一种多层极耳焊接固定装置的制作方法

1.本实用新型属于电池技术领域，尤其涉及一种多层极耳焊接固定装置。


背景技术：

2.锂硫软包电池主要由正极极片、负极(金属锂片)、隔膜、电解液和铝塑膜组成，其中正极、负极为多层膜片状极片，通过卷绕或者叠片叠加在一起，正极和负极之间使用高分子材料隔离膜隔开，避免短路，电解液充满在极片和隔膜内部，提供离子传输通道。铝塑膜将正负极片、隔膜和电解液密封，以隔绝环境中的水份。为了与电池外部连接进行充电和放电，需要将正、负极片分别引出电芯主体外部，通常情况下将极片的金属带通过超声焊接转接到金属带极耳(软包电池)。
3.极耳按金属带材质一般分铝极耳(正极)、镍极耳及铜镀镍极耳(负极)；由于锂硫电池负极采用的是金属锂做负极，金属锂质软金属与负极极耳焊接时较困难。目前在锂硫电池单片电芯中，不采用焊接的方法，而是直接粘贴，但是此方法制作的电芯内阻大，并且大电流充放电使电芯极化大。
4.cn204809297u公开了一种极耳固定结构，所述极耳固定结构包括固定板、固定于所述固定板上且与所述极耳接触的多个散热模块及紧固件，所述紧固件用于将所述极耳和散热模块固定与固定板上。所述极耳固定结构通过使用散热模块夹持极耳，并使用紧固件将散热模块和极耳固定于极耳固定板的固定部上，取代了现有技术常用的焊接固定技术，避免了焊接时温度过高对电芯的损伤及虚焊问题，且散热模块的使用可优化散热，避免极耳工作时温度过高，从而增大电芯的最大输出能力。
5.cn109860497a公开了一种多层极耳电池的焊接方法，多层极耳预加热-多层极耳电阻焊-多层极耳整形：将多层极耳之间压实且表面呈平整状态-电池盖板极柱表面等离子清洗-极耳盖板激光焊。对多层极耳进行预热、采用电阻焊对多层极耳进行预焊、通过电芯极耳整形装置对多层极耳进行整形、用等离子清洗装置对电池盖板极柱表面进行氧化物、油污以及金属粉尘等的清洗，最后把多层极耳置于密闭的环境下进而进行多层极耳和电池盖板极柱的激光焊，解决了传统工艺超声焊波焊接极耳过程中出现的虚焊、极耳箔材破损以及焊缝强度不高等缺陷，显著提高了锂电池的电化学性能和循环使用寿命。
6.cn212858171u公开了一种多层叠加式极耳高激振超声焊接装置，采用频率f＝20khz的四分之三波长圆柱形变幅杆与四分之一波长焊接模具头相结合，共同构成全波长纵向谐振系统。该振动装置在焊接气缸驱动下上下移动，并和脱模装置中的脱模板在plc控制装置驱动下共同完成极耳焊接工艺流程。焊接装置中极片传送板可通过其凹槽结构，对焊接工件进行持续纠偏定位，依次增加极耳焊接准确性和焊接效果。脱模装置中脱模板所示u形槽和整形压板，可同时完成极片焊接前整形以及焊接后脱模操作。该实用新型所示极耳焊接装置具备整体结构紧凑、高频振动能量输出稳定、功能齐全、安装便捷以及成本较低等优点，易于推广实施。
7.现有焊接固定装置均存在结构复杂、操作复杂和存在虚焊的问题，因此，如何在保
证焊接固定装置具有结构简单的情况下，还能够有效解决极耳虚焊，成为目前迫切需要解决的问题。


技术实现要素：

8.针对现有技术存在的不足，本实用新型的目的在于提供一种多层极耳焊接固定装置，通过设置电芯夹具和极耳夹具对电芯和多层极耳进行固定，并在极耳焊接部位的底面设置保护膜，解决极耳虚焊或焊接不牢固等造成电池内阻过大，大电流放不出电或造成电池低压等问题，具有结构简单、焊接牢固和操作简易等特点。
9.为达此目的，本实用新型采用以下技术方案：
10.本实用新型提供了一种多层极耳焊接固定装置，所述多层极耳焊接固定装置包括固定夹具组，所述固定夹具组包括电芯夹具和极耳夹具，所述电芯夹具上开设有电芯固定槽，所述极耳夹具上开设有极耳固定槽；电芯和多层极耳分别放置于所述电芯固定槽和极耳固定槽中，所述电芯夹具与极耳夹具之间形成焊接区域，所述焊接区域内设置有保护膜，所述保护膜紧贴设置于极耳焊接部位的底面。
11.本实用新型通过设置电芯夹具和极耳夹具，分别对电芯和多层极耳进行固定，进一步地，通过在极耳焊接部位的底面设置保护膜，从而有效解决极耳虚焊或焊接不牢固等问题，使多层极耳均无损伤的焊接在一起，具有结构简单、焊接牢固和操作简易等特点。
12.需要说明的是，本实用新型对保护膜的材质不做具体要求和特殊限定，例如可以是铜箔、铝箔、锡箔纸、茶色高温胶、绿胶或数字胶带等。
13.需要说明的是，多层极耳的结构为多个极耳层叠设置。
14.作为本实用新型的一个优选技术方案，所述电芯为叠片电芯或卷绕电芯。
15.作为本实用新型的一个优选技术方案，所述焊接区域内还设置有位于极耳焊接部位的顶面的隔离层。
16.本实用新型通过设置位于极耳焊接部位的顶面的隔离层，在焊接时，确保多层极耳不会粘接到电阻焊的封头，从而损坏封头，有效提高焊接设备的使用寿命。
17.作为本实用新型的一个优选技术方案，所述电芯中负极为金属锂负极。
18.所述多层极耳的材质为金属锂。
19.本实用新型能够对金属锂负极，以及金属锂多层极耳进行焊接，有效避免锂金属熔融或断裂的问题。
20.作为本实用新型的一个优选技术方案，所述隔离层为铜镀镍极耳或镍极耳。
21.作为本实用新型的一个优选技术方案，所述电芯夹具和极耳夹具通过连接块连接。
22.所述电芯夹具、极耳夹具和连接块为一体式结构。
23.作为本实用新型的一个优选技术方案，所述连接块为伸缩杆，所述伸缩杆调节电芯夹具和极耳夹具之间的距离。
24.本实用新型通过将连接块设置有伸缩杆，从而能够通过伸缩调节电芯夹具和极耳夹具之间的距离，以适应不同尺寸极耳，并且能够通过调节，便于取出焊接后的电芯。
25.作为本实用新型的一个优选技术方案，所述电芯固定槽中两侧的侧壁分别为固定侧壁和调节侧壁，所述调节侧壁活动设置于电芯夹具上，所述调节侧壁活动对电芯固定槽
的宽度进行调节。
26.本实用新型通过设置能够活动调节的调节侧壁，从而调节电芯固定槽的宽度，以适应不同尺寸的电芯。
27.作为本实用新型的一个优选技术方案，所述调节侧壁通过滑轨与电芯夹具活动设置。
28.作为本实用新型的一个优选技术方案，所述滑轨上间隔设置有卡合槽，所述卡合槽配合固定钉固定所述调节侧壁。
29.所述固定侧壁和调节侧壁上分别开设有取出槽。
30.示例性地，提供一种上述多层极耳焊接固定装置对多层极耳进行焊接的方法，所述的方法具体包括以下步骤：
31.(ⅰ)预焊接：将裸电芯先进行预焊，即将多层极耳(例如层数为1～60层的金属锂极耳)先预焊在一起，采用双排焊头焊点的位置距离电芯主体4～8mm，预焊后用裁切刀，裁切掉厚度为1～2mm；
32.(ⅱ)焊接：将电芯放置于电芯夹具中，将多层极耳放置于极耳夹具中，并在极耳焊接部位的底面贴设保护膜，顶面设置隔离层进行焊接，焊接完成后，将焊印区进行平压和消除毛刺等，再进行贴高温胶纸进行防短路和防毛刺等。
33.其中，焊接过程中，调节好电阻焊设备合适的设备参数，并调节电芯中心位置与焊头的水平高度平齐，进行焊接，能够使多层极耳(例如多层金属锂极耳)与隔离层(例如金属镍极耳)焊接良好，多层极耳均较好且无损伤的与隔离层焊接在一起；若焊接参数过大，会造成金属锂与隔离层过焊，多层极耳因压力过大，变形，锂高压熔融一体，极耳处锂断裂等；若焊接参数过小，会造成金属锂与隔离层虚焊，多层极耳中存在几层未焊接到的极耳。
34.与现有技术相比，本实用新型的有益效果为：
35.本实用新型通过设置电芯夹具和极耳夹具，分别对电芯和多层极耳进行固定，进一步地，通过在极耳焊接部位的底面设置保护膜，从而有效解决极耳虚焊或焊接不牢固等问题，使多层极耳均无损伤的焊接在一起，具有结构简单、焊接牢固和操作简易等特点。
附图说明
36.图1为本实用新型一个具体实施方式中提供的多层极耳焊接固定装置的结构示意图。
37.其中，1-电芯夹具；2-极耳夹具；3-电芯；4-多层极耳；5-保护膜；6-连接块。
具体实施方式
38.需要理解的是，在本实用新型的描述中，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
39.需要说明的是，在本实用新型的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体连
接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
40.下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本实用新型的技术方案。
41.在一个具体实施方式中，本实用新型提供了一种多层极耳4焊接固定装置，如图1所示，所述多层极耳4焊接固定装置包括固定夹具组，所述固定夹具组包括电芯夹具1和极耳夹具2，所述电芯夹具1上开设有电芯3固定槽，所述极耳夹具2上开设有极耳固定槽；电芯3和多层极耳4分别放置于所述电芯3固定槽和极耳固定槽中，所述电芯夹具1与极耳夹具2之间形成焊接区域，所述焊接区域内设置有保护膜5，所述保护膜5紧贴设置于极耳焊接部位的底面。
42.本实用新型通过设置电芯夹具1和极耳夹具2，分别对电芯3和多层极耳4进行固定，进一步地，通过在极耳焊接部位的底面设置保护膜5，从而有效解决极耳虚焊或焊接不牢固等问题，使多层极耳4均无损伤的焊接在一起，具有结构简单、焊接牢固和操作简易等特点。
43.可选地，保护膜5的材质是铜箔、铝箔、锡箔纸、茶色高温胶、绿胶或数字胶带等。
44.进一步地，电芯3为叠片电芯3或卷绕电芯3。焊接区域内还设置有位于极耳焊接部位的顶面的隔离层(图中未示出)，隔离层为铜镀镍极耳或镍极耳。本实用新型通过设置位于极耳焊接部位的顶面的隔离层，在焊接时，确保多层极耳4不会粘接到电阻焊的封头，从而损坏封头，有效提高焊接设备的使用寿命。
45.进一步地，电芯3中负极为金属锂负极。多层极耳4的材质为金属锂。本实用新型能够对金属锂负极，以及金属锂多层极耳4进行焊接，有效避免锂金属熔融或断裂的问题。
46.进一步地，电芯夹具1和极耳夹具2通过连接块6连接。更进一步地，电芯夹具1、极耳夹具2和连接块6为一体式结构。
47.进一步地，连接块6为伸缩杆，所述伸缩杆调节电芯夹具1和极耳夹具2之间的距离。本实用新型通过将连接块6设置有伸缩杆，从而能够通过伸缩调节电芯夹具1和极耳夹具2之间的距离，以适应不同尺寸极耳，并且能够通过调节，便于取出焊接后的电芯3。
48.进一步地，电芯3固定槽中两侧的侧壁分别为固定侧壁和调节侧壁，调节侧壁活动设置于电芯夹具1上，调节侧壁活动对电芯3固定槽的宽度进行调节。更进一步地，调节侧壁通过滑轨与电芯夹具1活动设置，滑轨上间隔设置有卡合槽，所述卡合槽配合固定钉固定所述调节侧壁。本实用新型通过设置能够活动调节的调节侧壁，从而调节电芯3固定槽的宽度，以适应不同尺寸的电芯3。
49.进一步地，固定侧壁和调节侧壁上分别开设有取出槽，便于电芯的取出。
50.示例性地，提供一种上述多层极耳4焊接固定装置对多层极耳4进行焊接的方法，所述的方法具体包括以下步骤：
51.(ⅰ)预焊接：将裸电芯3先进行预焊，即将多层极耳4(例如层数为1～60层的金属锂极耳)先预焊在一起，采用双排焊头焊点的位置距离电芯3主体4～8mm，预焊后用裁切刀，裁切掉厚度为1～2mm；
52.(ⅱ)焊接：将电芯3放置于电芯夹具1中，将多层极耳4放置于极耳夹具2中，并在极耳焊接部位的底面贴设保护膜5，顶面设置隔离层进行焊接，焊接完成后，将焊印区进行平
压和消除毛刺等，再进行贴高温胶纸进行防短路和防毛刺等。
53.其中，焊接过程中，调节好电阻焊设备合适的设备参数，并调节电芯3中心位置与焊头的水平高度平齐，进行焊接，能够使多层极耳4(例如多层金属锂极耳)与隔离层(例如金属镍极耳)焊接良好，多层极耳4均较好且无损伤的与隔离层焊接在一起；若焊接参数过大，会造成金属锂与隔离层过焊，多层极耳4因压力过大，变形，锂高压熔融一体，极耳处锂断裂等；若焊接参数过小，会造成金属锂与隔离层虚焊，多层极耳4中存在几层未焊接到的极耳。
54.本实用新型通过设置电芯夹具1和极耳夹具2，分别对电芯3和多层极耳4进行固定，进一步地，通过在极耳焊接部位的底面设置保护膜5，从而有效解决极耳虚焊或焊接不牢固等问题，使多层极耳4均无损伤的焊接在一起，具有结构简单、焊接牢固和操作简易等特点。
55.申请人声明，以上所述仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，所属技术领域的技术人员应该明了，任何属于本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，均落在本实用新型的保护范围和公开范围之内。