器电源，302:步进电机驱动器，303:步进电机，304:双轴移动平台，305:双轴气缸，306:超声换能器含变幅杆和焊头，307:超声换能器驱动电源，308:运行控制程序的电脑。
【具体实施方式】
[0012]实施例1:
在涂布机的箔材连接平台上放置下超声焊的下模具，下模具为一表面有微网状花纹的的厚钢板，钢板钢材使用Cr 12模具钢，淬火处理。超声焊模块采用24KHz换能器，换能器通过变幅杆与上模具相连，上模具焊接时与箔材接触的部位是一个有微网状花纹的凸点。整流逆变电源将市电转换为超声换能器需要的高频交流电。超声焊模块相关技术很成熟，通过商业途径可以直接购买或定制需要的超声焊模块。本实施例使用功率1000瓦的驱动器和换能器。超声焊上模具使用Crl2模具钢，淬火处理。涂布时，将涂布完成的箔材尾端与即将进行涂布的箔材重合一部分；重合部分放置于下模具钢板上。手持连接于变幅杆上振幅为零的驻点位置的把手，将上模具的凸点压向重合的箔材的特定位置，施加二到五公斤的压力，通过踏动脚踏开关向超声电源发出闭合回路的指令，完成一个焊点的焊接。重复焊接动作多次以形成一个布满两卷箔材重合部位，在X和Y两个方向间隔约为20毫米的焊点点阵。
[0013]实施例2:
在涂布机的箔材连接平台上放置下超声焊的下模具，下模具为一表面有微网状花纹的的厚钢板，钢板钢材使用Cr 12模具钢，淬火处理。超声焊模块采用24KHz换能器，换能器通过变幅杆与上模具相连，上模具焊接时与箔材接触的部位是一个有微网状花纹的凸点。整流逆变电源将市电转换为超声换能器需要的高频交流电。超声焊模块相关技术很成熟，通过商业途径可以直接购买或定制需要的超声焊模块。本实施例使用功率1000瓦的驱动器和换能器。超声焊上模具使用Crl2模具钢，淬火处理。涂布时，将涂布完成的箔材尾端与即将进行涂布的箔材重合一部分；重合部分放置于下模具钢板上。
[0014]在下模具箔材重合处上方沿X方向，即与箔材卷芯轴线垂直的方向，平行固定2根方型直线导轨，每只导轨上分别配置2只滑块。因此在X轴方向上运动的滑块共有4只。将这4只X轴滑块固定在一个刚性的矩形框架的4角。在该矩形框架与X轴垂直的方向，也就是Y轴方向的2边固定另外2根方型直线导轨。在2根Y轴直线导轨上同样分别配置2只滑块。将4只Y轴滑块固定在另一个刚性的Y轴矩形框架的4角。将一只缸径40毫米的双轴气缸固定在Y轴矩形框架上，使气缸的轴线与下模具的工作平面相垂直。将超声焊上模具固定在所述双轴气缸推杆的前端。在X轴和Y轴方向上分别使用丝杆螺母副，优选滚珠丝杠螺母副，和步进电机推动所述双轴气缸沿X和Y两个方向移动，将超声焊上模具定位到需要形成焊点的位置正上方。通过打开电磁阀驱动所述双轴气缸将超声焊上模具凸点压向重合的箔材的特定位置，通过调整气缸压力使上模具对焊点施加二到五公斤的压力，通过继电器闭合使超声电源向换能器供电，完成一个焊点的焊接。通过单片机循环执行焊接工序多次以形成一个布满两卷箔材重合部位，在X和Y两个方向间隔约为20毫米的焊点点阵。
【权利要求】
1.一种浆料涂布过程中的箔材连接方式，尤其是一种锂离子电池涂布时基体箔材的连接方式，其特征是:在涂布过程中需要将两卷箔材首尾相接时，将待连接的箔材重合一部分，在重合处使用超声焊接法形成一个焊点阵列。
2.根据权利要求1所述的涂布过程中的箔材连接方式，其特征是:将涂布完成的箔材尾端与即将进行涂布的箔材重合一部分，重合部分放置于下模具钢板上，将上模具的凸点压向重合的箔材的特定位置，然后开通超声电源输出来激励换能器形成一个焊点，重复焊接多次从而形成一个布满两卷箔材重合部位的焊点点阵。
3.根据权利要求2所述的涂布过程中的箔材连接方式，其特征是:所述的上模具固定在双轴气缸推杆的前端，所述的双轴气缸安装于XY双轴滑台上，所述的双轴滑台X轴Y轴分别由步进电机通过丝杠螺母副来驱动，通过单片机控制所述双轴气缸和所述滑台的运动和所述超声电源的输出从而形成焊点点阵。
【文档编号】B23K20/26GK104249216SQ201310266073
【公开日】2014年12月31日 申请日期:2013年6月28日 优先权日:2013年6月28日
【发明者】谷涛, 沈绍典 申请人:无锡华臻新能源科技有限公司