CN113751848A - 一种电池集电子电阻焊工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种电池集电子电阻焊工艺，充分考虑镀层对焊接质量和焊接飞溅造成的影响，将焊接过程细分为三段，其中焊接一段采用低功率使所述负极盖的镀层融化但不破坏所述铜针的母材，焊接二段提升功率，将所述负极盖和所述铜针焊接牢固形成所述集电子，由于冷却切换阶段在不放电的状态切换焊接参数，使经焊接一段融化的所述负极盖的镀层冷却至呈固液共存状态，减小了焊点处的电阻，在焊接二段时的功率比传统恒定电流电阻焊的强行焊接功率小，有效减少铜粉飞溅，明显改善了电池生产线的环境。

Description

一种电池集电子电阻焊工艺
技术领域
本发明涉及电池焊接工艺，尤其涉及一种电池集电子电阻焊工艺。
背景技术
碱性电池是以二氧化锰为正极，锌为负极，氢氧化钾为电解液的高容量干电池。市面上的碱性电池结构包括由铜针、密封圈和负极盖构成的集电体。装配集电体时，需要先将负极盖和铜针焊接成集电子，而后利用冲压设备将集电子中的铜针***密封圈的中心柱通孔内形成集电体。
行业内普遍使用点焊机对负极盖和铜针进行电阻焊。常规的电阻焊工艺包括恒定电流控制电阻焊和恒定电压控制电阻焊两种，其中恒定电流控制电阻焊工艺由于其对镀层不稳定的产品适应性强，为电阻焊行业的主要使用方法。通常负极盖的母材以及铜针的母材表面均设有电镀层，并且负极盖的电镀层的厚度达到2.5-5um。在焊接过程中为克服所述负极盖的镀层波动并保证焊接强度，则需要设定大的电流和较长的焊接时间，进而导致焊接过程中发热大，使车间内产生严重的焊接铜粉飞溅问题。由于铜粉产生量大，车间花费大量时间搞机台卫生，衍生出许多光纤故障等问题，对生产连贯性及开机率造成影响；另一方面，铜粉为扬尘，大量存在易污染生产线制造环境，如落在正级环或隔离纸附近，易引起隔离纸穿孔，导致电池出现质量问题。
鉴于此，需要革新集电子的焊接工艺，以在保证焊接强度的情况下最大限度地减少铜粉的产生。
发明内容
本发明的目的在于提供一种电池集电子电阻焊工艺。
实现本发明目的的技术方案为：一种电池集电子电阻焊工艺，其采用点焊机对电池负极盖和铜针进行焊接，包括以下步骤：
（1）焊接一段：所述负极盖和所述铜针在所述点焊机的压力下紧密接触，而后所述点焊机的电极接通利用电阻发热使所述负极盖的镀层融化，所述点焊机的功率以所述负极盖的镀层融化但不破坏所述铜针的母材为限；
（2）冷却切换：所述点焊机停止放电进行焊接参数切换，并让经步骤（1）融化的所述负极盖的镀层冷却至呈固液共存状态；
（3）焊接二段：加大所述点焊机的功率熔化所述负极盖和所述铜针的接触面，将所述负极盖和所述铜针牢固焊接形成所述电池集电子；
进一步地，所述焊接一段采用恒定电压控制进行通电，所述焊接二段采用恒定电流控制进行通电。
进一步地，所述焊接一段和所述焊接二段均采用恒定电流控制进行通电。
进一步地，所述焊接一段采用恒定电流控制进行通电，所述焊接二段采用恒定电压控制进行通电。
进一步地，所述焊接一段和所述焊接二段均采用恒定电压控制进行通电。
进一步地，当所述点焊机的出厂设置的焊接时间不能满足所述集电子电阻焊工艺时，延长起始放电位置与终点放电位置的距离，以增加焊接时间。
本发明根据负极盖的材质特性，充分考虑镀层对焊接质量和焊接飞溅造成的影响，将焊接过程细分为三段，其中焊接一段采用低功率使所述负极盖的镀层融化但不破坏所述铜针的母材，接着冷却切换让经步骤（1）融化的所述负极盖的镀层冷却至呈固液共存状态，而后焊接二段相对焊接一段提升功率，进一步将所述负极盖和所述铜针焊接牢固形成所述集电子。由于冷却切换阶段在不放电的状态切换焊接参数，使经焊接一段融化的所述负极盖的镀层冷却至呈固液共存状态，减小了焊点处的电阻，由于焊点处的电阻减小，则在焊接二段时的功率可以比传统恒定电流电阻焊的强行焊接功率小，由此有效减少铜粉飞溅，明显改善了电池生产线的环境。
具体实施方式
以下对本发明较佳实施例做详细说明。
实施例1
一种电池集电子电阻焊工艺，其采用点焊机对负极盖和铜针进行焊接，所述点焊机的电源为米亚基的电源型号IPB-5000A的电源，其包括以下步骤：
（1）焊接一段：所述负极盖和所述铜针在所述点焊机的压力下紧密接触，而后所述点焊机的电极接通利用电阻发热使所述负极盖和所述铜针的接触面中的所述负极盖的镀层融化，所述点焊机的功率以所述负极盖的镀层融化但不破坏所述铜针的母材为限；所述焊接一段采用恒定电压控制进行通电，焊接电压为1.5V，焊接时间2ms（包含缓升时间1ms）；
（2）冷却切换：所述点焊机停止放电1ms进行焊接参数切换，并让经步骤（1）融化的所述负极盖的镀层冷却至呈固液共存状态；
（3）焊接二段：加大所述点焊机的功率熔化所述负极盖和所述铜针的接触面，将所述负极盖和所述铜针焊接牢固形成所述集电子；所述焊接二段采用恒定电流控制进行通电，焊接电流为2KA，焊接时间8ms（包含缓升时间2ms）；
总焊接时间为11ms。缓升时间的设定可防止焊接速度太快引起的铜针焊烧，底盖焊炸等过电流情况。
实施例2-9
实施例2-9采用与实施例1相同的电源以及集电子电阻焊工艺，冷却切换时间相同，区别在于焊接一段和焊接二段工艺参数不同，具体见表1
Figure 53433DEST_PATH_IMAGE001
实施例10
一种电池集电子电阻焊工艺，其采用点焊机对负极盖和铜针进行焊接，所述点焊机的电源为米亚基的电源型号IS-120B的电源，其包括以下步骤：
（1）焊接一段：所述负极盖和所述铜针在所述点焊机的压力下紧密接触，而后所述点焊机的电极接通利用电阻发热使所述负极盖和所述铜针的接触面中的所述负极盖的镀层融化，所述点焊机的功率以所述负极盖的镀层融化但不破坏所述铜针的母材为限；所述焊接一段采用恒定电流控制进行通电，焊接电流为1.5KA，焊接时间4ms（包含缓升时间2ms）；
（2）冷却切换：所述点焊机停止放电1ms进行焊接参数切换，并让经步骤（1）融化的所述负极盖的镀层冷却至呈固液共存状态；
（3）焊接二段：加大所述点焊机的功率熔化所述负极盖和所述铜针的接触面，将所述负极盖和所述铜针焊接牢固形成所述集电子；所述焊接二段采用恒定电流控制进行通电，焊接电流为2.8KA，焊接时间8ms；
总焊接时间为13ms。
实施例11-13
实施例11-13采用与实施例10相同的电源以及集电子电阻焊工艺，冷却切换时间相同，区别在于工艺参数不同，具体见表2
表2
Figure 173835DEST_PATH_IMAGE002
实施例14
一种电池集电子电阻焊工艺，其采用点焊机对负极盖和铜针进行焊接，所述点焊机的电源为米亚基的电源型号IPB-5000A的电源，其包括以下步骤：
（1）焊接一段：所述负极盖和所述铜针在所述点焊机的压力下紧密接触，而后所述点焊机的电极接通利用电阻发热使所述负极盖和所述铜针的接触面中的所述负极盖的镀层融化，所述点焊机的功率以所述负极盖的镀层融化但不破坏所述铜针的母材为限；所述焊接一段采用恒定电流控制进行通电，焊接电流为1.7 KA，焊接时间4ms（包含缓升时间2ms）；
（2）冷却切换：所述点焊机停止放电1ms进行焊接参数切换，并让经步骤（1）融化的所述负极盖的镀层冷却至呈固液共存状态；
（3）焊接二段：加大所述点焊机的功率熔化所述负极盖和所述铜针的接触面，将所述负极盖和所述铜针焊接牢固形成所述集电子；所述焊接二段采用恒定电压控制进行通电，焊接电压为4.85V，焊接时间9ms（包含缓升时间3ms）
总焊接时间为10ms。
实施例15-17
实施例15-17采用与实施例14相同的集电子电阻焊工艺，冷却切换时间相同，区别在于电源和工艺参略有不同，具体见表3
表3
Figure 438726DEST_PATH_IMAGE003
实施例18
一种电池集电子电阻焊工艺，其采用点焊机对负极盖和铜针进行焊接，所述点焊机的电源为米亚基的电源型号IS-120B的电源，其包括以下步骤：
（1）焊接一段：所述负极盖和所述铜针在所述点焊机的压力下紧密接触，而后所述点焊机的电极接通利用电阻发热使所述负极盖和所述铜针的接触面中的所述负极盖的镀层融化，所述点焊机的功率以所述负极盖的镀层融化但不破坏所述铜针的母材为限；所述焊接一段采用恒定电压控制进行通电，焊接电压为1.5V，焊接时间2ms（包含缓升时间1ms）；
（2）冷却切换：所述点焊机停止放电1ms进行焊接参数切换，并让经步骤（1）融化的所述负极盖的镀层冷却至呈固液共存状态；
（3）焊接二段：加大所述点焊机的功率熔化所述负极盖和所述铜针的接触面，将所述负极盖和所述铜针焊接牢固形成所述集电子；所述焊接二段采用恒定电压控制进行通电，焊接电压为3.75V，焊接时间8ms。
总焊接时间为11。
实施例19-25
实施例19-25采用与实施例18同的电源以及集电子电阻焊工艺，冷却切换时间相同，区别在于工艺参数不同，具体见表4。
表4
Figure 37197DEST_PATH_IMAGE004
对比例1
对比例1采用单段恒定电压的电阻焊工艺，焊接电压2.1V，焊接时间8ms，功率14.5KW。其中，所使用的点焊机的电源为米亚基的电源型号IPB-5000A的电源。
对比例2
对比例2采用单段恒定电流的电阻焊工艺，焊接电流3.3KA，焊接时间8ms，功率14.1KW。其中，所述使用的点焊机的电源为米亚基的电源型号IS-120B的电源。
以上实施例为高速点焊机的改造实施例及对比例，其中实施例5在焊接一段的功率为0.3KW，焊接二段的功率为12KW，明显小于对比例1的功率；实施例10在焊接一段的功率为0.43KW，焊接二段的功率为12KW，明显小于对比例2的功率。采用本发明的集电子电阻焊工艺预计可使焊接过程中的铜粉下降50%左右，大大减轻了车间卫生的管理负担，电池生产线的制造环境均有明显改善。
由于高速电阻焊的焊接时间很短，点焊机无法在焊接过程收集数据对焊接参数随时进行修正和补偿，若所述点焊机的原始焊接时间不能满足所述集电子电阻焊工艺时，可通过延长起始放电位置与终点放电位置的距离，以增加焊接时间。
本发明所述集电子电阻焊工艺不仅可以应用于高速点焊机，也可以应用于低速点焊机，本发明旨在根据负极盖的材质特性，充分考虑镀层对焊接质量和焊接飞溅造成的影响，将焊接过程细分为三段，由此规避传统恒定电流电阻焊的强行焊接的弊端，降低铜粉杂质的产生。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书内容所作的等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (6)

1.一种电池集电子电阻焊工艺，其采用点焊机对电池的负极盖和铜针进行焊接，其特征在于：其包括以下步骤：
（1）焊接一段：所述负极盖和所述铜针在所述点焊机的压力下紧密接触，而后所述点焊机的电极接通利用电阻发热使所述负极盖的镀层融化，所述点焊机的功率以所述负极盖的镀层融化但不破坏所述铜针的母材为限；
（2）冷却切换：所述点焊机停止放电进行焊接参数切换，并让经步骤（1）融化的所述负极盖的镀层冷却至呈固液共存状态；
（3）焊接二段：加大所述点焊机的功率熔化所述负极盖和所述铜针的接触面，将所述负极盖和所述铜针牢固焊接形成电池集电子。
2.根据权利要求1所述的电池集电子电阻焊工艺，其特征在于：所述焊接一段采用恒定电压控制进行通电，所述焊接二段采用恒定电流控制进行通电。
3.根据权利要求1所述的电池集电子电阻焊工艺，其特征在于：所述焊接一段和所述焊接二段均采用恒定电流控制进行通电。
4.根据权利要求1所述的电池集电子电阻焊工艺，其特征在于：所述焊接一段采用恒定电流控制进行通电，所述焊接二段采用恒定电压控制进行通电。
5.根据权利要求1所述的电池集电子电阻焊工艺，其特征在于：所述焊接一段和所述焊接二段均采用恒定电压控制进行通电。
6.根据权利要求1所述的电池集电子电阻焊工艺，其特征在于：当所述点焊机的原始焊接时间不能满足所述集电子电阻焊工艺时，延长起始放电位置与终点放电位置的距离。
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