[发明专利]一种电池模组异种金属外壳及其焊接方法

说明书

本发明公开了一种电池模组异种金属外壳及其焊接方法，电池模组外壳包括壳体、侧板和上盖，壳体及侧板为铝合金材质，上盖为不锈钢材质，侧板和上盖通过激光焊接，焊接方法包括清洗、压紧和激光焊接等步骤，焊缝轨迹采用螺旋抖动直线焊缝；采用对接接头形式焊接时，不锈钢板叠放在铝合金板上，焊接热源激光束光斑位于铝合金板与不锈钢板的接缝处，并且偏向不锈钢板一侧；采用叠焊接头形式焊接时，焊接热源激光束光斑在不锈钢板上，光斑远离不锈钢板边缘；不锈钢板与铝合金板存在台阶式尺寸配合，本发明能够控制热失控时排气的方向，降低危险系数，利用激光束的偏移来降低焊接热影响区，可有效降低金属化合物含量，提高焊接质量。

技术领域

本发明涉及电池模组领域，具体地说是一种电池模组异种金属外壳及其焊接方法。

背景技术

电池模组热失控是指蓄电池在恒压充电时电流和电池温度发生一种积累性的增强作用并逐步损坏。

电池模组的壳体、侧板和上盖如果均采用铝合金材质，在发生热失控排气时，排气方向不可控，如果从上部排气，相对侧向排气危险系数大。

如果电池模组的壳体、侧板和上盖采用异种金属，如铝合金和不锈钢，利用铝合金和不锈钢的强度不同的特性，能够有效地控制热失控时排气的方向，将排气方向设置在侧向，能够有效地降低热失控的危险系数。

但是不锈钢和铝合金两种不同金属因其物理性能差异较大，传统的焊接方式，包括电子束、摩擦和超声波等，焊接时易产生焊接缺陷，比如：焊接接头易氧化，钢铝焊接过程温度较高，极易产生高熔点氧化物，阻碍金属熔化；熔池成分不均匀，两种材料熔点差异较大，铝极易先熔化漂浮于熔池上部；接头裂纹，钢铝异种材料焊接生成的铁铝金属间化合物增大接头脆性，在焊接应力作用下，接头开裂。

发明内容

本发明的目的是提供一种电池模组异种金属外壳及其焊接方法。电池模组外壳采用异种金属焊接而成，能够有效地控制热失控时排气的方向，从而降低热失控的危险系数，异种金属通过激光焊接，能够解决现有焊接技术中容易产生焊接缺陷的问题。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种电池模组异种金属外壳，包括壳体、侧板和上盖，所述的壳体及侧板为铝合金材质，所述上盖为不锈钢材质，所述侧板和上盖通过激光焊接。

上盖采用不锈钢材质，而壳体和侧板采用铝合金材质，上盖厚度为1.0-1.5mm，侧板厚度为1.5-2.0mm，因为不锈钢的熔点和强度高于铝合金，可控制热失控排气方向为侧向，相对上方热失控排气，能够有效降低对人身财产安全的伤害。

焊接方法包括如下步骤：

S01、使用工业无水乙醇将待焊接工件两表面进行清洗，以使待焊接工件表面无油污、水分及杂质。

S02、清洗完成的不锈钢片及铝合金片叠放在压紧工装下，上盖不锈钢在上，侧板铝合金在下，使待焊接工件间无间隙，对待焊接物料进行压紧。

S03、激光焊接，焊缝轨迹采用螺旋抖动直线焊缝，螺旋抖动可有效增加熔池凝固前的熔池内的气孔搅拌及逸出。

焊接功率波形采用快升缓降模式，使功率在短时间内提升至设置功率，使材料迅速加热利于激光吸收，缓降则可以有效解决焊接收尾弧坑情况。

为降低不锈钢料片中杂质元素烧蚀及降低钢铝结合面间的脆性金属化合物的产生，焊接工艺采用高功率高速焊接，激光焊接功率在2800-3000W，焊接速度150-160mm/s，离焦量±1时，焊接效果较好；机械性能及微观缺陷均满足产品要求。

进一步，在步骤S03中，采用叠焊接头形式或对接接头形式。