一种液流电池塑料电极框的激光焊接方法技术

本申请涉及激光焊接领域，公开了一种液流电池塑料电极框的激光焊接方法，包括以下步骤：焊接选用半导体连续激光器、对红外透明材料、底层材料和焊接膜做脱脂去污处理、在无尘的环境中，将底层材料、焊接膜和红外透明材料依次叠加在一起并使用焊接夹具压紧，最后通过激光焊接。通过将底层材料、焊接膜和红外透明材料依次叠加在一起，焊接膜通过激光温度加热底层材料温度升高，激发焊接膜的黏性，使得两个塑料电极框融为一体，焊缝精密、牢固，不透气且不漏水，密封性能好，极大地减小了塑料电极框在焊接过程中产生的振动应力和热应力，延长塑料电极框的使用寿命，并且加工效率高。并且加工效率高。并且加工效率高。

【技术实现步骤摘要】
一种液流电池塑料电极框的激光焊接方法


[0001]本专利技术涉及激光焊接
，具体为一种液流电池塑料电极框的激光焊接方法。

技术介绍

[0002]液流电池储能技术具有环境友好、功率和能量可独立调节等特点，在大规模储能 系统中具有广阔的应用前景，目前已成功开发了全钒液流电池、铁铬液流电池和锌溴液流电池等技术，一套完整的液流电池储能系统，主要是由功率单元（电堆）、能量单元（电解液和电解液储罐）、电解液输送单元（管路、泵阀、传感器等）、电池管理系统等部分组成，其中功率单元决定系统功率的大小，而能量单元决定系统储能容量的大小两者相互独立，而构成电堆的基本单元是单电池，每个单电池由双极板、电极、电极框、焊接膜等多个部件串联在一起，为了保证电解液不发生渗漏，要求以上所有部件相接触的边缘之间不能有空隙，是密封良好的。
[0003]激光焊接是利用激光束优异的方向性和高功率密度等特性进行工作，通过光学系统将激光束聚焦在很小的区域内，在极短的时间内使被焊处形成一个能量高度集中的热源区，从而使被焊物熔化并形成牢固的焊点和焊缝。
[0004]现有技术中，液流电池的密封主要是采用氟橡胶线密封或面密封的方式，不仅成本高，而且可靠性差，橡胶老化后容易发生泄漏，而且液流电池使用寿命长至15年—25年，密封圈长期使用压合状态 会发生老化碎裂，因此需要找到一种新的方式把塑料电极框与塑料电极框牢牢固定在一起，提高产品密封质量及生产效率。

技术实现思路

[0005]针对现有技术的不足，本专利技术提供了一种液流电池塑料电极框的激光焊接方法，解决了现有液流电池的密封成本高，而且可靠性差，橡胶老化后容易发生泄漏的问题。
[0006]为实现以上目的，本专利技术通过以下技术方案予以实现：一种液流电池塑料电极框的激光焊接方法，包括以下步骤：步骤一：激光器焊接系统的选择，根据塑料对激光的投射与反射特性以及不同激光器的光束特点，焊接选用半导体连续激光器，波长在808～980nm，激光器为半导体连续焊接设备，使用PC控制三维工作台，被焊接工件作X,Y方向运动，焊接头作Z方向运动；步骤二：在无尘的环境中，将底层材料、焊接膜和红外透明材料依次叠加在一起，红外透明材料在上，底层材料在下，焊接膜置于两者之间；步骤三：激光焊接机发出红外激光，激光透过红外透明材料把能量集中在焊接膜上，焊接膜通过激光温度加热底层材料温度升高，熔化上层的焊接膜，激发焊接膜的黏性，使得两个塑料电极框融为一体；步骤四：激光器能量为连续激光器，在焊接开始及结束位置设置渐进渐出，具体工作由激光器和工作台配合完成，焊接开始段工作台加速，此时的能量逐渐升高至设定值，焊
接结束段或焊接过程中拐角处工作台会减速，此时能量会降低到一设定数值，以此来保证能量和速度的协调，工作台何时加速何时减速是由加速度决定的，加速度可通过工作台控制软件设定。
[0007]步骤五：冷却处理，关闭激光器。使焊接膜冷却并凝固。
[0008]优选的，步骤二可以使用焊接夹具压紧底层材料、焊接膜和红外透明材料优选的，所述步骤二之前可以将电极框、焊接膜和底层材料做脱脂去污处理，首先用三氯乙烯溶剂擦拭电极框、底层材料和焊接膜表面，脱脂处理后，放入处理液中浸渍，然后取出用冷水冲洗，蒸馏水洗净后晾干；优选的，所述处理液的质量比为Na2Cr2O7:H2SO4：H2O=1.7:30:20,H2SO4含量98%处理液温度控制在65～70℃，浸渍时间为0.1～2min。
[0009]优选的，所述步骤三中焊接膜采用SBS高弹性橡胶数树脂，所述红外透明材料的透光率为30%以上，所述底层材料的透光率在5%以下。
[0010]优选的，所述上层电极框和下层极电极框的相邻侧表面靠近边缘处带有流体分配流道，另一侧为不带流道的平面，并且电极框中部四周边缘的通孔相互叠合。
[0011]优选的，所述步骤五中电极框与焊接膜之间的焊接功率2～50W、焊接速度为2～20mm/s。
[0012]优选的，所述步骤五中材料的焊接情况取决于到达吸收性材料的激光束的能量，因此光线透射率越高对焊接就越有利，所述底层材料是塑料材质、金属材质其中的一种。
[0013]优选的，所述底层材料双极板四周边缘与通孔的四周边缘采用激光焊接进行密闭连接，所述红外透明材料电极框的四周边缘与底层材料电极框的四周边缘采用激光焊接进行密闭连接。
[0014]本专利技术提供了一种液流电池塑料电极框的激光焊接方法。具备以下有益效果：1、本专利技术通过将底层材料、焊接膜和红外透明材料依次叠加在一起并使用焊接夹具压紧，红外透明材料在上，底层材料在下，焊接膜置于两者之间，激光焊接机发出红外激光，激光透过红外透明材料把能量集中在焊接膜上，焊接膜通过激光温度加热底层材料温度升高，熔化上层的焊接膜，激发焊接膜的黏性，使得两个塑料电极框融为一体，焊缝精密、牢固，不透气且不漏水，密封性能好。
[0015]2、本专利技术作为一种非接触焊接，焊件表面无损伤，具有灵活的操控性，通过计算机软件控制激光、光纤输出激光，可焊接尺寸较小或外形复杂的制品，极大地减小了塑料电极框在焊接过程中产生的振动应力和热应力，延长塑料电极框的使用寿命，并且加工效率高。
附图说明
[0016]图1为本专利技术的材质叠加顺序示意图；图2为本专利技术的焊接后效果示意图。
具体实施方式
[0017]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他
实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0018]实施例：请参阅附图1－附图2，本专利技术实施例提供一种液流电池塑料电极框的激光焊接方法，包括以下步骤：步骤一：激光器焊接系统的选择，根据塑料对激光的投射与反射特性以及不同激光器的光束特点，焊接选用半导体连续激光器，波长在808～980nm，激光器为半导体连续焊接设备，使用PC控制三维工作台，被焊接工件作X,Y方向运动，焊接头作Z方向运动；步骤二：两个塑料电机框分别由红外透明材料和底层材料制成，将红外透明材料、底层材料和焊接膜做脱脂去污处理，首先用三氯乙烯溶剂擦拭外透明材料、底层材料和焊接膜表面，脱脂处理后，放入处理液中浸渍，然后取出用冷水冲洗，蒸馏水洗净后晾干；处理液的质量比为Na2Cr2O7:H2SO4：H2O=1.7:30:20,H2SO4含量98%处理液温度控制在65～70℃，浸渍时间为1～2min。
[0019]焊接膜采用SBS高弹性橡胶数树脂，所述红外透明材料的透光率为30%以上，所述底层材料的透光率在5%以下。
[0020]步骤三：在无尘的环境中，将底层材料、焊接膜和红外透明材料依次叠加在一起并使用焊接夹具压紧，红外透明材料在上，底层材料在下，焊接膜置于两者之间；步骤四：激光焊接机发出红外激光，激光透过红外透明材料把能量集中在焊接膜上，焊接膜通过激光温度加热底层材料温度升高，熔化上层的焊接膜本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种液流电池塑料电极框的激光焊接方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一：激光器焊接系统的选择，根据塑料对激光的投射与反射特性以及不同激光器的光束特点，焊接选用半导体连续激光器，波长在808～980nm，激光器为半导体连续焊接设备，使用PC控制三维工作台，被焊接工件作X,Y方向运动，焊接头作Z方向运动；步骤二：在无尘的环境中，将底层材料、焊接膜和红外透明材料依次叠加在一起，红外透明材料在上，底层材料在下，焊接膜置于两者之间；步骤三：激光焊接机发出红外激光，激光透过红外透明材料把能量集中在焊接膜上，焊接膜通过激光温度加热底层材料温度升高，熔化上层的焊接膜，激发焊接膜的黏性，使得两个塑料电极框融为一体；步骤四：激光器能量为连续激光器，在焊接开始及结束位置设置渐进渐出，具体工作由激光器和工作台配合完成，焊接开始段工作台加速，此时的能量逐渐升高至设定值，焊接结束段或焊接过程中拐角处工作台会减速，此时能量会降低到一设定数值，以此来保证能量和速度的协调，工作台何时加速何时减速是由加速度决定的，加速度可通过工作台控制软件设定；步骤五：冷却处理，关闭激光器。2.根据权利要求1所述的一种液流电池塑料电极框的激光焊接方法，其特征在于：所述步骤二之前可以将电极框、焊接膜和底层材料做脱脂去污处理，首先用三氯乙烯溶剂擦拭电极框、底层材料和焊接膜表面，脱脂处理后，放入处理液中浸渍，然后取出用冷水冲洗，蒸馏水洗净后晾干。3.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：王云鹏，
申请(专利权)人：苏州西比科光电有限公司，
类型：发明
国别省市：