铜采样端子与铝极耳的焊接方法、电池与流程

1.本发明涉及电池技术领域，具体涉及一种铜采样端子与铝极耳的焊接方法、电池。


背景技术：

2.随着新能源汽车市场的不断扩大，锂电池的使用场景也不断得到拓展。软包锂电池作为常用的动力锂电池的一种，指的是锂离子电池上的一层聚合物外壳(例如铝塑膜包装)。软包锂电池具有安全性能好、体积小、重量轻、高能量等优点，适用于新能源汽车的应用场景。
3.在软包锂电池中，采样柔性电路板(flexible printed circuit，简称fpc)上的采样端子需要与软包电芯的极耳电连接，以便于对电芯的温度、电流、电压等信息进行采集，这对软包锂电池在测试和使用过程中，具有非常重要的意义。
4.然而，传统的焊接方法仅能对镍制采样端子与铜极耳进行焊接，无法对铜制采样端子与铝极耳进行可靠焊接，加大了软包锂电池的设计难度，提升了软包锂电池的制造难度。


技术实现要素：

5.本发明的目的是提供了一种铜采样端子与铝极耳的焊接方法、电池，利用激光对搭接在一起的铜采样端子与铝极耳进行焊接，实现了铜采样端子与铝极耳的可靠焊接，在保证了焊接质量的前提下，提升了电池的生产效率，降低了电池的设计难度与制造难度。
6.为实现上述目的，本发明提供了一种铜采样端子与铝极耳的焊接方法，包括：将铝极耳放置在夹具上，并将铜采样端子放置到所述铝极耳上；所述铜采样端子与所述铝极耳部分重叠；控制所述夹具对所述铜采样端子与所述铝极耳之间的重叠部分进行夹持固定；控制激光焊接头发射激光照射所述铜采样端子，按照预设的焊缝路径对所述铜采样端子与所述铝极耳进行焊接；所述焊缝路径位于所述铜采样端子与所述铝极耳之间的重叠部分。
7.本发明还提供了一种电池，包括：电芯、铜采样端子以及铝极耳，所述铝极耳固定在所述的电芯上，且所述铝极耳与所述电芯电连接；所述铜采样端子与所述铝极耳采用上述的焊接方法进行焊接。
8.本发明实施例中，提供了一种对铜采样端子与铝极耳进行焊接的方法，在焊接时，先将铝极耳放置在夹具上，并将铜采样端子放置到所述铝极耳上；所述铜采样端子与所述铝极耳部分重叠；然后控制所述夹具对所述铜采样端子与所述铝极耳之间的重叠部分进行夹持固定，再控制激光焊接头发射激光照射所述铜采样端子，按照预设的焊缝路径对所述铜采样端子与所述铝极耳进行焊接；所述焊缝路径位于所述铜采样端子与所述铝极耳之间的重叠部分。即利用激光对搭接在一起的铜采样端子与铝极耳进行焊接，实现了铜采样端子与铝极耳的可靠焊接，在保证了焊接质量的前提下，提升了电池的生产效率，降低了电池的设计难度与制造难度。
9.在一个实施例中，所述控制所述夹具对所述铜采样端子与所述铝极耳进行夹持固
定，包括：控制所述夹具夹持所述重叠部分至所述铜采样端子与所述铝极耳之间的间隙小于或等于预设间隙阈值，以减小后续激光焊接的难度。
10.在一个实施例中，所述预设间隙阈值为0.05毫米。
11.在一个实施例中，所述控制激光焊接头发射激光照射所述铜采样端子，按照预设的焊缝路径对所述铜采样端子与所述铝极耳进行焊接，包括：控制激光焊接头发射激光照射所述铜采样端子，并向焊接处吹入保护气体，按照预设的焊缝路径对所述铜采样端子与所述铝极耳进行焊接。即在利用激光进行焊接的过程中，会在激光照射到铜采样端子的焊接点处喷射保护气体，能够对焊缝处熔池进行保护，避免焊缝被氧化，提升焊接质量。
12.在一个实施例中，所述保护气体为氩气。
13.在一个实施例中，所述激光为连续波的光纤激光。
14.在一个实施例中，所述控制激光焊接头发射激光照射所述铜采样端子，按照预设的焊缝路径对所述铜采样端子与所述铝极耳进行焊接，包括：控制激光焊接头发射激光垂直照射所述铜采样端子，按照预设的焊缝路径对所述铜采样端子与所述铝极耳进行焊接，以尽可能的达到最好的焊接效率。
15.在一个实施例中，所述铜采样端子为外表面镀镍的铜采样端子。
16.在一个实施例中，在所述控制激光焊接头发射激光照射所述铜采样端子，按照预设的焊缝路径对所述铜采样端子与所述铝极耳进行焊接之前，还包括：对所述铜采样端子的上表面包含所述焊接路径的预设区域进行清洗。即在激光焊接之前，对所述铜采样端子的上表面包含所述焊接路径的预设区域进行清洗，能够减少铜采样端子表面的污渍对焊接时激光的反射，增加铜采样端子对激光的吸收率，增加了激光焊接的熔深，提升了焊接质量。
附图说明
17.图1是根据本发明第一实施例中的铜采样端子与铝极耳的焊接方法的具体流程图；
18.图2是根据本发明第一实施例中的铜采样端子、铝极耳以及夹具的侧视图；
19.图3是根据本发明第二实施例中的铜采样端子与铝极耳搭接的俯视图；
20.图4是根据本发明第三实施例中的铜采样端子、铝极耳以及激光焊接头的侧视图；
21.图5是根据本发明第二实施例中的铜采样端子与铝极耳搭接的俯视图，其中焊接路径为椭圆形；
22.图6是根据本发明第二实施例中的铜采样端子与铝极耳的焊接方法的具体流程图；
23.图7是根据本发明第三实施例中的铜采样端子与铝极耳的焊接方法的具体流程图；
24.图8是根据本发明第三实施例中的铜采样端子与铝极耳搭接的俯视图。
具体实施方式
25.以下将结合附图对本发明的各实施例进行详细说明，以便更清楚理解本发明的目的、特点和优点。应理解的是，附图所示的实施例并不是对本发明范围的限制，而只是为了
说明本发明技术方案的实质精神。
26.在下文的描述中，出于说明各种公开的实施例的目的阐述了某些具体细节以提供对各种公开实施例的透彻理解。但是，相关领域技术人员将认识到可在无这些具体细节中的一个或多个细节的情况来实践实施例。在其它情形下，与本技术相关联的熟知的装置、结构和技术可能并未详细地示出或描述从而避免不必要地混淆实施例的描述。
27.除非语境有其它需要，在整个说明书和权利要求中，词语“包括”和其变型，诸如“包含”和“具有”应被理解为开放的、包含的含义，即应解释为“包括，但不限于”。
28.在整个说明书中对“一个实施例”或“一实施例”的提及表示结合实施例所描述的特定特点、结构或特征包括于至少一个实施例中。因此，在整个说明书的各个位置“在一个实施例中”或“在一实施例”中的出现无需全都指相同实施例。另外，特定特点、结构或特征可在一个或多个实施例中以任何方式组合。
29.如该说明书和所附权利要求中所用的单数形式“一”和
“”
包括复数指代物，除非文中清楚地另外规定。应当指出的是术语“或”通常以其包括“或/和”的含义使用，除非文中清楚地另外规定。
30.在以下描述中，为了清楚展示本发明的结构及工作方式，将借助诸多方向性词语进行描述，但是应当将“前”、“后”、“左”、“右”、“外”、“内”、“向外”、“向内”、“上”、“下”等词语理解为方便用语，而不应当理解为限定性词语。
31.本发明第一实施方式涉及一种铜采样端子与铝极耳的焊接方法，用于实现软包锂电池中的铜采样端子与铝极耳的可靠焊接。在软包锂电池中，铝极耳固定在软包锂电池的电芯上，铜采样端子设置在采样fpc上。采用本实施例的焊接方法对铜采样端子与铝极耳电进行焊接后，能够对电芯的温度、电流、电压等信息进行采集，便于实时电芯的工作状态。其中，铝极耳可以为1060状态纯铝材质，厚度为0.4mm，铜采样端子可以为1020状态纯铜材质，厚度为0.3mm。
32.本实施方式的铜采样端子与铝极耳的焊接方法的具体流程如图1所示。
33.步骤101，将铝极耳放置在夹具上，并将铜采样端子放置到铝极耳上，铜采样端子与铝极耳部分重叠。
34.如参考图2，夹具可以包括底板11与夹板12，先将铝极耳2放置在夹具的底板1上，然后将铜采样端子3放置到铝极耳2上，铜采样端子3与铝极耳2部分重叠。请参考图3，为铜采样端子3放置到铝极耳2上的示意图，铜采样端子3的一部分搭接在铝极耳2上，虚线框31的部分为铜采样端子3与铝极耳2之间的重叠部分。需要说明的是，图中示意性描述了铜采样端子3与铝极耳2的形状与厚度，对此不做任何限制。其中，铜采样端子3可以为外表面镀镍的铜采样端子，即为镀镍的铜采样端子3，使得采样端子具有更好的稳定性与硬度。
35.步骤102，控制夹具对铜采样端子与铝极耳之间的重叠部分进行夹持固定。
36.具体而言，控制夹板12向下运动，夹板12与铜采样端子3接触，底板11与夹板12夹紧了铜采样端子3与铝极耳2的重叠部分，以对铜采样端子3与铝极耳2进行固定。
37.在一个例子中，控制夹具夹持重叠部分至铜采样端子与铝极耳之间的间隙小于或等于预设间隙阈值，即在控制夹板12向下运动，夹紧铜采样端子3与铝极耳2的重叠部分时，施加的压力满足预设压力等级，使得铜采样端子3与铝极耳2在重叠部分的间隙小于或等于预设间隙阈值，以减小后续激光焊接的难度。预设间隙阈值例如为0.05毫米。
38.步骤103，控制激光焊接头发射激光照射铜采样端子，按照预设的焊缝路径对铜采样端子与铝极耳进行焊接，焊缝路径位于铜采样端子与铝极耳之间的重叠部分。
39.具体而言，请参考图4，在开始焊接时，控制激光焊接头4发射激光照射铜采样端子3位于重叠部分31的上表面，重叠部分31中预设了焊缝路径，控制激光焊接头4发射激光按照该焊缝路径照射铜采样端子3，利用高能量密度的激光的辐射加热铜采样端子3的表面，热量穿透铜采样端子3朝向铝极耳2扩散，从而能够通过对激光焊接头4的工艺参数的控制，对铜采样端子3与铝极耳2进行焊接，实现了铜采样端子3与铝极耳2的可靠焊接。其中，可以控制控制激光焊接头4从焊缝路径的左侧开始进行焊接，至焊接路径的右侧完成焊接，在铜采样端子3上一次性完成焊接形成焊缝。焊缝路径可以为圆形、椭圆形、长方形、正方形等。在一个例子中，请参考图5，焊缝路径32为椭圆形，能够在保证焊接强度的前提下，尽可能的减小焊接路径，提升了焊接速度。
40.在一个实施例，在焊接时，控制激光焊接头4发射激光垂直照射铜采样端子，按照预设的焊缝路径对铜采样端子与铝极耳进行焊接。即控制激光焊接头4发射的激光束与铜采样端子3的表面垂直，以尽可能的达到最好的焊接效率。然不限于此，也可以在焊接时控制激光焊接头4发射的激光束与铜采样端子3的表面保持8度倾斜角度，能够在一定程度上减少激光的反射，提升激光的吸收率。
41.本实施例中，激光焊接头4可以为光纤激光器，其工艺参数为：激光为连续波长的光纤激光、激光波长为1064nm，激光功率为500～700w，焊接速度为60～90mm/s。选用的激光焊接方式包括：热传导型和深熔焊接；热传导焊接的功率密度小于104～105w/cm2，熔深浅、焊接速度慢；深熔焊接的功率密度大于105～107w/cm2时，铜采样端子3表面受热作用下凹成匙孔，形成深熔焊，具有焊接速度快、深宽比大的特性。其中，激光焊接头4可以为由机器人手臂搭载操作，能在多个方向上自由移动、旋转。
42.本实施例提供了一种对铜采样端子与铝极耳进行焊接的方法，在焊接时，先将铝极耳放置在夹具上，并将铜采样端子放置到铝极耳上；铜采样端子与铝极耳部分重叠；然后控制夹具对铜采样端子与铝极耳之间的重叠部分进行夹持固定，再控制激光焊接头发射激光照射铜采样端子，按照预设的焊缝路径对铜采样端子与铝极耳进行焊接；焊缝路径位于铜采样端子与铝极耳之间的重叠部分。即利用激光对搭接在一起的铜采样端子与铝极耳进行焊接，实现了铜采样端子与铝极耳的可靠焊接，在保证了焊接质量的前提下，提升了电池的生产效率，降低了电池的设计难度与制造难度。
43.本发明的第二实施例涉及一种铜采样端子与铝极耳的焊接方法，本实施方式相对于第一实施方式而言：在焊接时向焊接处吹入保护气体。
44.本实施例的铜采样端子与铝极耳的焊接方法的具体流程如图6所示。
45.步骤201，将铝极耳放置在夹具上，并将铜采样端子放置到铝极耳上，铜采样端子与铝极耳部分重叠。与第一实施例的步骤101大致相同，在此不再赘述。
46.步骤202，控制夹具对铜采样端子与铝极耳之间的重叠部分进行夹持固定。与第一实施例的步骤102大致相同，在此不再赘述。
47.步骤203，控制激光焊接头发射激光照射铜采样端子，并向焊接处吹入保护气体，按照预设的焊缝路径对铜采样端子与铝极耳进行焊接，焊缝路径位于铜采样端子与铝极耳之间的重叠部分。
48.具体而言，在开始焊接时，控制激光焊接头4发射激光照射铜采样端子3位于重叠部分31的上表面，重叠部分31中预设了焊缝路径，控制激光焊接头4发射激光按照该焊缝路径照射铜采样端子3，同时控制气体喷射装置向激光照射铜采样端子3的焊接处吹入保护气体，保护气体可以为氩气，气体流量速度例如为20l/min，从而能够对焊缝处熔池进行保护，提升焊接质量；高能量密度的激光的辐射能够加热铜采样端子3的表面，热量会穿透铜采样端子3朝向铝极耳2扩散，从而能够通过对激光焊接头4的工艺参数的控制，对铜采样端子3与铝极耳2进行焊接，实现了铜采样端子3与铝极耳2的可靠焊接。
49.本实施例中，在利用激光进行焊接的过程中，会在激光照射到铜采样端子的焊接点处喷射保护气体，能够对焊缝处熔池进行保护，避免焊缝被氧化，提升焊接质量。
50.本发明的第三实施例涉及一种铜采样端子与铝极耳的焊接方法，本实施方式相对于第一实施方式而言：增加了对铜采样端子的表面上包含焊接路径的预设区域进行清洗的步骤。
51.本实施例的铜采样端子与铝极耳的焊接方法的具体流程如图7所示。
52.步骤301，将铝极耳放置在夹具上，并将铜采样端子放置到铝极耳上，铜采样端子与铝极耳部分重叠。与第一实施例的步骤101大致相同，在此不再赘述。
53.步骤302，控制夹具对铜采样端子与铝极耳之间的重叠部分进行夹持固定。与第一实施例的步骤102大致相同，在此不再赘述。
54.步骤303，对铜采样端子的上表面包含焊接路径的预设区域进行清洗。
55.具体而言，请参考图8，在焊接之前，对铜采样端子的上表面的预设区域33进行清洗，预设区域33位于重叠部分31中，且预设区域33包含了焊接路径，例如预设区域33为焊接路径的50mm范围内的区域。对该预设区域33进行清洗，能够清洗焊接路径周围的脏污和油污，从而在后续激光焊接过程中，能够减少污渍对激光的反射，增加铜采样端子3对激光的吸收率，增加了激光焊接的熔深，提升了焊接质量。需要说明的是，图中仅示意性给出了预设区域33的形状，然对预设区域33的形状不作任何限制。
56.步骤304，控制激光焊接头发射激光照射铜采样端子，按照预设的焊缝路径对铜采样端子与铝极耳进行焊接，焊缝路径位于铜采样端子与铝极耳之间的重叠部分。与第一实施例的步骤103大致相同，在此不再赘述。
57.本实施例中，在激光焊接之前，对铜采样端子的上表面包含焊接路径的预设区域进行清洗，能够减少铜采样端子表面的污渍对焊接时激光的反射，增加铜采样端子对激光的吸收率，增加了激光焊接的熔深，提升了焊接质量。
58.本发明的第四实施例涉及一种电池，电池可以为软包锂电池，电池包括：电芯、铜采样端子以及铝极耳，铝极耳固定在的电芯上，且铝极耳与电芯电连接；铜采样端子与铝极耳采用第一实施例至第三实施例中任一项的焊接方法进行焊接。
59.以上已详细描述了本发明的较佳实施例，但应理解到，若需要，能修改实施例的方面来采用各种专利、申请和出版物的方面、特征和构思来提供另外的实施例。
60.考虑到上文的详细描述，能对实施例做出这些和其它变化。一般而言，在权利要求中，所用的术语不应被认为限制在说明书和权利要求中公开的具体实施例，而是应被理解为包括所有可能的实施例连同这些权利要求所享有的全部等同范围。