[发明专利]用于焊接电池翼片的超声波焊垫

说明书

技术领域

本发明总体上涉及超声波焊接，更具体地涉及一种用于以超声波方式焊接电池翼片的焊垫。

背景技术

在超声波焊接中，超声波焊接工具通常包括超声波焊接头和底模。超声波焊接头对待结合的材料施加压力并向其传递振动能量，所述待结合的材料由底模支撑。通常，底模在底部并且支撑槽型材料，该槽型材料焊接至例如互连棒／导条（bus bar）。一个或多个电池翼片放置于导条上，而且该叠层放置在焊接工具中。焊接前，将焊接头下移并且将导条和电池翼片夹紧至底模。在夹紧力作用下，将导条保持在合适位置的底模的滚花部分地刺入导条。焊接头将电池翼片接合，而且在导条的表面上提供运动。受压部分的运动产生大量的热量并且机械地撕开导条和电池翼片的表面上氧化膜。因此，发生了机械和冶金结合。当完成所述结合时，焊接头从电池翼片脱开并且底模从导条脱开。

焊接头和焊垫通常针对具体应用进行设计，尽管所述焊接工具能潜在地用于不同应用场合。对于塑料，由于塑料吸收了振动能量，超声波焊接使塑料局部熔融。对于金属，表面氧化物的高压力分散以及材料的局部运动导致金属结合－在此称为焊接。

图1A－B示出了设计为用于超声波焊接电池翼片的现有技术焊垫。通常，一个或多个电池翼片被焊接到一起和／或例如焊接至导条。焊接头10包括具有滚花15的焊垫12。所有滚花15的高度和形状（金字塔形状）相同。滚花具有平顶和尖角。当焊接电池的薄金属翼片20时，由于滚花上的尖角，金属薄片会在外边缘处的尖角过渡部位变形。在一些情况下，超声波焊接中的尖角过渡可导致穿孔、裂缝和／或过度变形。如果发生这些缺陷，它们可使焊接减弱并且使电池的长期性能退化。

因此，需要一种改进的焊垫，其设计为用于电池翼片的超声波焊接，该焊垫使焊接缺陷减少。

发明内容

本发明满足上述需要。在一个实施方式中，提供了一种用于焊接电池翼片的超声波焊接头的焊垫。该焊垫包括具有至少一个尖锐边缘的多个内滚花；而且包括环绕所述多个内滚花的多个外滚花，所述外滚花比所述内滚花短并且具有圆滑外边缘。

在另一个实施方式中，提供了一种以超声波方式焊接电池翼片的方法。该方法包括将至少一个电池翼片放置于焊垫上，该焊垫包括：具有至少一个尖锐边缘的多个内滚花；环绕所述多个内滚花的多个外滚花，所述外滚花比所述内滚花短并且具有圆滑外边缘；用超声波焊接工具施加超声波能量至电池翼片，所述内滚花支撑和保持所述电池翼片，而且所述外滚花的圆滑外边缘在焊垫的边缘处提供支撑电池翼片的平滑表面；以及以超声波方式焊接电池翼片。

方案1. 一种用于焊接电池翼片的超声波焊接头的焊垫，该焊垫包括：

具有至少一个尖锐边缘的多个内滚花；

环绕所述多个内滚花的多个外滚花，所述外滚花比所述内滚花短并且具有圆滑外边缘。

方案2. 如方案1所述的焊垫，其中所述内滚花具有平顶。

方案3. 如方案1所述的焊垫，其中所述外滚花具有平顶。

方案4. 如方案1所述的焊垫，其中所述内滚花是金字塔形状的。

方案5. 如方案1所述的焊垫，其中所述外滚花是金字塔形状的。

方案6. 如方案1所述的焊垫，其中所述内滚花具有至少两个尖锐边缘。

方案7. 如方案1所述的焊垫，其中所述外滚花具有至少一个尖锐边缘。

方案8. 如方案1所述的焊垫，其中所述内滚花用钢制成。

方案9. 如方案1所述的焊垫，其中所述外滚花用钢制成。

方案10. 一种用于以超声波方式焊接电池翼片的方法，该方法包括：

将至少一个电池翼片放置于焊垫上，所述焊垫包括：具有至少一个尖锐边缘的多个内滚花；环绕所述多个内滚花的多个外滚花，所述外滚花比所述内滚花短并且具有圆滑外边缘；

用超声波焊接工具施加超声波能量至电池翼片，所述内滚花支撑并保持电池翼片，而且所述外滚花的圆滑外边缘在焊垫的边缘处提供支撑电池翼片的平滑表面；以及

以超声波方式焊接电池翼片。

方案11. 如方案10所述的方法，其中所述内滚花具有平顶。

方案12. 如方案10所述的方法，其中所述外滚花具有平顶。

方案13. 如方案10所述的方法，其中所述内滚花是金字塔形状的。

方案14. 如方案10所述的方法，其中所述外滚花是金字塔形状的。

方案15. 如方案10所述的方法，其中所述内滚花具有至少两个尖锐边缘。

方案16. 如方案10所述的方法，其中所述外滚花具有至少一个尖锐边缘。

方案17. 如方案10所述的方法，其中所述内滚花用钢制成。