[发明专利]一种多层集流体及外极耳的激光焊接装置

说明书

本发明公开了一种多层集流体及外极耳的激光焊接装置，包括：电芯放置平台，用于定位电芯，并使得电芯的至少一部分集流体悬空设置；焊接台驱动机构及焊接台，焊接台驱动机构用于驱动焊接台从下方靠近电芯放置平台，以使得焊接台上表面或放置在焊接台上表面的外极耳与悬空的集流体的下表面相贴合；焊接压头驱动机构及焊接压头，焊接压头驱动机构用于驱动焊接压头从上方靠近电芯放置平台，以将悬空的集流体及外极耳压紧在焊接台上；激光焊接头，用于对压紧的集流体及外极耳进行激光焊接。本发明相比超声波焊接系统，既能从工艺方面得到焊接质量的提升，亦能简化焊接工艺，由预焊和终焊两步优化为一步激光焊接，提升时效和降低设备开发成本。

技术领域

本发明涉及电池焊接技术，具体涉及一种多层集流体及外极耳的激光焊接装置。

背景技术

锂电池的基本结构是多层正负极片和隔膜按规律叠在一起的结果，极片上活性粒子的运动主导充放电过程，而无论是充电还是放电，锂电池和外部电流交互是必须的，极耳连接则是这项交流的关键。极片延伸出的极耳即为铜集流体或铝集流体，多层集流体间，以及与外极耳(铝片、镍片或铜镀镍片)间的连接直接影响着电芯电流的传导，因此多层集流体及外极耳的焊接质量至关重要。

随着锂电池技术的不断发展，集流体厚度不断减小，但电池能量密度不断增大，集流体之间以及集流体与外极耳之间的连接性能要求越来越高，目前生产中普遍采用超声波焊接的方式，超声波焊接主要是以焊接头传导高频率的振动使多层集流体以及集流体与外极耳之间相互摩擦产生热量，材料分子相互熔合形成焊接效果。然而，接触式的高频摩擦振动，容易使集流体产生破损，甚至断裂，导致极耳连接失效。此外，在新一代的高能量密度电池中，石墨烯涂层铝箔集流体已应用在正极极片中，具有润滑性的石墨烯会影响集流体间的摩擦传导，从而影响超声波焊接的质量甚至焊接失效。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种多层集流体及外极耳的激光焊接装置，以提高锂电池集流体的焊接质量。

为实现上述目的，本发明的技术方案是：

一种多层集流体及外极耳的激光焊接装置，包括：

电芯放置平台，用于定位电芯，并使得电芯的至少一部分集流体悬空设置；

焊接台驱动机构及焊接台，焊接台驱动机构用于驱动焊接台从下方靠近电芯放置平台，以使得焊接台上表面或放置在焊接台上表面的外极耳与悬空的集流体的下表面相贴合；

焊接压头驱动机构及焊接压头，焊接压头驱动机构用于驱动焊接压头从上方靠近电芯放置平台，以将悬空的集流体及外极耳压紧在焊接台上，焊接压头上设有若干供激光穿过的通光孔；

激光焊接头，可移动地安装在焊接压头的上方，用于对压紧的集流体及外极耳进行激光焊接。

作为本发明的一种改进，所述焊接台上还安装有位移传感器，用于获取待焊产品压紧后的厚度以调节激光焊接头的焦点位置和匹配焊接程序。

作为本发明的一种改进，所述位移传感器安装在焊接台的侧面，其伸出的探针在焊接压头下降时被压缩，从而测量出待焊接产品压紧后的厚度。

作为本发明的一种改进，所述焊接台为负压焊接台。

作为本发明的一种改进，所述焊接压头的上表面成型有截面为三角形的凹陷，所述通光孔间隔排列在凹陷的竖直侧壁上，凹陷的底面构成与通光孔相接的斜坡，相邻两个通光孔间构成横梁，在横梁或通光孔底面设置有用于释放集流体在受压展平过程所产生的局部压力的泄压槽。

作为本发明的一种改进，所述焊接压头的上方安装有吸尘头，吸尘头底部安装有吸尘挡板，吸尘头通过弹性构件与焊接压头驱动机构连接，当焊接压头驱动机构动作时，焊接压头先接触集流体表面，随后压缩弹性构件使吸尘挡板下降并进入到上述凹陷中，并与凹陷的斜坡间隔一定距离，使得吸尘头产生的气流能够引导焊接产生的烟尘。