一种电芯极耳超声波梯次焊接方法技术

本发明专利技术公开了一种电芯极耳超声波梯次焊接方法，用于多层叠加极耳的焊接，本方法包括以下步骤：步骤一.焊机焊头在焊接位置运动下移至极耳表面，将多层电芯极耳下压叠合在一起；步骤二.焊头的压力在1

【技术实现步骤摘要】
一种电芯极耳超声波梯次焊接方法


[0001]本专利技术涉及电池制造领域，特别涉及一种电芯极耳超声波梯次焊接方法。

技术介绍

[0002]在锂电行业，超声焊接技术运用比较成熟，但仍然存在一定的缺陷，例如，常规卷绕焊接过程中出现的极耳断裂现象，始终无法避免，对产品质量安全造成了一定的安全隐患。传统卷绕结构电芯极耳均为多极耳卷绕，卷成电芯后多层极耳堆叠，存在一定的高度，用超声焊接机进行超声焊接时，焊头运动到极耳表面，并通过一定的压力压实极耳，由焊接机换能器发出一定的振幅通过调幅杆传递到焊头上，由焊头在单位时间内，产生较高频率的纵向来回运动，在极耳表面产生一定的能量使极耳金属原子得失电子重新排列组合形成新的金属键以达到极耳物理融合效果。焊机过程中焊头接触极耳至压实极耳运动的距离为多层极耳高度，最上层极耳由水平位置的高点运动到压实位置的低点，由于焊头为多齿状态，接触压实的极耳表面较为柔软，下压时极耳牢牢的吸附在焊头焊齿上，焊齿接触极耳位置到电芯这段距离内的极耳处于紧绷状态，焊头在极耳表面发出高频震动，焊头有一定的压力使极耳紧密结合，电芯外侧极耳拉力达到极限，焊头外侧一排焊齿运动形成剪切力，焊齿位置部分的极耳极易被被切断；脱焊时，焊头能量减小焊头抬起并发出二次超声焊接，电芯外层极耳焊印区域完全断裂仅靠两侧连接部分连接，而焊头抬起时断裂极耳部分粘黏在焊头上，随着焊头的抬起，粘连的电芯外层极耳最终会被拉破断裂。公开号为CN216028882U的技术专利公开了一种电芯极耳焊接装置，包括电芯压紧组件以及极耳整形组件。电芯压紧组件包括背板和正压板，电芯设于所述背板和正压板之间，所述背板设有顶出件以使背板朝正压板移动。极耳整形组件包括用于压平电芯极耳的上压板，所述上压板设有焊槽以便于焊接多层电芯极耳。该技术的技术方案，针对电芯极耳与电池极性部件进行连接时易出现过焊、虚焊、炸点等不良现象，将电芯压紧在电芯压紧组件的背板和正压板之间，电芯极耳则由上压板压平，上压板设置焊槽方便多层极耳焊接，实现精准焊接，以改变电芯极耳导电过流的性能，改变电芯极耳超声波焊接、点焊、激光焊接等传统的连接方式，从而提升电池电化学性能。但该技术并不能解决现有技术中电芯极耳容易断裂的问题。

技术实现思路

[0003]现行的电芯极耳超声波焊接工艺在执行过程中容易造成电芯外层极耳断裂，为解决这些问题，本专利技术提供了一种可加强对电芯外层极耳保护，防止焊接过程中电芯外层极耳断裂的电芯极耳超声波梯次焊接方法。
[0004]本专利技术的目的技术方案如下：一种电芯极耳超声波梯次焊接方法，用于多层叠加极耳的焊接，本方法包括以下步骤：步骤一.焊机焊头在焊接位置运动下移至极耳表面，将多层电芯极耳下压叠合在一起；
步骤二.焊头的压力在1
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3psi时，焊机随即工作进行第一段焊接，此时焊机发出超声的振幅为设定振幅的5%
‑
10%，焊头压力达到触发值与焊接启动时间间隔小于0.01s；步骤三.焊头继续下压，压力达到40psi时，焊机进行第二段焊接，此时焊机发出超声的振幅为设定振幅的100%，焊头压力达到触发值与焊接启动时间间隔小于0.01s。
[0005]焊接压力控制，超声焊机在焊接时焊头的运动轨迹为两段，在第一段，焊头先下压到达极耳上方将极耳压向焊接支撑结构，此时极耳所承受的压力较小，不足以将极耳压紧，由压力衍生的摩擦力也较弱，不足以抗衡极耳与电芯间连接力，极耳外层在自身连接力，以及焊头发出的较弱振动的作用下，极耳发生较小的位移，向电芯方向移动，压焊所带来的应力形变减弱。也即，在第一段，由于焊头的压力较小，使得极耳不会被过早地压紧固定，极耳可以进行自适应调整位置，提早释放应力，避免最终被压紧固定后紧绷程度过高。在第二段，焊头再全部下压在极耳表面，此时极耳承受的压力为40psi，压力可将极耳压紧，压力衍生的摩擦力也可阻止极耳再发生移动，此时由于已经过第一段的自适应调整，极耳张力与第一段焊接后极耳张力基本相同，外层极耳所受张力与内层相同，焊接区域边缘不易出现断裂翘边现象。这一两段梯次焊接方式兼容性强，对于多层极耳均适用，且极耳层数多时焊接良率提升效果越明显。
[0006]作为优选，第一段焊接开始前的焊机焊头下压过程分为快速下压阶段和减速下压阶段，快速下压阶段始于焊头启动，终于焊头与极耳接触瞬间。在焊头接触极耳前快速下压，可缩短焊头无效工作时间，接触极耳后减速下压，更利于压力值的精确检测，从而稳定实施两段焊接过程。
[0007]作为优选，所述焊机上设有焊座，极耳叠放在焊座上，焊座上设有压力感应器。焊头挤压极耳时，压力通过极耳最终传导到焊座上，通过压力感应器的信号得以反映。
[0008]作为优选，所述焊机上设有位移传感器，所述焊头与位移传感器的输入端对应。焊头的压力检测通过焊头位移检测和焊头压力检测双重检测方式进行，用更多的信号参数作为焊头位置检测的参考依据，可更精准地控制焊头压力。
[0009]作为优选，所述位移传感器为霍尔式位移传感器。焊机焊头与电芯极耳接触后压力从零达到第一段焊接、第二段焊接设定的压力值时，焊头的位移较小，小位移更适合用霍尔式位移传感器进行检测。
[0010]作为另选，所述位移传感器为应变式位移传感器。应变式位移传感器也适合于小位移的检测。
[0011]作为优选，焊机焊头通过丝杆传动机构驱动，丝杆传动机构连接在一伺服电机的输出端。焊头在伺服电机和丝杆传动机构的驱动下可精确运动，确保两段焊接精确、稳定地实施。
[0012]作为另选，焊机焊头用电动缸驱动。电动缸也可确保两段焊接精确、稳定地实施且集成度更高，结构更紧凑。
[0013]本专利技术的有益效果是：改善焊接效果，提升超声焊接良品率。本专利技术采用两段焊接方式，用于极耳焊接时可减轻极耳拉伸，防止焊接过程中电芯外层极耳断裂，可加强对电芯外层极耳保护，提升超声焊接良品率。
附图说明
[0014]图1为本专利技术的执行流程图；图2为本专利技术中第一段焊接时的状态示意图；图3为本专利技术中第二段焊接时的状态示意图。
[0015]图中，1
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焊头，2
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焊座，3
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极耳。
具体实施方式
[0016]下面通过具体实施方式并结合附图对本专利技术作进一步描述。
[0017]实施例1：如图1至图3所示，一种电芯极耳超声波梯次焊接方法，用于多层叠加极耳的焊接，本方法基于超声波焊机，焊机上设有焊头1和焊座2，待焊接的极耳3叠放在焊座上，焊座2上设有压力感应器。所述焊机上还设有位移传感器，焊头1与位移传感器的输入端对应。所述位移传感器为霍尔式位移传感器。焊头1通过丝杆传动机构驱动，丝杆传动机构连接在一伺服电机的输出端。本方法实施前，需预先对焊头1的起始原点与焊座2顶面间距离H0进行标定，同时还对所焊极耳的单片厚度d进行测量。本方法包括以下步骤：步骤一.焊头1在焊接位置运动下移至最上层极耳3表面，将多层电芯极耳下压叠合在一起；步骤二.焊头的压力为2psi时，焊机随即工作进行本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电芯极耳超声波梯次焊接方法，用于多层叠加极耳的焊接，其特征是包括以下步骤：步骤一.焊机焊头在焊接位置运动下移至极耳表面，将多层电芯极耳下压叠合在一起；步骤二.焊头的压力在1
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3psi时，焊机随即工作进行第一段焊接，此时焊机发出超声的振幅为设定振幅的5%
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10%，焊头压力达到触发值与焊接启动时间间隔小于0.01s；步骤三.焊头继续下压，压力达到40psi时，焊机进行第二段焊接，此时焊机发出超声的振幅为设定振幅的100%，焊头压力达到触发值与焊接启动时间间隔小于0.01s。2.根据权利要求1所述的电芯极耳超声波梯次焊接方法，其特征是第一段焊接开始前的焊机焊头下压过程分为快速下压阶段和减速下压阶段，快速下压阶段始于焊头启动，终于...

【专利技术属性】
技术研发人员：殷习群，
申请(专利权)人：岳阳耀宁新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：