CN113059260A - 圆柱形锂离子电池的负极极耳的焊接工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了圆柱形锂离子电池的负极极耳的焊接工艺，包括如下步骤：S1步骤、准备纯铜材质的负极极耳和金属钨材质制成焊头的焊针；S2步骤、将负极极耳与钢壳对接，通过焊针的焊头对负极极耳与钢壳的连接处进行焊接。其不仅可以改善锂离子电池的充放电性能，以降低安全事故，而且不会提高焊接工艺难度。
Description
技术领域
本发明涉及锂离子电池技术领域，尤其涉及圆柱形锂离子电池的负极极耳的焊接工艺。
背景技术
锂离子电池的极耳就是从电芯中将正负极引出来的金属导电体，通俗的说是电池正负极的耳朵在进行充放电时的接触点。
其中，负极极耳在焊接过程中，需要将负极极耳与钢壳进行焊接，而该焊接过程需要足够的热量，以及兼顾不同金属熔点的差异，即焊接工艺较为困难。
目前，电极的正极极耳使用铝(Al)材料，锂离子电池的负极极耳一般采用镀镍钢带、纯镍带、铜镍复合材料制成。然而，镍金属价格较为昂贵，不利于降低产品的制造成本，同时钢带、镍片电阻率较高，电池在大电流充放电时会使得负极极耳温度过高，可能引发安全事故。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供圆柱形锂离子电池的负极极耳的焊接工艺，其不仅可以改善锂离子电池的充放电性能，以降低安全事故，而且不会提高焊接工艺难度。
本发明的目的采用如下技术方案实现：
圆柱形锂离子电池的负极极耳的焊接工艺，其特征在于，包括如下步骤：
S1步骤、准备纯铜材质的负极极耳和金属钨材质制成焊头的焊针；
S2步骤、将所述负极极耳与钢壳对接，通过所述焊针的焊头对所述负极极耳与所述钢壳的连接处进行焊接。
进一步地，所述焊针的焊身采用氧化铝铜材质制成。
进一步地，所述焊针的焊头为圆台结构，且所述焊头的直径在1.2-1.7mm之间，所述焊身的直径在2.3-2.7mm之间。
进一步地，在S2步骤中，通过所述焊针的焊头对所述负极极耳与所述钢壳的连接处进行焊接时，通过恒电压焊接的方式对所述负极极耳与所述钢壳的连接处进行两次焊接，其中，第一次焊接的电压控制在2.0-4.0V之间，持续焊接时间控制在2.0-4.0ms，第二次焊接的电压控制在2.0-4.0V之间，持续焊接时间控制在2.0-4.0ms之间。
进一步地，第一次焊接的电压控制在2.5-3.5V之间，持续焊接时间控制在 2.5-3.0ms之间，第二次焊接电压控制在3.0V-3.5V之间，持续焊接时间控制在 2.5-3.5ms之间。
进一步地，所述负极极耳的宽度在3-4mm之间，所述负极极耳的厚度在 0.08-0.15mm之间。
进一步地，在S1步骤中，通过超声焊接方式将所述负极极耳与铜箔基材进行焊接。
相比现有技术，本发明的有益效果在于：
1、通过用纯铜材质制成负极极耳，利用纯铜的电阻率较低的特性，保证锂离子电池在高倍率充放电工作时，产热少、散热快，从而保证安全地工作。同时，由于纯铜材质的负极极耳因内阻小而导致产热少，因而负极极耳与钢壳焊接时容易造成虚焊问题，即熔核发生偏位，而通过采用金属钨制成的焊头完成焊接工作，利用了金属钨高产热的特性避免了出现虚焊的现象，使得负极极耳与钢壳之间产生的熔核居中，以提高连接强度；另外，金属钨制成的焊头不易变形和磨损，提高了焊针的使用寿命。
2、通过采用氧化铝铜材质制成焊针的焊身，相比昂贵的金属钨，降低了焊身的造价，而且，氧化铝铜的电阻率远低于金属钨，从而避免焊针产生不必要的热量，减少热量的损失。
具体实施方式
下面，结合具体实施方式，对本发明做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。
需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上，或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能存在居中元件。本文所使用的“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不代表是唯一的实施方式。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术术语和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
本发明一较佳实施例的圆柱形锂离子电池的负极极耳的焊接工艺，包括如下步骤：
S1步骤、准备纯铜材质的负极极耳和金属钨材质制成焊头的焊针，其中，焊针的焊身采用氧化铝铜材质制成，焊针的焊身与焊针的焊头一体化成型以使焊针形成一个零件。先通过超声焊接方式将负极极耳与铜箔基材进行焊接(其中，铜箔基材即电池的极片)，可以理解，纯铜制成的负极极耳与铜箔基材的熔点相同或相近，因而通过超声焊接便可实现焊接。这里需要补充说明的是，铜箔基材的焊接作为负极极耳焊接工艺的必要步骤，而负极极耳相当于桥梁，负极极耳的一部分需要与铜箔基材进行焊接，另一部分则需要与钢壳进行焊接，从而将铜箔基材焊接在负极极耳上，以及将钢壳焊接在负极极耳上。
S2步骤、将负极极耳与钢壳对接，通过焊针的焊头对负极极耳与钢壳的连接处进行焊接。其中，通过焊针的焊头对负极极耳与钢壳的连接处进行焊接时，通过恒电压焊接的方式对负极极耳与钢壳的连接处进行两次焊接，其中，第一次焊接的电压控制在2.0-4.0V之间，持续焊接时间控制在2.0-4.0ms，通过第一次焊接清除焊接面的杂质，提高焊接效果；然后进行第二次焊接，第二次焊接的电压控制在2.0-4.0V之间，持续焊接时间控制在2.0-4.0ms之间，以形成所需熔核将负极极耳与钢壳固定在一起。更优地，第一次焊接的电压控制在2.5-3.5V 之间，持续焊接时间控制在2.5-3.0ms之间，第二次焊接电压控制在3.0V-3.5V 之间，持续焊接时间控制在2.5-3.5ms之间。
通过用纯铜材质制成负极极耳，利用纯铜的电阻率较低的特性，保证锂离子电池在高倍率充放电工作时，产热少、散热快，从而保证安全地工作。同时，由于纯铜材质的负极极耳因内阻小而导致产热少，因而负极极耳与钢壳焊接时容易造成虚焊问题，即熔核发生偏位，而通过采用金属钨制成的焊头完成焊接工作，利用了金属钨高产热的特性避免了出现虚焊的现象，使得负极极耳与钢壳之间产生的熔核居中，以提高连接强度；另外，金属钨制成的焊头不易变形和磨损，提高了焊针的使用寿命。进一步地，通过采用氧化铝铜材质制成焊针的焊身，相比昂贵的金属钨，降低了焊身的造价，而且，氧化铝铜的电阻率远低于金属钨，从而避免焊针产生不必要的热量，减少热量的损失。
优选地，为了提高焊接效果，焊针的焊头为圆台结构，且焊头的直径在1.2-1.7mm之间，焊身的直径在2.3-2.7mm之间。以及，负极极耳的宽度在3-4mm 之间，负极极耳的厚度在0.08-0.15mm之间。
上述实施方式仅为本发明的优选实施方式，不能以此来限定本发明保护的范围，本领域的技术人员在本发明的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本发明所要求保护的范围。
Claims (7)
1.圆柱形锂离子电池的负极极耳的焊接工艺，其特征在于，包括如下步骤：
S1步骤、准备纯铜材质的负极极耳和金属钨材质制成焊头的焊针；
S2步骤、将所述负极极耳与钢壳对接，通过所述焊针的焊头对所述负极极耳与所述钢壳的连接处进行焊接。
2.如权利要求1所述的圆柱形锂离子电池的负极极耳的焊接工艺，其特征在于，所述焊针的焊身采用氧化铝铜材质制成。
3.如权利要求2所述的圆柱形锂离子电池的负极极耳的焊接工艺，其特征在于，所述焊针的焊头为圆台结构，且所述焊头的直径在1.2-1.7mm之间，所述焊身的直径在2.3-2.7mm之间。
4.如权利要求1所述的圆柱形锂离子电池的负极极耳的焊接工艺，其特征在于，在S2步骤中，通过所述焊针的焊头对所述负极极耳与所述钢壳的连接处进行焊接时，通过恒电压焊接的方式对所述负极极耳与所述钢壳的连接处进行两次焊接，其中，第一次焊接的电压控制在2.0-4.0V之间，持续焊接时间控制在2.0-4.0ms，第二次焊接的电压控制在2.0-4.0V之间，持续焊接时间控制在2.0-4.0ms之间。
5.如权利要求4所述的圆柱形锂离子电池的负极极耳的焊接工艺，其特征在于，第一次焊接的电压控制在2.5-3.5V之间，持续焊接时间控制在2.5-3.0ms之间，第二次焊接电压控制在3.0V-3.5V之间，持续焊接时间控制在2.5-3.5ms之间。
6.如权利要求1所述的圆柱形锂离子电池的负极极耳的焊接工艺，其特征在于，所述负极极耳的宽度在3-4mm之间，所述负极极耳的厚度在0.08-0.15mm之间。
7.如权利要求1所述的圆柱形锂离子电池的负极极耳的焊接工艺，其特征在于，在S1步骤中，通过超声焊接方式将所述负极极耳与铜箔基材进行焊接。
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113649684A (zh) * | 2021-08-24 | 2021-11-16 | 江西迪比科股份有限公司 | 一种圆柱形锂离子电池负极底焊的超声焊接设备及其工艺 |
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2021
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