一种电池极耳连续焊接装置及方法与流程

1.本发明涉及动力电池技术领域，具体涉及一种电池极耳连续焊接装置及方法。


背景技术：

2.随着新能源汽车的逐步普及，动力电池作为新能源汽车的核心零部件，其质量高低直接影响着新能源汽车的品质。锂离子电池在生产制造过程中，需要对极耳进行焊接处理，多层极耳的焊接质量是电池制造过程中的关键管控因素之一。同时，缩短电芯极耳焊接时间，提高生产速度，也是锂电池生产制造过程中降低成本的一个重要手段。
3.目前，市场对大功率、快充性能电池的需求越来越强烈，这也对电芯的设计提出了新的要求，需要电芯具有较大的极耳和更大的焊印面积来作为过流能力的支撑。针对这种大焊印的需求，传统的焊接方式是使用超声波垂直焊接，在焊印面积超过一定大小后，就需要进行两次或多次的焊接来拼凑出更大的焊印。现有的焊接方式不仅效率低，而且多次焊接更容易发生极耳撕裂、振动产尘等品质缺陷。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种电池极耳连续焊接装置及方法，该焊接装置及方法能够解决现有技术中的不足，不仅实现多层极耳的连续、高速焊接，极大地提高了焊接效率和焊接质量的一致性，还降低了粉尘的产生，提高了电池产品的安全性能。
5.为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：
6.在本发明的第一方面，公开了一种电池极耳连续焊接装置。
7.该装置包括：
8.电芯输送单元，用于输送裸电芯；
9.极耳预处理单元，用于对裸电芯的多层极耳进行焊接前预处理，使相应位置处的各极耳相互之间紧密贴合；
10.极耳焊接单元，用于采用超声波滚动焊接方式对预处理后的多层极耳进行焊接处理。
11.进一步的，所述裸电芯通过将正极片、负极片和隔膜依次叠片或卷绕或热复合形成。
12.进一步的，所述裸电芯的每个正极极片上均设置有正极极耳，各个正极极耳的位置相互重合；
13.所述裸电芯的每个负极极片上均设置有负极极耳，各个负极极耳的位置相互重合。
14.进一步的，所述极耳焊接单元采用超声波焊接机，包括焊轮；
15.所述焊轮的线速度和所述裸电芯的传送速度相同。
16.进一步的，所述极耳预处理单元包括多组滚轮，通过多组滚轮将散开的极耳贴合到一起后送入所述极耳焊接单元的焊轮内；或者，通过可移动的夹具将极耳压合后送入所
述极耳焊接单元的焊轮内；
17.所述可移动的夹具包括用于压合极耳的夹具以及用于带动所述夹具移动的移动机构；
18.所述移动机构的速度和所述裸电芯送入所述极耳焊接单元的焊轮内的速度相同。
19.进一步的，所述极耳焊接单元采用连续滚动焊接的方式；
20.所述焊轮在传递超声波的同时连续转动；
21.所述焊轮间歇抬起、用于避开非焊接区域，或者保持闭合状态进行连续焊接。
22.进一步的，所述焊轮的速度和所述滚轮的速度相同。
23.在本发明的第二方面，公开了一种电池极耳连续焊接方法。
24.该方法包括：
25.s1、对裸电芯的多层极耳进行焊接前预处理，使相应位置处的各极耳相互之间紧密贴合。具体地说，所述裸电芯通过将正极片、负极片和隔膜依次叠片或卷绕或热复合形成。调整裸电芯各个正极极耳的位置，使裸电芯各个正极极耳的位置相互重合，各个正极极耳相互之间紧密贴合；调整裸电芯各个负极极耳的位置，使裸电芯各个负极极耳的位置相互重合，各个负极极耳相互之间紧密贴合。
26.s2、采用超声波滚动焊接方式对预处理后的多层极耳进行焊接处理。具体地说，超声波焊机采用连续滚动焊接的方式对预处理后的多层极耳进行焊接处理，超声波焊机的焊轮在传递超声波的同时连续转动，焊轮间歇抬起、用于避开非焊接区域，或者焊轮保持闭合状态进行连续焊接。
27.和现有技术相比，本发明的优点为：
28.(1)本发明通过将裸电芯输送、极耳预处理和超声波滚动焊接相结合，能够使裸电芯的极耳匀速、稳定的传送至超声波焊机的滚焊焊轮啮合区域，从而不仅实现多层极耳的连续、高速焊接，极大地提高了焊接效率和焊接质量的一致性，还降低了粉尘的产生，提高了电池产品的安全性能。本发明突破了超声波传统垂直焊接方式的局限性，实现了更大焊印的连续焊接，同时极大地提高了极耳焊接效率，降低了极耳撕裂、振动产尘等品质缺陷。
29.(2)传统的极耳焊接方式是将产品送入焊接位置后，焊轮下压，焊接完成后焊轮提升，产品移出，每个动作独立，依次进行。如果想要提高焊接效率，需要通过移动超声波焊接机，在产品输送的过程中同时完成焊轮下压、焊接和提升，并且需要在很短的时间内恢复到初始位置，重新进行下一次的循环。此方式需要的空间非常大，对移动机构的刚性要求极高，经济性很差。本发明提供的方案直接省去了焊轮上下的时间，同时在产品移动的过程中同步完成焊接，大大减少了焊接时间，使多层极耳的焊接效率提高2倍以上。
附图说明
30.图1是本发明针对两端出极耳电芯的极耳焊接步骤示意图；
31.图2是本发明针对两端出极耳电芯单层拼接方案的极耳焊接示意图；
32.图3是本发明针对两端出极耳电芯多层拼接方案的极耳焊接示意图；
33.图4是本发明中极耳焊接单元的轴侧视图；
34.图5是两端出极耳电芯单层拼接方案的极耳焊接时的极耳焊接单元的主视图；
35.图6是两端出极耳电芯多层拼接方案的极耳焊接时的极耳焊接单元的主视图；
36.图7是本发明中极耳焊接单元焊接部分的放大视图。
37.其中：
38.101、裸电芯，111、极耳焊接完成后的电芯，200、电芯输送单元，210、第一输送机构，220、第二输送机构，301、焊轮，450、移动机构，451、夹具，500、极耳焊接单元。
具体实施方式
39.下面结合附图对本发明做进一步说明：
40.在本发明的第一方面，公开了一种电池极耳连续焊接装置。
41.该装置包括：电芯输送单元以及分别设置在电芯输送单元两侧的极耳预处理单元和极耳焊接单元。其中，电芯输送单元，用于将裸电芯有序放置在带有定位功能的输送带上，输送带匀速移动，将裸电芯传送至下一工序。通过机械手、机器人自动放置或者人工手动放置的方式来将裸电芯放置在输送带上。极耳预处理单元，用于对裸电芯的多层极耳进行焊接前预处理，使相应位置处的各极耳相互之间紧密贴合，预处理结束后的裸电芯进入到极耳焊接单元的焊轮啮合位置处。极耳焊接单元，用于采用超声波滚动焊接方式对预处理后的多层极耳进行焊接处理，从而得到极耳焊接后的电芯。
42.在一些实施例中，所述裸电芯制备单元，用于将正极片、负极片和隔膜依次叠片或卷绕或热复合形成裸电芯。
43.在一些实施例中，所述裸电芯的每个正极极片上均设置有正极极耳，各个正极极耳的位置相互重合；所述裸电芯的每个负极极片上均设置有负极极耳，各个负极极耳的位置相互重合。
44.在一些实施例中，所述电芯输送单元采用皮带传动机构或磁悬浮输送线，但并不限于这两种传送机构，也可以采用其他传送机构，只要能够实现电芯的输送即可。
45.在一些实施例中，所述电芯输送单元包括第一输送机构210和第二输送机构220。通过设置两个输送机构，将裸电芯放置在二者之间进行传送，通过上下夹紧电芯也能够实现电芯的定位，保证传送轨迹的准确性。
46.在一些实施例中，所述极耳焊接单元采用超声波焊接机，包括焊轮；所述焊轮的线速度和所述裸电芯的传送速度相同。
47.在一些实施例中，所述极耳预处理单元包括多组滚轮，通过多组滚轮将散开的极耳贴合到一起后送入所述极耳焊接单元的焊轮内。多组滚轮的方式是通过滚轮间距的逐步缩小，保持和焊轮同样的速度，逐步将多层极耳压合在一起，然后送入焊轮。
48.或者，通过可移动的夹具将极耳压合后送入所述极耳焊接单元的焊轮内；所述可移动的夹具包括用于压合极耳的夹具以及用于带动所述夹具移动的移动机构；所述移动机构的速度和所述裸电芯送入所述极耳焊接单元的焊轮内的速度相同。因为电芯输送单元的输送带是匀速移动不停的，所以移动机构用于在夹具将多层极耳夹紧使其贴合送入焊轮的过程中，保证夹紧机构和输送带上的电芯的同步移动，保证焊接过程中极耳和焊轮的相对静止，避免发生极耳撕裂或褶皱缺陷。
49.在一些实施例中，所述极耳焊接单元采用连续滚动焊接的方式；所述焊轮在传递超声波的同时连续转动；所述焊轮间歇抬起、用于避开非焊接区域，或者保持闭合状态进行连续焊接。所述焊轮的速度和所述滚轮的速度相同。
50.在一些实施例中，在超声波滚动焊接方式中，正极极耳的焊接和负极极耳的焊接可以分别使用两台不同的焊机，两台焊机分别布置在输送线前后不同工位。
51.在一些实施例中，在超声波滚动焊接方式中，可以在极耳上下同时布置两组超声波焊轮301同时进行极耳焊接，也可以在极耳上下某一侧布置一组超声波焊轮301，另一侧以无超声滚轮进行焊接。
52.在本发明的第二方面，公开了一种电池极耳连续焊接方法。
53.该方法包括：
54.s1、对裸电芯的多层极耳进行焊接前预处理，使相应位置处的各极耳相互之间紧密贴合。具体地说，裸电芯通过将正极片、负极片和隔膜依次叠片或卷绕或热复合形成。调整裸电芯各个正极极耳的位置，使裸电芯各个正极极耳的位置相互重合，各个正极极耳相互之间紧密贴合；调整裸电芯各个负极极耳的位置，使裸电芯各个负极极耳的位置相互重合，各个负极极耳相互之间紧密贴合。
55.s2、采用超声波滚动焊接方式对预处理后的多层极耳进行焊接处理。具体地说，超声波焊机采用连续滚动焊接的方式对预处理后的多层极耳进行焊接处理，超声波焊机的焊轮在传递超声波的同时连续转动，焊轮间歇抬起、用于避开非焊接区域，或者焊轮保持闭合状态进行连续焊接。
56.图1表示本发明针对两端出极耳电芯的极耳焊接步骤示意图，该焊接步骤包括：对极耳进行预处理，将松散的多层极耳进行贴合，焊接负极，焊接正极，图1中的四组图分别对应来料裸电芯、极耳预处理、负极焊接、正极焊接四种状态。
57.图2表示本发明针对两端出极耳电芯单层拼接方案的极耳焊接示意图，在该图中，可以同时完成两个裸电芯的左侧的单电芯、中间的双电芯、右侧的单电芯三个位置的极耳焊接。针对如图2所示的两端出极耳电芯单层拼接方案的极耳焊接时，可以采用如图5所示的方式来实现三组焊印的同时高效焊接。
58.图3表示本发明针对两端出极耳电芯多层拼接方案的极耳焊接示意图，在该图中，可以同时完成四个裸电芯的左侧的两层电芯、中间的四层电芯、右侧的两层电芯三个位置的极耳焊接。针对如图3所示的两端出极耳电芯多层拼接方案的极耳焊接时，可以采用如图6所示的方式来实现三组焊印的同时高效焊接。
59.图4是本发明中极耳焊接单元的轴侧视图。从图4可以看出，本发明所述的装置包括电芯输送单元、极耳预处理单元和极耳焊接单元。如图7所示，移动机构450在夹具451将多层极耳夹紧使其贴合送入焊轮的过程中，保证夹具和输送带上的电芯同步移动。电芯输送单元设置在中间，在电芯输送单元两侧分别设置极耳预处理单元、极耳焊接单元。
60.以上所述实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

技术特征：
1.一种电池极耳连续焊接装置，其特征在于，该装置包括：极耳预处理单元，用于对裸电芯的多层极耳进行焊接前预处理，使相应位置处的各极耳相互之间紧密贴合；极耳焊接单元，用于采用超声波滚动焊接方式对预处理后的多层极耳进行焊接处理。2.根据权利要求1所述的电池极耳连续焊接装置，其特征在于，所述裸电芯，通过将正极片、负极片和隔膜依次叠片或卷绕或热复合形成。3.根据权利要求1所述的电池极耳连续焊接装置，其特征在于，所述裸电芯的每个正极极片上均设置有正极极耳，各个正极极耳的位置相互重合；所述裸电芯的每个负极极片上均设置有负极极耳，各个负极极耳的位置相互重合。4.根据权利要求1所述的电池极耳连续焊接装置，其特征在于，该装置还包括电芯输送单元，所述电芯输送单元用于输送裸电芯，将裸电芯从所述极耳预处理单元输送至所述极耳焊接单元。5.根据权利要求1所述的电池极耳连续焊接装置，其特征在于，所述极耳焊接单元采用超声波焊接机，包括焊轮；所述焊轮的线速度和所述裸电芯的传送速度相同。6.根据权利要求5所述的电池极耳连续焊接装置，其特征在于，所述极耳预处理单元包括多组滚轮，通过多组滚轮将散开的极耳贴合到一起；或者，通过可移动的夹具将极耳压合后送入所述极耳焊接单元的焊轮内；所述可移动的夹具包括用于压合极耳的夹具以及用于带动所述夹具移动的移动机构；所述移动机构的速度和所述裸电芯送入所述极耳焊接单元的焊轮内的速度相同。7.根据权利要求5所述的电池极耳连续焊接装置，其特征在于，所述极耳焊接单元采用连续滚动焊接的方式；所述焊轮在传递超声波的同时连续转动；所述焊轮间歇抬起、用于避开非焊接区域，或者保持闭合状态进行连续焊接。8.根据权利要求6所述的电池极耳连续焊接装置，其特征在于，所述焊轮的速度和所述滚轮的速度相同。9.一种电池极耳连续焊接方法，其特征在于，该方法包括：s1、对裸电芯的多层极耳进行焊接前预处理，使相应位置处的各极耳相互之间紧密贴合；s2、采用超声波滚动焊接方式对预处理后的多层极耳进行焊接处理。10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述裸电芯，通过将正极片、负极片和隔膜依次叠片或卷绕或热复合形成；所述对裸电芯的多层极耳进行焊接前预处理，使相应位置处的各极耳相互之间紧密贴合，包括：调整裸电芯各个正极极耳的位置，使裸电芯各个正极极耳的位置相互重合，各个正极极耳相互之间紧密贴合；调整裸电芯各个负极极耳的位置，使裸电芯各个负极极耳的位置相互重合，各个负极极耳相互之间紧密贴合；所述采用超声波滚动焊接方式对预处理后的多层极耳进行焊接处理，包括：
超声波焊机采用连续滚动焊接的方式对预处理后的多层极耳进行焊接处理，超声波焊机的焊轮在传递超声波的同时连续转动，焊轮间歇抬起、用于避开非焊接区域，或者焊轮保持闭合状态进行连续焊接；所述裸电芯的极耳焊接前预处理完成后，通过电芯输送单元输送至超声波焊机处进行极耳焊接。

技术总结
本发明涉及一种电池极耳连续焊接装置及方法。该装置包括：电芯输送单元，用于输送裸电芯；极耳预处理单元，用于对裸电芯的多层极耳进行焊接前预处理，使相应位置处的各极耳相互之间紧密贴合；极耳焊接单元，用于采用超声波滚动焊接方式对预处理后的多层极耳进行焊接处理。该焊接装置及方法能够解决现有技术中的不足，实现了多层极耳的连续、高速焊接，极大地提高了焊接效率和焊接质量的一致性，同时降低了粉尘的产生，提高了电池产品的安全性能。提高了电池产品的安全性能。提高了电池产品的安全性能。


技术研发人员：朱大超 郝鹏杰
受保护的技术使用者：合肥国轩高科动力能源有限公司
技术研发日：2023.06.07
技术公布日：2023/8/28