[发明专利]用于激光焊接的方法和设备

说明书

描述了用于将多个电池单元箔接合到电池凸片的激光焊接机和相关方法。该接合方法包括将多个电池单元箔布置在堆叠中，其中电池单元箔的第一边缘平行设置。布置在堆叠中的电池单元箔定位成使得电池单元箔的第一边缘与电池凸片欠重叠。可以将压缩载荷施加到多个电池单元箔和电池凸片。激光焊接机执行焊接操作以形成焊接接头，该焊接接头机械和电气地接合电池单元箔和电池凸片。焊接操作包括激光焊接机将激光束施加到电池凸片的第二表面。焊接操作在电池单元箔的第一边缘附近执行。

背景技术

激光焊接是一种金属接合工艺，其中激光束被导向至金属工件堆，以提供能够在重叠的组成金属工件之间产生融合焊接接头的集中能量源。金属工件层可以相对于彼此堆叠和对齐，使得它们的接合表面重叠以在预期的焊接位置内建立接合界面。然后将激光束导向至工件堆叠的顶表面或顶表面附近。吸收激光束提供的能量而产生的热量将引发金属工件的熔化，并在工件堆叠内建立熔融焊池。熔融焊池穿过被激光束撞击的金属工件并进入下面的金属工件，以到达与所有已建立的接合界面相交的深度。

激光束在撞击工件堆叠的顶表面时快速产生熔融焊池。在熔融焊池形成并稳定后，激光束沿着工件堆的顶表面前进，同时跟踪预定的焊接路径。激光束的这种前进使熔融焊池沿着相对于工件堆叠的顶表面的相应路线平移，并在前进焊池的尾流中留下熔化的工件材料，该焊池包括来自工件堆叠中的金属工件层的材料。这种穿透的熔融工件材料冷却并固化以形成焊接接头，该焊接接头由来自金属工件的所有层的再固化材料组成。来自金属工件重叠层的材料的这种熔合形成焊接接头。

已知激光焊接产生的热量会作用于工件层使工件变形，并且由于热量和蒸汽会在工件之间产生局部材料空隙。局部材料空隙可表现为工件堆叠中的层之间的间隙和/或一个或多个工件中的空隙，影响焊接接头的使用寿命，并因此影响包括焊接接头的部件的使用寿命。当工件堆叠包括焊接到电池凸片的多个电池单元箔时，局部材料空隙的出现可能影响一个或多个电池单元箔与电池凸片之间的导电性。

发明内容

描述了一种通过激光焊接机将多个电池单元箔接合到电池凸片的装置和相关方法。每个电池单元箔都配置为包括边缘的薄片，并且电连接到电池单元的正极或负极。电池凸片配置为包括边缘、第一表面以及与第一表面相对的第二表面的薄片。该接合方法包括将多个电池单元箔布置在堆叠中，其中电池单元箔的第一边缘平行设置。布置在堆叠中的电池单元箔定位成使得电池单元箔的第一边缘与电池凸片欠重叠。可以将压缩载荷施加到多个电池单元箔和电池凸片。激光焊接机执行焊接操作以形成焊接接头，该焊接接头机械和电气地接合电池单元箔和电池凸片。焊接操作包括激光焊接机将激光束施加到电池凸片的第二表面。在电池单元箔的第一边缘附近执行焊接操作，并且焊接接头形成在电池单元箔的第一边缘的1.5mm内。

本公开的一个方面包括平行布置电池单元箔的第一边缘，并且限定与由堆叠的电池单元箔限定的第一平面正交的第二平面。

本公开的另一方面包括平行布置电池单元箔的第一边缘，并且限定相对于由堆叠的电池单元箔限定的第一平面渐缩的第二平面。

本公开的另一方面包括多个单元箔，其包括设置在电池凸片最远处的底部单元箔，并且其中焊接操作在底部单元箔的第一边缘的1.5mm内执行。

本公开的另一方面包括将压缩载荷施加到多个电池单元箔和电池凸片，但不包括电池单元箔的位于电池凸片的一部分之下的部分。

本公开的另一方面包括一种用于将多个电池单元箔接合到电池凸片的设备，其中每个电池单元箔都配置为包括第一边缘的薄片，并且其中电池凸片配置为包括第二边缘的薄片。该设备包括激光焊接机和包括砧座、第一夹紧装置以及第二夹紧装置的夹紧机构。激光焊接机可操作来执行焊接操作，以形成接合电池单元箔和电池凸片的焊缝，包括将激光束导向至电池凸片的第二表面上，其中焊缝形成在电池单元箔的第一边缘的1.5mm内。