电池极耳焊接方法及极耳结构与流程

1.本发明涉及电池技术领域，具体涉及一种电池极耳焊接方法及极耳结构。


背景技术：

2.动力电池一般包括两个及以上的电芯，电芯可以卷绕形成或者叠片形成，多个电芯装入电池外壳之前，通常需将多个电芯的极耳焊接在一起形成极耳组之后再与盖板上的极柱焊接，而极耳焊接是软包装锂电池生产工艺中的重点和难点。具体地，多个电芯的极耳焊接采用超声焊或激光焊，也即若干极耳之间是通过逐一的焊接先形成极耳组，再将极耳组与转接片焊接，转接片上设置有极柱焊接区，盖板上的极柱再焊接于该极柱焊接区。因此，这种极耳焊接方法需要进行多次焊接，不仅工艺复杂，而且，因为超声焊或者激光焊的高热点，极容易在焊接过程中造成极耳的焊接开裂或者极耳焊穿的缺陷。


技术实现要素：

3.为了克服现有技术的不足，本发明的目的之一在于提供一种电池极耳焊接方法，通过将导电外接件(可以是转接片或者极柱)与助焊片设于极耳组两侧，利用机械挤压的方式实现三者之间的贴合，再通过焊接或加热方式将助焊片、极耳与导电外接件熔合连接。
4.具体的，实现本发明目的之一的技术方案为：
5.一种电池极耳焊接方法，包括：
6.1)待焊组的形成：将助焊片、若干极耳以及导电外接件形成夹心结构，所述若干极耳位于助焊片与导电外接件之间，所述导电外接件形成有朝向所述极耳侧设置的第一凸起部以及位于所述第一凸起部两侧的第一连接部；
7.2)预焊组的形成：施压于所述助焊片的外侧面，以排除所述待焊组内部的空气，并形成具有凸起待焊区和非焊接区的预焊组；
8.所述外侧面为所述助焊片远离所述导电外接件的一侧；
9.3)预焊组的固接：对所述凸起待焊区进行熔合操作，以将预焊组的助焊片与若干极耳以及导电外接件形成固定整体。
10.本发明的目的之二在于提供一种电池极耳结构，包括由若干极耳形成的极耳组，以及，分设于极耳组两侧的夹持所述极耳组的助焊片以及导电外接件；
11.所述导电外接件具有朝向所述极耳组设置的第一凸起部以及位于所述第一凸起部至少一侧的第一连接部；
12.所述助焊片形成远离所述极耳组设置的凸起待焊区以及位于凸起待焊区至少一侧的非焊接区；
13.所述极耳组形成有被容纳于所述凸起待焊区凹面内的极耳凸台以及位于所述极耳凸台至少一侧的第二连接部；
14.所述凸起待焊区的表面至少部分形成有熔合区，以将所述助焊片与极耳组以及导电外接件固定；
15.且所述第一连接部、非焊接区、第二连接部区依次贴合。
16.本发明所提供的技术方案，相较于现有技术而言，至少具备如下有益效果：
17.通过机械施压的方式将助焊片、若干极耳与具有第一凸起部的导电外接件压实形成无空气间隙的预焊组，即使助焊片与极耳组以及导电外接件之间紧密贴合，再通过焊接的方式使得预焊组成为牢固的连接整体，极耳结构成型工艺流程简单；
18.且，不需要将多个极耳焊接固定成极耳组后再与导电外接件焊接，降低了极耳被焊接开裂或焊穿的风险；
19.同时，通过机械施压的方式，可实现助焊片与极耳之间、极耳与导电外接件之间的紧密贴合，能有效提高电池与外部用电设备之间电连接的可靠性和稳定性。
附图说明
20.图1为本发明实施例1所公开的电池极耳焊接方法的示意图之一；
21.图2为本发明实施例1所公开的电池极耳焊接方法的示意图之二；
22.图3为通过本发明实施例1制得的电池极耳结构。
23.其中，附图标号示意：
24.1－极耳结构；2－导电外接件；21－第一凸起部；3－极耳组；4－助焊片；41－凸起待焊区；42－非焊接区；43－过渡斜面；11－第一压块；12－压块；22－第一连接部、32－第二连接部。
具体实施方式
25.为了更好地理解和实施，下面将结合发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
26.在本发明的描述中，需要说明的是，若涉及术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，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。
27.在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“第一”、“第二”仅用于描述的目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性；术语“多个”是指两个或两个以上；术语“和/或”包括一个或多个相关联列出项目的任何组合和所有组合。特别地，提到“该/所述”对象或“一个”对象同样旨在表示可能的多个此类对象中的一个。
28.除非另有定义，本发明所使用的所有的技术和科学术语与属于本技术的技术领域的技术人员通常理解的含义相同；本发明中在申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本技术；本发明的说明书和权利要求书及上述附图说明中的术语“包括”和“具有”以及它们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。
29.进一步地，本发明的描述中，需要理解的是，所提及的“上”、“下”、“内”、“外”等方位词是以附图所示的角度来进行描述的，不应理解为对具体实施例的限定。还需要理解的是，在上下文中，当提到一个元件或特征连接在另外元件(一个或多个)“上”、“下”、或者“内”、“外”时，其不仅能够直接连接在另外(一个或多个)元件“上”、“下”或者“内”、“外”，也可以通过中间元件间接连接在另外(一个或多个)元件“上”、“下”或者“内”、“外”。
30.实施例1
31.本发明实施例1所公开的电池极耳焊接方法，包括如下步骤：
32.1)待焊组的形成：将厚度为0.1
㎜
的助焊片4、由50个极耳片形成的厚度为2mm的极耳组以及形成有第一凸起部21的导电外接件2形成为夹心结构，也即是：助焊片4与导电外接件2设置于若干极耳所形成的极耳组3两侧；
33.具体为：将50个极耳依次沿形成有第一凸起部21的导电外接件2的厚度方向依次设置，具体为设置于第一凸起部21的凸起侧，再将助焊片4张紧，可以为手动张紧，也可机械张紧，在此并不对张紧力的具体张紧方式和张紧力，然后在保持张紧的状态下，将助焊片4覆盖于最外侧的极耳一侧，该最外侧的极耳为远离导电外接件2的极耳；
34.助焊片张紧前和/或张紧后的长度大于等于所述极耳的长度，宽度大于等于所述极耳的宽度；
35.实际操作时，可根据助焊片的厚度和外观平整状态调整张紧力，只要能使助焊片覆盖于极耳组一侧即可；
36.2)预焊组的形成：施压于所述助焊片4的外侧面，以排除所述待焊组内部的空气，并形成具有凸起待焊区41和非焊接区42的预焊组；
37.施压于助焊片4的外侧面具体包括：在保持所覆盖的助焊片4为张紧的状态下，从助焊片4的外侧面施压于导电外接件2的第一凸起部21，具体为采用压块12以面接触的方式实施按压，维持压力f1为500n，并按压1s，以使得该助焊片4形成对应于第一凸起部21的凸起待焊区41；
38.然后，在维持压块12压力的前提下，对位于该凸起待焊区41两侧的非焊接区42也即非焊区施压，具体为以从凸起待焊区41至非焊接区42端侧的方向以压力f2进行单向且重复的刮压，具体采用两具有第一斜面的第一压块11进行刮压，且刮压2次，以排除待焊组内部的空气，也即，保证助焊片4与极耳组之间，极耳组与导电外接件2之间、形成为极耳组的若干极片彼此之间均能紧密贴合；f2的大小可以与f1相同；
39.因助焊片4形成的凸起待焊区41与非焊接区42之间通过连接斜面43过渡，故采用具有第一斜面的第一压块11，可以通过第一斜面与连接斜面43的配合，实现对非焊接区42的平整刮压，保证助焊片4、极耳组3与导电外接件2之间形成紧密接触，也即是，通过持续施压，保证充分排除由三者所形成的预焊组之间的空气，使得助焊片4、极耳组3和导电外接件2紧密贴合形成整体；
40.3)预焊组的焊接：对所述凸起待焊区41进行超声焊熔合，以将预焊组的助焊片4与极耳组3以及导电外接件2形成固定整体。
41.所述凸起焊接区上形成的焊印面积s为2.2
㎜
＊25
㎜
的矩形焊面，在该矩形焊面上形成均匀的阵列形式的焊印。焊印表现为凸起。当然，焊印还可以是其它形状，焊印面积大于50
㎜2即可。
42.前述提及的助焊片3是铜片，当然，也可是铝片，其厚度控制在0.1－0.2mm即可。极耳组3的极耳数量并不限定于该实施例提及的50个。
43.在其它实施例中，控制前述提及的施压于助焊片的压力f1为500－2000n，施压时间为1－10s范围内即可。对非焊接区施压的压力f2可同于f1，具体刮压次数可以根据助焊片的表面平整度、厚度调整。
44.实施例2
45.该实施例2公开了一种采用实施例1所述的焊接方法所形成的极耳结构1，如图3所示，该极耳结构1包括具有第一凸起部21的导电外接件2，设于该第一凸起部21凸起侧的极耳组3，该极耳组3包括若干叠置的极耳，极耳数量为50，具体根据电池容量规格设计而定，以及，设于极耳组3一侧的具有凸起待焊区41的助焊片4。也即是：助焊片4、极耳组3与导电外接件2之间形成夹心结构。
46.所述第一凸起部41呈空心设置，其截面呈梯形，且梯形的斜边与直边的夹角为100
°
，该截面为平行于第一凸起部21两侧的第一连接部22延伸方向的截面，延伸方向如图3中剪头所指向，该第一凸起部41沿其中轴线方向的高度为5mm，其面积占导电外接件2面积的20％。当然，第一凸起部41的截面也可呈矩形设置。
47.当然，所述第一凸起部41亦可呈实心设置，其截面同样可以是梯形或者矩形。
48.所述导电外接件2具有位于所述第一凸起部21两侧的第一连接部22；所述助焊片4形成远离所述极耳组3设置的凸起待焊区41以及位于凸起待焊区41至少一侧的非焊接区42；
49.所述极耳组3具成有被容纳于所述凸起待焊区41凹面内的极耳凸台31以及位于所述极耳凸台31两侧的第二连接部32；
50.所述第一凸起部21、所述凸起待焊区41与所述极耳凸台31的中轴线重合；凸起待焊区41的表面至少部分形成有熔合区，以将所述助焊片4与极耳组3以及导电外接件2固定；且所述非焊接区42、第一连接部22、第二连接部32依次贴合。
51.即，本实施例2的电池极耳结构，通过对助焊片的熔合区进行操作实现助焊片、极耳组以及导电外接件三者所形成的夹心结构的固定。
52.实施例3
53.本发明实施例3所公开的电池极耳焊接方法，包括如下步骤：
54.1)待焊组的形成：将厚度为0.1
㎜
的助焊片4、由50个极耳片行程的厚度为2mm的极耳组以及形成有第一凸起部21的导电外接件2形成为夹心结构，也即是：助焊片4与导电外接件2设置于若干极耳所形成的极耳组3两侧；
55.具体为：先将50个极耳依次叠置形成极耳组3后，将极耳组3设于第一凸起部21的凸起侧；再将助焊片4张紧，并在保持张紧的状态下，将助焊片4覆盖于最极耳组远离导电外接片21的一侧；
56.2)预焊组的形成：施压于所述助焊片4的外侧面，以排除所述待焊组内部的空气，并形成具有凸起待焊区41和非焊接区42的预焊组；
57.施压于助焊片4的外侧面具体包括：在保持所覆盖的助焊片4为张紧的状态下，从助焊片4的外侧面施压于导电外接件2的第一凸起部21，具体为采用压块12以压力值为f1的力通过面接触的方式实施按压，f1的值为1000n，并按压1s，以使得该助焊片4形成对应于第一凸起部21的凸起待焊区41；
58.然后，在维持压块12压力保持为f1的前提下，对位于该凸起待焊区41两侧的非焊接区42也即非焊区施压，具体为以从凸起待焊区41至非焊接区42端侧的方向以f2的力进行单向且重复的辊压，具体采用辊筒，辊压次数2次，以保证助焊片4与其内侧的极耳组3之间、极耳组3与导电外接件2之间、形成为极耳组3的若干极片彼此之间均能紧密贴合；
59.3)预焊组的焊接：对所述凸起待焊区41进行激光焊接熔合，以将预焊组的助焊片4与极耳组3以及导电外接件2形成固定整体。
60.所述凸起焊接区上形成的焊印面积s大于50
㎜2，具体为2.2
㎜
＊25
㎜
的矩形焊面。
61.实施例4
62.实施例4为采用实施例3所公开的焊接方法制得的极耳结构，具体结构同实施例2所描述的，在此不再限定。
63.实施例5
64.本发明实施例5所公开的电池极耳焊接方法，其具体步骤同实施例1，不同之处在于：
65.步骤2)中从助焊片4的外侧面施压于导电外接件2的第一凸起部21，具体为采用压块12以压力值为f1的力通过面接触的方式实施按压，f1的值为2000n，并按压1s。
66.实施例6
67.实施例6为采用实施例4所公开的焊接方法制得的极耳结构，具体结构同实施例2所描述的，在此不再限定。
68.对由实施例2、实施例4和实施例6的电池极耳结构使用晶相显微镜观测焊接后的内部气孔及断层占比，同时，对电池极耳结构进行目测外观测试，极耳无开裂或熔穿缺陷，并进行剥离强度测试，同时与对比例的电池极耳结构进行测试比对。具体的，采用mts/sanscmt2000万能拉力机，拉力角度为180
°
，拉力速度为20mm/min。
69.上述各实施例中提及的导电外接件均为转接片，当然，也可以为极柱。
70.对于本发明所公开的焊接方法，其施压操作可以是辊压，也可以是刮压，或者按压，也可以是三种具体施压方式的一种以上。
71.具体的，对比例1的电池极耳结构为：先将0.1mm助焊片4、50个极耳片形成厚度为2
㎜
的极耳组、具有第一凸起部21的导电外接件2形成夹心结构，然后对助焊片4对应于第一凸起部21的位置进行激光焊操作，使得助焊片4、极耳组与导电外接件2之间形成焊接整体。
72.对比例2的电池极耳结构为：将50个极耳片通过超声焊接形成厚度为2
㎜
的极耳组，再通过激光焊与导电外接件焊接，以形成焊接整体。
73.将根据本发明实施例2、4和6所示的电池极耳结构与对比例1和2的电池极耳结构进行气孔和断层占比率以及剥离强度测试，具体实验测试数值如表1所示：
74.表1
75.76.从表1可以清晰地看出，本发明实施例所提供的电池极耳结构，相较于不施压直接对助焊片焊接形成的对比例1的电池极耳结构，在压制时间相同、极耳厚度相同的情况下，对由助焊片、极耳组以及导电外接件形成的预焊组结构施压压力越大，通过焊接形成的结构其气孔和断层占比越小，由此形成的极耳结构其剥离强度也相应的增大，也即焊接强度越好。
77.本发明相校于采用现有技术先焊接极耳片形成极耳组，再将极耳组焊接导电连接件以形成电池极耳结构的对比例2的而言，无需先焊接形成极耳组，而是通过压制并利用助焊片将极耳组与导电外接件焊接，简化了传统的极耳成型工艺，但还能达到相同于甚至高于现有技术的极耳焊接强度，极大地简化了极耳成型方法，以及极耳成型效率，尽可能地降低甚至减少了极耳焊穿或裂开的缺陷。
78.本发明所提供的电池极耳焊接方法，通过叠置形成助焊片与形成有第一凸起部的导电外接件夹持极耳组的夹心结构，再通过机械施压，尤其是通过持续性的机械施压操作，充分排除助焊片、极耳组以及导电外接件之间的空气，使三者形成紧密贴合的预焊整体，能保证最终所形成的极耳结构具有紧密的结合强度和稳定性；再通过对助焊片上的凸起待焊区41进行熔合而得到连接牢固的电池极耳结构。该电池极耳结构使得电芯与外部用电设备之间的电连接变得更为稳定和可靠。
79.本发明所提供的电池极耳焊接方法，省略了极耳组中对若干极耳的多次焊接，也省去了极耳组与导电外接件之间的单独焊接。整个极耳焊接的工艺流程得以极大简化，且也保证了极耳的焊接质量，稳定了电芯与盖板极柱之间的电连接性能。
80.对本领域的技术人员来说，可根据以上描述的技术方案以及构思，做出其它各种相应的改变以及形变，而所有的这些改变以及形变都应该属于本发明权利要求的保护范围之内。