焊接装置以及圆柱电池的转接件和壳体焊接方法与流程

1.本发明涉及锂电池制造领域，具体涉及一种焊接装置以及圆柱电池的转接件和壳体的焊接方法。


背景技术：

2.作为新能源汽车的最核心部件之一，锂离子具有能量密度高、循环寿命长、安全环保等优势，所以锂电池逐渐成为电动化时代的主流方向。
3.锂离子电池从形态上分为硬壳电池、软包电池和圆柱电池，其中圆柱电池具有体积能量密度高、结构简单、易于成组、便于标准化等优势，随着技术的发展，大圆柱电池逐渐成为市场的主流方向。
4.圆柱电池包括壳体和圆柱电芯。其中，壳体包括顶盖、底盖和圆筒形侧壁，圆柱电芯安装于壳体内，圆柱电芯两端具有两个输出极，其中一个输出极靠近顶盖并通过顶盖输出，另一个输出极靠近底盖并通过底盖的铆钉输出，铆钉和底盖绝缘设置。另外，一般情况下，负极通过顶盖输出，正极通过铆钉输出。
5.在圆柱电池制造过程中，需先将圆柱电芯两个输出极焊接至转接件上，再通过转接件输出。对于圆柱电芯的负极来说，由于壳体为金属，壳体整体上可导电，所以转接件连接圆柱电池的壳体上的任意位置均可通过顶盖输出。现有技术中，一般通过电阻焊的方式将转接片连接至壳体的顶盖或圆筒形侧壁，但是为了保证转接片的过流能力，一般需要多次使用焊针焊接，操作极其不便，而且十分浪费工时。


技术实现要素：

6.本发明的目的是提供一种焊接装置以及圆柱电池的转接件和壳体的焊接方法，以解决上述现有技术中存在的问题。
7.为了解决上述问题，根据本发明的一个方面，提供了一种焊接装置，所述焊接装置用于圆柱电池的转接片和壳体焊接，包括：
8.支架；
9.气胀轴；所述气胀轴绕其轴线可选转地连接至所述支架；以及
10.多个焊针，多个所述焊针沿周向彼此间隔地连接至所述气胀轴且沿所述气胀轴的径向延伸。
11.在一个实施例中，所述焊针包括焊针本体和焊针头，所述焊针本体为杆状且一端连接所述气胀轴，另一端连接所述焊针头，多个所述焊针本体沿所述气胀轴的周向均匀间隔设置。
12.在一个实施例中，所述焊针的数量为四个，四个所述焊针的所述焊针头相对于所述气胀轴周向位置不同。
13.在一个实施例中，还包括底盘，所述底盘连接所述气胀轴的底端且其直径大于所述气胀轴的直径，多个焊针靠近所述气胀轴的所述底端设置。
14.在一个实施例中，还包括多个夹具，多个所述夹具分别设置于多个所述焊针的径向外侧并与多个所述焊针径向间隔开，且多个所述夹具包括以所述气胀轴的轴线为轴线的弧面。
15.在一个实施例中，所述夹具可导电。
16.本发明还涉及一种圆柱电池的转接件和壳体焊接方法，所述圆柱电池包括壳体和圆柱电芯，所述壳体包括圆筒形侧壁、底盖和顶盖，所述底盖连接于所述圆筒形侧壁的底部，所述圆柱电芯安装于所述壳体内，所述圆柱电芯的顶端具有输出极，其特征在于，包括步骤：
17.s1、提供转接件，所述转接件包括集流盘和从所述集流盘外周向顶部延伸的连接部，所述集流盘电连接至所述圆柱电芯的输出极；
18.s2、将上述的气胀轴和多个所述焊针放置于所述圆筒形侧壁内且位于所述集流盘上方，将所述气胀轴和所述圆筒形侧壁对中，对所述气胀轴充气并使其膨胀，以使多个所述焊针将对应的所述连接部推抵至所述圆柱形侧壁；
19.s3、依次对多个所述焊针头通电一段时间，使多个所述焊针头分别加热所述圆筒形侧壁的不同位置；将所述气胀轴转动，并使得多个焊针头远离前一焊接位置；
20.s4、重复步骤s3，直至将所述气胀轴旋转一周，且多个所述焊针头回到原始位置。
21.在一个实施例中，多个所述焊针沿所述气胀轴的外周均匀间隔设置，所述焊针包括焊针本体和焊针头，所述焊针本体为杆状且一端连接所述气胀轴，所述焊针头相对所述气胀轴的周向位置不同；
22.在步骤s3中，所述气胀轴转动的角度等于相邻两个所述焊针之间的角度。
23.在一个实施例中，所述焊针的数量为四个。
24.在一个实施例中，所述焊接装置还包括多个夹具，所述夹具的数量等于所述焊针的数量；
25.在步骤s2中，在对所述气胀轴充气之前，先将多个所述夹具抵靠所述圆筒形侧壁的外周面且靠近顶端的位置，使多个所述夹具均匀间隔设置，对所述气胀轴充气并使其膨胀后，使多个所述焊针推抵所述连接部并使得所述连接部和圆筒形侧壁抵靠多个所述夹具。
26.本发明的焊接装置可用于圆柱电池的转接件和圆筒形侧壁的焊接，可以保证连接件和圆筒形侧壁均匀焊接，操作简单，还可以减少圆柱电池的制造工时。
附图说明
27.图1是本发明的一个实施例的焊接装置和圆柱电池的示意图。
28.图2是图1所示实施例中焊接装置和圆柱电池俯视图。
29.图3是图1所示实施例中焊针头不同位置的示意图。
30.图4是本发明另一个实施例的焊接装置和圆柱电池的示意图。
31.附图标记：1、焊接装置；11、气胀轴；12、焊针；121、焊针本体；122、焊针头；13、底盘；14、夹具；15、导电件；2、圆柱电池；21、壳体；211、圆筒形侧壁；212、底盖；22、圆柱电芯；23、转接件；231、集流盘；232、连接部。
具体实施方式
32.以下将结合附图对本发明的较佳实施例进行详细说明，以便更清楚理解本发明的目的、特点和优点。应理解的是，附图所示的实施例并不是对本发明范围的限制，而只是为了说明本发明技术方案的实质精神。
33.在下文的描述中，出于说明各种公开的实施例的目的阐述了某些具体细节以提供对各种公开实施例的透彻理解。但是，相关领域技术人员将认识到可在无这些具体细节中的一个或多个细节的情况下来实践实施例。在其它情形下，与本技术相关联的熟知的装置、结构和技术可能并未详细地示出或描述从而避免不必要地混淆实施例的描述。
34.在整个说明书中对“一个实施例”或“一实施例”的提及表示结合实施例所描述的特定特点、结构或特征包括于至少一个实施例中。因此，在整个说明书的各个位置“在一个实施例中”或“在一实施例”中的出现无需全都指相同实施例。另外，特定特点、结构或特征可在一个或多个实施例中以任何方式组合。
35.在以下描述中，为了清楚展示本发明的结构及工作方式，将借助诸多方向性词语进行描述，但是应当将“前”、“后”、“左”、“右”、“外”、“内”、“向外”、“向内”、“上”、“下”等词语理解为方便用语，而不应当理解为限定性词语。
36.名称解释：
37.圆柱电池2：包括壳体21和圆柱电芯22，壳体21包括顶盖、底盖212和圆筒形侧壁211，顶盖和底盖212分别连接至圆筒形侧壁211的顶部和底部，圆柱电芯22位于壳体21内。
38.圆柱电芯22：由两个极片和隔膜绕轴线卷绕形成，隔膜位于两个极片之间，两个极片的两端分别延伸出隔膜的两端，并形成圆柱电芯22的两个输出极，其中一个输出极位于靠近圆筒形侧壁211的顶端，另一个靠近圆筒形侧壁211的底端，并连接底盖212上的铆钉，通过铆钉输出电流。
39.转接件23：转接件23可导电，转接件23包括集流盘231和连接部232，连接部232从集流盘231的外周朝向顶部延伸，集流盘231通过焊接方式连接圆柱电芯22的输出极。
40.铆钉：安装于底盖212上，且和底盖212绝缘设置，铆钉连接圆柱电芯22靠近底盖212上的输出极。
41.气胀轴11：经过高压充气后径向扩张且放气后表迅速缩回的轴。
42.电阻焊：利用电流通过焊针12及接触处产生的电阻热作为热源将焊件局部加热，同时加压进行焊接的方法，就是利用电流通过工件时所产生的电阻热将两工件之间的接触表面熔化而实现连接的焊接方法。
43.本发明涉及一种焊接装置1，焊接装置1用于圆柱电池2的转接片和壳体21焊接，该焊接装置1包括支架、气胀轴11和多个焊针12。气胀轴11绕其轴线可选转地连接至支架。多个焊针12沿周向彼此间隔地连接至气胀轴11且沿气胀轴11的径向延伸。
44.本发明的气胀轴11可用于圆柱电池2中的转接片和圆筒形侧壁211之间的焊接，圆柱电芯22放置于壳体21后，将转接片的集流盘231连接至圆柱电芯22的输出极，再将本发明的气胀轴11和多个焊针12放置于输出极上，对气胀轴11充气可使得气胀轴11径向扩张，从而使得多个焊针12推动转接件23的连接部232抵靠圆筒形侧壁211，再依次对多个焊针12通电，从而可以使得多个焊针12依次对连接部232加热，并使其和圆筒形侧壁211焊接，之后可以转动气胀轴11，使得多个焊针12偏离前一个焊接位，再依次对多个焊针12轮流通电，使多
个焊针12再次对连接部232的不同位置进行焊接，依次循环，直至将连接部232充分焊接至圆筒形侧壁211上。通过气胀轴11转动可以带动多个焊针12将连接部232的不同位置与圆筒形侧壁211焊接，增加连接部232和圆筒形侧壁211之间的过流能力，另外，本发明的焊接装置1操作方便，不需要多次使用焊针12分别焊接，能够大量节省工时和人工。
45.可选地，焊针12包括焊针本体121和焊针头122，焊针本体121为杆状且一端连接至气胀轴11，另一端连接至焊针头122，多个焊针杯体121沿气胀轴11的周向均匀间隔设置。在图1和图2的实施例中，焊针12的数量为四个，且四个焊针12均匀间隔设置。四个焊针12间隔90
°
分布于气胀轴11外周，依次对四个焊针12通电后，可使得四个焊针12轮流对连接部232的四个位置焊接，且四个位置沿周向均匀分布于连接部232。进一步地，可通过控制气胀轴11每次转动的角度，使四个焊针12通过多次转动后将连接部232和圆筒形侧壁211沿周向均匀焊接，例如可依次转动气胀轴11的角度为5
°
、10
°
、15
°
、20
°
、30
°
、45
°
、60
°
等。可选地，也可以控制气胀轴11每次转动较小的角度，比如1
°
、2
°
、3
°
等，或者其他较小的角度，使四个焊针12在四个间隔90
°
的焊接区域内转动，通过转动焊针12，可以使得多个焊针12同时偏离前一个焊接位置，再对多个焊针12依次通电，可以增加连接部232和圆筒形侧壁211之间的焊接点，从而加大连接部232的过流能力。
46.可选地，四个焊针头122相对气胀轴11的周向位置不同。如图3a、图3b、图3c和图3d所示，四个焊针头122分别位于焊针本体121的不同位置，图3a中，焊针头122位于焊针本体121轴心的左侧，图3b中，焊针头122位于焊针本体121轴心的下侧，图3c中，焊针头122位于焊针本体121轴心的右侧，图3d中，焊针头122位于焊针本体121轴心的上侧，四个焊针头122分别位于偏离焊针本体121轴心的不同位置，将气胀轴11转动90
°
后，四个焊针12的焊针头122不会重叠焊接，可以控制气胀轴11转动三次，四个焊针头122均转动三次90
°
，从而使得连接部232上形成四个焊接区，四个焊针12轮流对连接部232的四个焊接区焊接，而且每个焊接区都有四个不同的焊点。应理解，也可以控制气胀轴11转动较小的角度，比如每次转动30
°
或60
°
等，不限制气胀轴11每次转动得角度。例如转动30
°
时，可使得气胀轴11转动11次，连接部232上形成12个均匀间隔的焊接区，而且每个焊接区可以焊接多个焊点，气胀轴11转动的角度可以根据需要设置，每个焊接区的焊点数量也可以根据需要设置。应理解，本领域技术人员在使用本发明的焊接装置1时，也可以控制气胀轴11每次转动不同的角度，不限制气胀轴11的转动角度，能够保证连接部232和圆筒形侧壁211之间具有足够大的焊接牢度，且能够保证连接部232的过流能力即可。
47.可选地，焊针本体121页可以不均匀间隔设置，可以控制气胀轴11每次转动的角度，使得焊针本体121在相邻两个焊针本体121之间焊接，防止两个焊针12对同一个位置重复焊接。此时，焊针头122可以相对于焊针本体121处于气胀轴相同的周向位置。可选地，气胀轴11的底端还设有底盘13，而且气胀轴11的直径小于底盘13的直径，多个焊针12靠近气胀轴11的底端设置。如图1所示，焊接装置1使用时，需将底盘13对转集流盘231的中心位置，再对气胀轴11充气。圆柱电芯22的中心一般具有贯穿两端的轴向通道，而且有些集流盘231的中心也设有对应该通道的通孔，而本发明的气胀轴11一方面可以定位安装于集流盘231和圆柱电芯22的中心，即对准圆筒形侧壁211的轴线处，另一方面，底盘13的直径较大，还可以防止气胀轴11在转动过程中，陷入圆柱电芯22的轴向通道内，继而造成圆柱电芯22的损坏。
48.可选地，焊接装置1还包括多个夹具14，多个夹具14分别设置于多个焊针12的径向外侧并与多个焊针12径向间隔开，且多个夹具14包括以气胀轴11的轴线为轴线的弧面。多个夹具14可安装于圆柱电池2的圆筒形侧壁211的外部，用于加持圆筒形侧壁211，防止圆筒形侧壁211被焊针12和连接部232推动后向外部扩展，从而造成圆筒形侧壁211和连接部232接触不良，造成虚焊、空虚或焊接不良等现象。在图1和图2的实施例中，四个夹具14分别间隔90
°
设置于圆筒形侧壁211的外部，应理解，还可以设置更多或更少的夹具14，或者设置一个筒状的夹具14，将该筒状的夹具14套设于圆筒形侧壁211的外部，防止圆筒形侧壁211在焊接过程中外扩。
49.可选地，夹具14可导电。本发明的焊接装置1为电阻焊，根据电阻焊的原理，需将电流通过焊针12及连接部232处的电阻热作为热源将连接部232局部加热，从而将连接部232和圆筒形侧壁211之间的接触表面熔化而实现连接的焊接方法，而电流流经圆筒形侧壁211后还需要形成闭环回路，才可以保证电阻热的产生。夹具14位于圆筒形侧壁211的外部，可用作导电部件，允许电流从夹具14处流出。另外，也可以将夹具14设置成绝缘件，将电流经过圆筒形侧壁211后，经常其他的导电件15形成闭环回路。如图4所示，可以将导电件15设置在圆筒形侧壁211的底部，电流通过圆筒形侧壁211和底盖212处再流入导电件15，形成回路，在此不限制导电件15的位置和安装方式。
50.本发明还涉及一种圆柱电池2的转接件23和壳体21焊接方法，该圆柱电池2包括壳体21和圆柱电芯22，壳体21包括圆筒形侧壁211、底盖212和顶盖，底盖212连接于圆筒形侧壁211的底部。圆柱电芯22安装于壳体21内，圆柱电芯22的顶端具有输出极。具体来说，该圆柱电池2的转接件23和壳体21焊接方法包括步骤：
51.s1、提供转接件23，转接件23包括集流盘231和从集流盘231外周向顶部延伸的连接部232，集流盘231电连接至圆柱电芯22的输出极。
52.s2、将上述的气胀轴11和多个焊针12放置于圆筒形侧壁211内且位于集流盘231上方，将气胀轴11和圆筒形侧壁211的中心对齐，对气胀轴11充气并使其径向扩张，以使多个焊针12将对应的连接部232推抵至圆筒形侧壁211。
53.s3、依次对多个焊针头122通电一段时间，使多个焊针头122分别加热圆筒形侧壁211的不同位置；将气胀轴11转动，并使得多个焊针头122远离前一焊接位置。
54.s4、再对气胀轴11充气，然后重复步骤s3，直至将气胀轴11旋转一周，且多个焊针头122回到原始位置。
55.可选地，多个焊针12沿气胀轴11的外周均匀间隔设置，焊针12包括焊针本体121和焊针头122，焊针本体121为杆状且一端连接气胀轴11，多个所述焊针头122相对所述气胀轴11的周向位置不同。在步骤s3中，气胀轴11转动的角度等于相邻两个焊针12之间的角度。在图1和图2的实施例中，四个焊针12均匀分布在气胀轴11的外周，相邻两个焊针12之间夹角90
°
，四个焊针头122的位置如上述描述，气胀轴11每次转动90
°
，转动三次后可以使得每个连接部232上出现四个焊接区，且均匀分布，每个焊接区的焊点均为四个，连接部232的四周焊接牢度一致。在另一个实施例中，焊针12为6个，6个焊针头122分布于不同的位置，可以使气胀轴11每次转动60
°
，转动5次后，连接部232上形成6个焊接区，每个焊接区均具有6个焊点，连接部232沿周向均匀焊接在圆筒形侧壁211上。
56.需要注意的是，每次转动气胀轴11之前，需要先将气胀轴11放气，使其收缩，再转
动气胀轴11至预定位置，然后再次对气胀轴11充气，从而使多个焊针12将对应的连接部232推抵至圆筒形侧壁211。
57.可选地，焊接装置1还包括多个夹具14，夹具14的数量等于焊针12的数量。在图1和图2在的实施例中，四个夹具14分别间隔设置于圆筒形侧壁211的外侧，且气胀轴11每次转动90
°
，且每次转动后，四个焊针12分别对应四个夹具14，而且该夹具14还可以导电，焊针12通电后，夹具14传输电流并形成回路。
58.在步骤s2中，在对气胀轴11充气之前，先将多个所述夹具14抵靠圆筒形侧壁211的外周面且靠近顶端的位置，使多个夹具14均匀间隔设置，对气胀轴11充气并使其膨胀后，使多个焊针12推抵连接部232并使得连接部232和圆筒形侧壁211抵靠多个夹具14，多个夹具14可使得圆筒形侧壁211和连接部232充分接触，防止圆筒形侧壁211外扩后出现虚焊的现象。
59.本发明的焊接装置1可用于圆柱电池2的转接件23和圆筒形侧壁211的焊接，可以保证连接件和圆筒形侧壁211均匀焊接，操作简单，还可以减少圆柱电池2的制造工时。
60.以上已详细描述了本发明的较佳实施例，但应理解到，在阅读了本发明的上述讲授内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改。这些等价形式同样落于本技术所附权利要求书所限定的范围。