本发明专利技术提出一种用于将电池的集流体的多层铝箔焊接在对应件上的方法，其中，所述方法至少包括以下步骤：焊接步骤，在所述焊接步骤中，通过激光束将所述多层铝箔和沿所述多层铝箔的层叠方向处于所述多层铝箔下的对应件焊接而形成焊缝，其中，所述焊缝的沿所述焊缝形成时的进给方向的长度小于所述焊缝的横向于所述进给方向的宽度。本发明专利技术还涉及激光焊接系统、控制装置、计算机程序产品以及电池。本发明专利技术的优点在于：通过将焊接进给方向由传统焊缝的纵长方向改为窄短方向的特殊焊接轨迹，可以很方便的通过设置激光起光和收光处的能量缓升缓降来控制焊缝和箔材连接处的能量，从而降低熔合线上的裂纹。熔合线上的裂纹。熔合线上的裂纹。
【技术实现步骤摘要】
激光焊接方法、焊接系统、控制装置、程序产品和电池
[0001]本专利技术涉及一种用于将电池的集流体的多层铝箔焊接在对应件上的方法、一种激光焊接系统、一种用于激光焊接系统的控制装置、一种计算机程序产品和一种电池。本专利技术尤其涉及锂离子电池以及激光焊接领域。
技术介绍
[0002]由于锂离子电池相较于其他电池在各个方面的优异性，锂离子电池在各个领域的应用越来越广。
[0003]在锂离子电池中，正极包括由钴酸锂(或镍钴锰酸锂、锰酸锂、磷酸亚铁锂等)及铝箔组成的电流收集极，而负极包括由石墨化碳材料和铜箔组成的电流收集极。铝箔也用作正极的集流体。在此使用多层铝箔，以通过更多的层数获得更大的铝箔表面并从而在铝箔表面涂敷更多活性物质。为了制成电池，需要将多层铝箔与极柱有效连接。由于铝箔很薄，所以通常偏向于采用超声波焊接。但极柱的形状通常是不规则的，所以通常的做法是在铝箔和极柱之间增加一个转接片，其中，首先将多层铝箔和转接片通过超声波焊接连接，然后将不易形成焊接裂纹的转接片与极柱通过激光焊接连接。
[0004]但为了电芯的轻量化和超充，目前的需求是省去转接片，由此需要直接将多层铝箔与极柱焊接。但薄的铝箔在焊接过程中非常容易产生裂纹，尤其是在熔融区域的界面边缘处。这主要是因为：铝箔表面往往覆盖着Al2O3氧化层，该氧化层熔点和硬度都要远远高于母材纯铝，使得焊接过程中有部分氧化层来不及完全熔化并聚集在焊缝边缘，使得焊缝边缘硬度明显增加，从而容易开裂；铝箔厚度很薄，熔池热影响区附近的铝箔在高温作用下容易产生巨大变形，该过程产生的拉应力也会增加熔池开裂风险；焊接过程中激光能量输入带来的冷热不均和材料变形也会增加开裂风险。
[0005]此外，由于焊缝沿进给方向是长条形的，所以焊缝的熔池在垂直于进给方向的截面中为U形，也即熔池的边沿轮廓很陡峭，由此熔池边缘的铝箔变形严重，所产生的拉应力使得熔池熔合线极易产生连续裂纹。另一方面，焊缝沿着进给方向的长度较长，由此焊接热输入沿着激光束的进给方向不断累积，使得焊缝后段的变形越来越大，从而后段熔池开裂更加明显。
技术实现思路
[0006]本专利技术的目的在于提供一种用于将电池的集流体的多层铝箔焊接在对应件上的方法，使得能在焊接多层铝箔的情况下减少裂纹并提供高强度的优质焊缝。
[0007]根据本专利技术的第一方面，提供了一种用于将电池的集流体的多层铝箔焊接在对应件上的方法，其中，所述方法至少包括以下步骤：
[0008]焊接步骤，在所述焊接步骤中，通过激光束将所述多层铝箔和沿所述多层铝箔的层叠方向处于所述多层铝箔下的对应件焊接而形成焊缝，其中，所述焊缝的沿所述焊缝形成时的进给方向的长度小于所述焊缝的横向于所述进给方向的宽度。在此，“对应件”尤其
应理解为电池的要与多层铝箔焊接的任意构件。“层叠方向”尤其是理解为垂直于多层铝箔的伸展平面的方向，多层铝箔沿所述方向层叠。“沿所述多层铝箔的层叠方向处于所述多层铝箔下的对应件”尤其是理解为：对应件处于多层铝箔的最下层铝箔之下。“焊缝”尤其应理解为待焊接对象的由于焊接而发生固态
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液态以及液态
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固态转换的整个区域，而不是指激光束在多层铝箔上走过的轨迹。“所述焊缝形成时的进给方向”尤其应理解为在形成焊缝时激光束相对于待焊接对象、尤其是多层铝箔和对应件的进给方向。激光束相对于待焊接对象的进给有可能在待焊接对象固定不动的情况下仅由激光束沿进给方向的移动完成，也有可能由待焊接对象和激光束的组合进给运动完成，还有可能在激光束不动的情况下仅由待焊接对象沿进给方向的移动完成。“进给”尤其是理解为与激光束的振荡无关。
[0009]根据本专利技术的一个可选实施例，所述焊缝沿所述焊缝的宽度方向看是长条形的。“长条形”例如理解为长宽比为4:1以上的形状。
[0010]根据本专利技术的一个可选实施例，以所述激光束相对于所述多层铝箔的表面走过锯齿形的轨迹，用于形成所述焊缝。
[0011]根据本专利技术的一个可选实施例，以沿所述进给方向的扫描和所述激光束的横向于所述进给方向的振荡的组合来形成所述焊缝。所述振荡尤其是垂直于所述进给方向。
[0012]根据本专利技术的一个可选实施例，所述电池是锂离子电池。
[0013]根据本专利技术的一个可选实施例，所述对应件是所述电池的正极极柱。
[0014]根据本专利技术的一个可选实施例，所述焊缝的所述长度为2毫米至6毫米。
[0015]根据本专利技术的一个可选实施例，所述焊缝的所述宽度为20毫米至60毫米。
[0016]根据本专利技术的一个可选实施例，所述激光束的焦斑在所述多层铝箔上的平均移动速度为2米/秒以上。
[0017]根据本专利技术的一个可选实施例，就所述焊缝的长度方向而言，所述激光束的功率在所述焊缝的两端比在所述焊缝的中间低。在此，“两端”例如理解为：从所述焊缝的所述长度的最外端点出发，各占所述焊缝的所述长度的例如1/3或1/4的区域。
[0018]根据本专利技术的一个可选实施例，所述激光束的功率在所述焊缝的所述两端分别朝所述两端的端点线性下降。
[0019]根据本专利技术的一个可选实施例，所述焊接步骤以激光高频振荡连续扫描方式进行。
[0020]根据本专利技术的一个可选实施例，所述焊接步骤借助扫描振镜执行。
[0021]根据本专利技术的第二方面，提供了一种激光焊接系统，至少包括：用于产生激光束的激光装置；至少用于控制所述激光装置的控制装置；其中，所述激光焊接系统被配置成适于执行前述方法。
[0022]根据本专利技术的第三方面，提供了一种用于激光焊接系统的控制装置，其中，所述控制装置被配置成适于执行前述方法。
[0023]根据本专利技术的第四方面，提供了一种计算机程序产品，其中，所述计算机程序产品包括计算机程序指令，所述计算机程序指令在被处理器执行时实施前述方法。
[0024]根据本专利技术的第五方面，提供了一种电池，其中，所述电池的集流体的多层铝箔以前述方法焊接。
[0025]本专利技术的积极效果在于：通过采用激光束焊接进给方向由传统焊缝的纵长方向改
为窄短方向的特殊焊接轨迹，可以很方便的通过设置激光起光和收光处的能量缓升缓降来控制焊缝和箔材连接处的能量，从而降低熔合线上的裂纹。该焊接轨迹最终可以将熔池形状从“U形”优化成“V形”，释放了焊缝热影响区的应力，同时由于熔池上部开口变大，易于气体逸出，降低气孔率。
附图说明
[0026]下面，通过参看附图更详细地描述本专利技术，可以更好地理解本专利技术的原理、特点和优点。附图包括：
[0027]图1以示意性的局部剖视图示出了电池的一个示例。
[0028]图2示意性示出了激光焊接系统的一个示例。
[0029]图3示意性示出了焊缝的整体形状。
[0030]图4以对多层铝箔的俯视视角示意性示出了按传统方法的激光束轨迹。
[0031]图5以对多层铝箔的俯视视角示意性示出了按本专利技术的方法的激光束轨迹的一个示例。
[0032]图6示本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种用于将电池的集流体的多层铝箔(10)焊接在对应件(20)上的方法，其中，所述方法至少包括以下步骤：焊接步骤，在所述焊接步骤中，通过激光束(430)将所述多层铝箔(10)和沿所述多层铝箔(10)的层叠方向处于所述多层铝箔(10)下的对应件(20)焊接而形成焊缝(30)，其中，所述焊缝(30)的沿所述焊缝(30)形成时的进给方向(310)的长度(320)小于所述焊缝(30)的横向于所述进给方向(310)的宽度(330)。2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述焊缝(30)沿所述焊缝(30)的宽度方向看是长条形的；和/或以所述激光束(430)相对于所述多层铝箔(10)的表面走过锯齿形的轨迹(340)，用于形成所述焊缝(30)；和/或以沿所述进给方向(310)的扫描和所述激光束(430)的横向于所述进给方向(310)的振荡的组合来形成所述焊缝(30)。3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述电池是锂离子电池；和/或所述对应件(20)是所述电池的正极极柱。4.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述焊缝(30)的所述长度(320)为2毫米至6毫米；和/或所述焊缝(30)的所述宽度(330)为20毫米至60毫米；和/或所述激光束(...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘源，王伟宇，周春洋，F，
申请(专利权)人：通快中国有限公司，
类型：发明
国别省市：
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