一种圆柱全极耳电池离心激光焊装置及方法与流程

本发明涉及圆柱型锂离子电池，尤其涉及一种圆柱全极耳电池离心激光焊装置及方法。

背景技术：

1、圆柱锂离子电池因其具有生产效率高、能量密度高、一致性好等优点，在消费类和动力电池领域，都有广泛应用。随着圆柱电池技术迭代，最新的以4680全极耳为代表的圆柱电池，能够大幅降低内阻、提升功率、安全性、快充性能，受到了产业界的极大关注；但4680全极耳电池，在制造工艺上，仍有需要完善的地方；尤其是全极耳和集流盘激光焊，以当前工艺，激光焊点的良率过低，仅为80-95％，制约了全极耳圆柱电池的批量应用。

2、图1所示，圆柱电池的圆柱卷芯，在完成卷绕后，在卷芯两侧，箔材露到隔膜外；一侧为正极铝极耳，一侧为负极铜极耳；再如图2所示使用揉平设备，分别将卷芯两侧的极耳，由外向内揉平，揉平后的极耳如图3，然后再分别与正负极的集流盘，完成激光焊后如图4所示。

3、由于揉平后，正负极极耳的端面仍然会存在0.05-1mm起伏，当集流盘盖到极耳端面时，集流盘与极耳有部分位置接触不良，甚至是完成没有接触到。再对集流盘进行激光焊接时，接触不良或没有接触到的地方，会有虚焊或焊点炸火；这会影响到集流效果进而影响电池的功率性能，焊点炸火有可能将金属异物带入卷芯内部，影响安全性能。

4、本发明提出一种全极耳圆柱电池的集流盘激光焊接装置，并提供一种焊接方法；适用于锂离子圆柱电池、和钠离子圆柱电池的正负极集流体焊接。

技术实现思路

1、本发明目的是在于提出一种圆柱全极耳电池离心激光焊装置及方法；适用于锂离子圆柱电池、和钠离子圆柱电池的正负极集流体焊接。

2、一种圆柱全极耳电池离心激光焊装方法，包括如下步骤：

3、s1、圆柱电池全极耳的卷芯绕卷及揉平；

4、s2、将集流盘该设在极耳上，使卷芯沿轴心方向，以角速度r高速自传，完成极耳离心固定；

5、s3、卷芯以r速度旋转时间t后，以较低速的角速度r1继续旋转，并进行激光焊接；激光发射器固定在集流盘边缘位置，激光发射器激光中心与集流盘圆心距离为d；

6、s4、激光发射器以间隔时间t1，发射一束激光进行激光焊接；以需求的焊点之间的圆弧长度l为基准，通过公式t1＝l/(r1*d)得到间隔时间t1参数；

7、s5、激光发射器向集流盘圆心移动固定距离d1，再重复s4中步骤，再以间隔时间t2，发射激光进行激光焊接完成相邻内圈焊点焊接；

8、s6、重复s5上述步骤，以完成整个集流盘的激光焊接；

9、进一步的，所述s5中，t2的公式为t2＝l/[r1*(d-d1)]；依次类推，若存在n排焊点，第n排的间隔时间tn＝l/{r1*[d-(n-1)*d1]}；

10、进一步的，所述r范围在5-100圈/秒；所述r1在0.1-5圈/秒；t为1-600秒；d1为0.5-5mm，l为0.2-5mm，其中d＞2d1；

11、一种圆柱全极耳电池离心激光焊装置，应用在上述激光焊装方法中，包括旋转电机、卷芯夹具和激光法发射器；所述卷芯夹具用于装配夹持待焊接的卷芯，所述卷芯夹具的末端设置楔形结构，所述楔形结构用于卡设集流盘；所述激光发射器固定在外部驱动装置上，所述激光发射器位于集流盘外侧；

12、进一步的所述卷芯的末端为揉平全极耳，所述集流盘卡设在揉平全极耳上，并由楔形结构卡设辅助固定。

13、进一步的，所述集流盘上设置有镂空条，所述镂空条以集流盘圆心为中心，呈等间距弧形条状；

14、本发明优化圆柱电池的焊接方法并配套对应装置，通过离心力将极耳甩到集流盘的下表面，使全极耳端面能够紧贴集流盘，两者紧密接触；再设定相应的转整个匹配的焊接速度，完成激光焊接；整体提升了焊接效率，避免了虚焊和焊点炸火，保护卷芯内部，提升生产制造的安全性。

技术特征：

1.一种圆柱全极耳电池离心激光焊装方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种圆柱全极耳电池离心激光焊装方法，其特征在于，所述s5中，t2的公式为t2＝l/[r1*(d-d1)]；依次类推，若存在n排焊点，第n排的间隔时间tn＝l/{r1*[d-(n-1)*d1]}。

3.根据权利要求1所述的一种圆柱全极耳电池离心激光焊装方法，其特征在于，所述r范围在5-100圈/秒；所述r1在0.1-5圈/秒；t为1-600秒；d1为0.5-5mm，l为0.2-5mm，其中d＞2d1。

4.一种圆柱全极耳电池离心激光焊装置，应用在上述激光焊装方法中，其特征在于，包括旋转电机(1、卷芯夹具(2和激光法发射器(4；所述卷芯夹具(2用于装配夹持待焊接的卷芯(5，所述卷芯夹具(1的末端设置楔形结构(3，所述楔形结构(3用于卡设集流盘(7；所述激光发射器(4固定在外部驱动装置上，所述激光发射器(4位于集流盘外侧。

5.根据权利要求4所述的一种圆柱全极耳电池离心激光焊装置，其特征在于，所述卷芯(5的末端为揉平全极耳(6，所述集流盘(7卡设在揉平全极耳(6上，并由楔形结构(3卡设辅助固定。

6.根据权利要求4所述的一种圆柱全极耳电池离心激光焊装置，其特征在于，所述集流盘(7上设置有镂空条(71，所述镂空条(71以集流盘(7圆心为中心，呈等间距弧形条状。

技术总结
本发明涉及圆柱型锂离子电池技术领域，尤其涉及一种圆柱全极耳电池离心激光焊装置及方法；卷芯夹具与旋转电机相连，旋转电机带动卷芯夹具和卷芯高速自转；激光发射器设置由外部可精准控制的驱动装置上，实现精准的上下往复运动；激光发射器固定在集流盘的边缘位置，随着集流盘的旋转，焊点形成一个圆形；依次重复，完成了整个集流盘的激光焊接；本发明优化圆柱电池的焊接方法并配套对应装置，通过离心力将极耳甩到集流盘的下表面，使全极耳端面能够紧贴集流盘，两者紧密接触；再设定相应的转整个匹配的焊接速度，完成激光焊接；整体提升了焊接效率，避免了虚焊和焊点炸火，保护卷芯内部，提升生产制造的安全性。

技术研发人员：汪云,麦秋华,杨琳
受保护的技术使用者：深圳市国钠科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12