1.本发明涉及电池加工技术领域，特别是涉及极耳超声波焊接方法。
背景技术：2.在锂离子电池极片箔材焊接极耳过程中，传统焊接方式采用的是激光焊接及超声波焊接，而激光焊接是利用高能量密度的激光束作为热源的一种高效精密焊接方法，焊接过程属热传导型，即激光辐射加热材料表面，表面热量通过热传导向内部扩散，通过控制激光脉冲的宽度、能量、峰值功率和重复频率等参数，使材料熔化，形成特定的熔池；超声波焊接是通过超声波发生器将50/60赫兹电流转换成15、20、30或40khz电能。被转换的高频电能通过换能器再次被转换成为同等频率的机械运动，随后机械运动通过一套可以改变振幅的变幅杆装置传递到焊头。焊头将接收到的振动能量传递到待焊接工件的接合部，在该区域，振动能量被通过摩擦方式转换成热能，将塑料熔化，从而形成焊接区域。
3.现有的电池极片箔材一般采用复合箔材，而复合箔材的结构依次为底层、中间层及上层，底层及上层均采用箔材，中间层采用塑料薄膜，由于塑料薄膜的强度较低，且底层及上层只有2μm-3μm，本身延展性及拉伸强度过高，吸收性能不强，使用以上两种焊接方式，容易造成过焊，焊穿，功率过小后会造成虚焊等问题。
技术实现要素：4.基于此，有必要针对提供一种有效避免在焊接过程中造成过焊、焊穿及虚焊的问题，能够保证焊接效果，保证导电性能的极耳超声波焊接方法。
5.一种极耳超声波焊接方法，包括以下步骤：
6.依次放卷第一箔材、复合箔材及第二箔材，使所述第一箔材、所述复合箔材及所述第二箔材依次层叠形成层叠箔材的中间体；
7.采用超声波焊接方式将所述第一箔材与所述第二箔材分别焊接于所述复合箔材相对的两表面，得到层叠箔材；
8.将所述层叠箔材层叠至设定层数，并采用所述超声波焊接方式将若干所述层叠箔材依次焊接，以形成层叠焊件；
9.采用所述超声波焊接方式将所述层叠焊件与极耳焊接，以形成极耳组件。
10.首先将第一箔材、复合箔材及第二箔材依次层叠，并采用超声波焊接方式焊接在一起，在焊接时，超声波焊接将能量直接作用于第一箔材及第二箔材，第一箔材及第二箔材起到保护复合箔材的作用，能够减少超声波焊接直接接触复合箔材产生的能量，降低了复合箔材在焊接过程中容易断裂的风险，有效避免在焊接过程中造成过焊、焊穿及虚焊的问题，能够保证第一箔材、复合箔材及第二箔材的焊接效果；然后采用超声波焊接方式将若干层叠箔材依次层叠焊接，能够使得若干层叠箔材之间的间距缩短，有利于降低焊接能量消耗；再然后采用超声波焊接方式将层叠焊件与极耳焊接，使极耳焊接抗拉强度增加，使层叠焊件与极耳接触，保证导电性能。
11.在其中一个实施例中，将所述第一箔材与所述第二箔材分别焊接于所述复合箔材相对的两表面之前，还包括：
12.将所述第一箔材、所述复合箔材及所述第二箔材依次层叠形成层叠箔材的中间体压紧。
13.通过将第一箔材、复合箔材及第二箔材形成的层叠箔材的中间体压紧，能够使得第一箔材、复合箔材及第二箔材之间间隔减小，从而使得第一箔材、第二箔材分别与复合箔材之间紧密贴合，不易发生相对位移，以保证第一箔材、复合箔材及第二箔材相对位置的精确度，进而能够提高第一箔材、复合箔材及第二箔材的焊接质量。
14.在其中一个实施例中，采用所述超声波焊接方式将所述第一箔材与所述第二箔材分别焊接于所述复合箔材相对的两表面，包括：
15.所述超声波焊接的焊接压力为0.2-0.5mpa，焊接频率为20-50khz，焊接速度为10-15r/min。
16.在其中一个实施例中，采用所述超声波焊接方式将若干所述层叠箔材依次焊接，或，采用所述超声波焊接方式将所述层叠焊件与极耳焊接，包括；
17.所述超声波焊接的焊接压力为0.2-0.5mpa，焊接频率为30-40khz，焊接时间为0.3-0.5s。
18.在其中一个实施例中，所述第一箔材所述第二箔材分别采用连续焊接方式焊接于所述复合箔材相对的两表面。
19.第一箔材、第二箔材分别采用连续焊接方式焊接于复合箔材相对的两表面。也就是说，第一箔材、复合箔材及第二箔材在输送过程中即被焊接，并且在第一箔材与复合箔材及第二箔材与复合箔材上形成连续的焊印，无需在输送过程中暂停第一箔材、复合箔材及第二箔材，极大地缩短了焊接时间，提高了焊接效率。
20.在其中一个实施例中，所述第一箔材及所述第二箔材的厚度为10-15μm，所述复合箔材的厚度5-8μm。
21.在其中一个实施例中，所述设定层数为15-40层。
22.在其中一个实施例中，采用所述超声波焊接方式将所述层叠焊件与极耳焊接，以形成极耳组件，包括：
23.根据所述层叠焊件与所述极耳焊接的焊接区域来确定。
24.在其中一个实施例中，所述第一箔材及所述第二箔材的材质为铝箔、铜箔、锡箔中的一种。
25.在其中一个实施例中，所述极耳超声波焊接方法还包括步骤：
26.测试所述极耳组件(2)的焊接拉力，当所述焊接拉力≥20n时，判定为合格品。
27.本发明提供的极耳超声波焊接方法，首先将第一箔材、复合箔材及第二箔材依次层叠，并采用超声波焊接方式焊接在一起，在焊接时，超声波焊接将能量直接作用于第一箔材及第二箔材，第一箔材及第二箔材起到保护复合箔材的作用，能够减少超声波焊接直接接触复合箔材产生的能量，降低了复合箔材在焊接过程中容易断裂的风险，有效避免在焊接过程中造成过焊、焊穿及虚焊的问题，能够保证第一箔材、复合箔材及第二箔材的焊接效果；然后采用超声波焊接方式将若干层叠箔材依次层叠焊接，能够使得若干层叠箔材之间的间距缩短，有利于降低焊接能量消耗；再然后采用超声波焊接方式将层叠焊件与极耳焊
接，使极耳焊接抗拉强度增加，使层叠焊件与极耳接触，提高导电性能。
附图说明
28.构成本技术的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
29.为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
30.图1为本发明一实施例所示的极耳超声波焊接方法的流程图；
31.图2为本发明一实施例所示的第一箔材与第二箔分别焊接于复合箔材相对的两表面的焊接示意图，图中示出了第一箔材、复合箔材及第二箔材焊接所用的滚焊焊头的结构；
32.图3为本发明一实施例所示的若干层叠箔材依次层叠焊接的焊接示意图，图中示出了若干层叠箔材依次层叠焊接所用的第二超声波焊头的结构；
33.图4为本发明一实施例所示的层叠焊件与极耳焊接的焊接示意图，图中示出了层叠焊件与极耳焊接所用的第一超声波焊头的结构。
34.附图标记说明
35.1、层叠箔材；11、第一箔材；12、复合箔材；13、第二箔材；2、极耳组件；21、层叠焊件；22、极耳；3、滚焊焊头；3、滚焊焊头；4、第二超声波焊头；5、第一超声波焊头。
具体实施方式
36.为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
37.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
38.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
39.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
40.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
41.需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。
42.参见图1及图2所示，本发明的实施例提供了一种极耳超声波焊接方法，该加工方法可将第一箔材11、复合箔材12及第二箔材13焊接在一起，以得到层叠箔材1，并可将若干层叠箔材1焊接在一起，以形成层叠焊件21，还可将层叠焊件21与极耳22焊接在一起。
43.复合箔材12包括第三箔材、第四箔材及设置于第三箔材与第四箔材之间的塑料薄膜层，第三箔材、第四箔材分别与塑料薄膜层粘接。在其他可行的实施例中，第三箔材、塑料薄膜层及第四箔材依次通过热熔合的方式连接在一起。第三箔材及第四箔材的厚度为2μm-3μm。
44.参见图1、图2、图3及图4所示，一种极耳超声波焊接方法，包括以下步骤：
45.步骤1：依次放卷第一箔材11、复合箔材12及第二箔材13，使第一箔材11、复合箔材12及第二箔材13依次层叠形成层叠箔材1的中间体。第一箔材11及第二箔材13的材质为铝箔、铜箔、锡箔中的一种。
46.步骤2：采用超声波焊接方式将第一箔材11与第二箔材13分别焊接于复合箔材12相对的两表面，得到层叠箔材1。
47.步骤3：将层叠箔材1层叠至设定层数，并采用超声波焊接方式将若干层叠箔材1依次焊接，以形成层叠焊件21。
48.步骤4：采用超声波焊接方式将层叠焊件21与极耳22焊接，以形成极耳组件2。
49.参见图2所示，第一箔材11、复合箔材12及第二箔材13采用超声波焊接方式进行焊接，超声波焊接是利用高频振动波传递到两个需焊接的物体表面，在加压的情况下，使两个物体表面相互摩擦而形成分子层之间的熔合。在焊接时，超声波焊接将能量直接作用于第一箔材11及第二箔材13，第一箔材11及第二箔材13起到保护复合箔材12的作用，能够减少超声波焊接直接接触复合箔材12产生的能量，降低了复合箔材12在焊接过程中容易断裂的风险，有效避免在焊接过程中造成过焊、焊穿及虚焊的问题，能够保证层叠箔材1的焊接效果。
50.在步骤1中，第一箔材11、复合箔材12及第二箔材13分别卷绕于放卷辊上，在放卷驱动部的驱动下，带动放卷辊转动，即可实现第一箔材11、复合箔材12及第二箔材13的依次放卷。其中，放卷驱动部采用电机。需要理解的是：由于第一箔材11、复合箔材12及第二箔材13均为薄材，其强度不高且无法承受较大的撕扯力，在焊接第一箔材11、复合箔材12及第二箔材13时需要保证相对位置固定，否则焊接后将会出现裂纹，严重时产生断带无法连续生产。为此，在焊接前将第一箔材11、复合箔材12及第二箔材13依次层叠，且第一箔材11、复合
箔材12及第二箔材13沿同一方向输送。同时，在运输过程中第一箔材11、复合箔材12及第二箔材13的输送速度保持一致，以减少三者之间的速度差，从而保证第一箔材11、复合箔材12及第二箔材13相对位置的固定，进而能够提高第一箔材11、复合箔材12及第二箔材13的焊接质量。
51.具体地，第一箔材11、复合箔材12及第二箔材13均沿水平方向输送至将第一箔材11与第二箔材13分别焊接于复合箔材12相对两表面的焊接工位，能够减少第一箔材11、复合箔材12及第二箔材13在输送过程中出现打折、起皱的现象，有效保证焊接时的平整度，进一步保证焊接质量。
52.为实现第一箔材11、复合箔材12及第二箔材13均沿水平方向输送至焊接工位，可做如下设置：
53.将卷绕有第一箔材11的放卷辊、卷绕有第二箔材13的放卷辊对称设置，将卷绕有复合箔材12的放卷辊在第一方向上设置于卷绕有第一箔材11的放卷辊与卷绕有第二箔材13的放卷辊之间，在第二方向上分别与卷绕有第一箔材11的放卷辊及卷绕有第二箔材13的放卷辊具有间隔。第一方向与第二方向垂直相交。需要理解的是：复合箔材12分别与第一箔材11及第二箔材13平行设置，且复合箔材12位于第一箔材11及第二箔材13之间，同时，第一箔材11与第二箔材13相对复合箔材12对称设置。当第一箔材11及第二箔材13分别放卷时，第一箔材11及第二箔材13可以经过相同长度的路径进入焊接工位，能够减少第一箔材11及第二箔材13的张力差，保证第一箔材11、复合箔材12及第二箔材13层叠时的平整度。
54.参见图2所示，在步骤2中，第一箔材11、第二箔材13分别采用连续焊接方式焊接于复合箔材12相对的两表面。需要理解的是，第一箔材11、复合箔材12及第二箔材13在输送过程中即被焊接，并且在第一箔材11与复合箔材12及第二箔材13与复合箔材12上形成连续的焊印，无需在输送过程中暂停第一箔材11、复合箔材12及第二箔材13，极大地缩短了焊接时间，提高了焊接效率。
55.为了保证第一箔材11、复合箔材12及第二箔材13相对位置的精确度，在将第一箔材11与第二箔材13分别焊接于复合箔材12相对的两表面之前，将第一箔材11、复合箔材12及第二箔材13形成的层叠箔材1的中间体压紧，使得第一箔材11、复合箔材12及第二箔材13之间间隔减小，从而使得第一箔材11、第二箔材13分别与复合箔材12之间紧密贴合，不易发生相对位移。例如，在未压紧之前，第一箔材11、第二箔材13分别与复合箔材12之间的间隔为0.5-1mm，经压紧后的第一箔材11、第二箔材13及复合箔材12之间的间隔为0-0.2mm。
56.第一箔材11及第二箔材13的厚度可以在10-15μm之间选取，复合箔材12的厚度可以在5-8μm之间选取。在本实施例中，第一箔材11及第二箔材13的厚度为12μm，复合箔材的厚度为126μm。
57.参见图2所示，在一个实施例中，第一箔材11、复合箔材12及第二箔材13的焊接采用超声波滚焊焊接方式，包括有两滚焊焊头3，两滚焊焊头3分别设置于层叠箔材1的上下两侧，且相对层叠箔材1对称设置。采用超声波焊接方式将第一箔材11与第二箔材13分别焊接于复合箔材12相对的两表面时，预留有30-50mm焊接区域，超声波焊接的焊接压力为0.2-0.5mpa，焊接频率为20-50khz，焊接速度为10-15r/min，超声波焊头的直径约100mm，超声波焊头为圆形焊头。例如，超声波焊头为圆形滚轮状。
58.进一步地，在步骤2结束之后，还可以将收卷焊接后的第一箔材11、第二箔材13及
复合箔材12，即收卷焊接后的层叠箔材1。为实现收卷焊接后的层叠箔材1，可做如下设置：设置有收卷辊及收卷驱动部，层叠箔材1卷绕于收卷辊上，在收卷驱动部的驱动下，带动收卷辊转动，即可实现收卷焊接后的层叠箔材1。在步骤3之前，需将收卷的层叠箔材1按照需要长度进行裁切，然后在将层叠箔材1层叠至设定层数。设定层数可以在15-40层之间选取。在本实施例中，层叠焊件21的层数为20层。
59.参见图3所示，在步骤3中，采用超声波焊接方式将若干层叠箔材1依次焊接时，采用第二超声波焊头4，第二超声波焊头4为方形，无焊齿。超声波焊接的焊接压力为0.2-0.5mpa，焊接频率为30-40khz，焊接时间为0.3-0.5s。采用超声波焊接方式将若干层叠箔材1依次焊接，能够使得若干层叠箔材1之间的间距缩短，有利于降低焊接能量消耗。
60.参见图4所示，在步骤4中，采用超声波焊接方式将层叠焊件21与极耳22焊接时，采用第一超声波焊头5，第一超声波焊头5可以是任意形状，第一超声波焊头5采用正齿焊头。在本实施例中，第一超声波焊头5为方形。超声波焊接的焊接压力为0.2-0.5mpa，焊接频率为30-40khz，焊接时间为0.3-0.5s。采用超声波焊接方式将层叠焊件21与极耳22焊接，使极耳22焊接抗拉强度增加，使层叠焊件21与极耳22接触，保证导电性能。在焊接层叠焊件21与极耳22时，焊接所用的第一超声波焊头5大小或长度根据层叠焊件21与极耳22焊接的焊接区域来确定。需要理解的是，第一超声波焊头5大小或长度与层叠焊件21与极耳22焊接的焊接区域成线性关系。
61.在步骤4结束之后，测试极耳组件2的焊接拉力，当焊接拉力≥20n时，判定为合格品，满足焊接要求。
62.以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
63.以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
技术特征：1.一种极耳超声波焊接方法，其特征在于，包括以下步骤：依次放卷第一箔材(11)、复合箔材(12)及第二箔材(13)，使所述第一箔材(11)、所述复合箔材(12)及所述第二箔材(13)依次层叠形成层叠箔材(1)的中间体；采用超声波焊接方式将所述第一箔材(11)与所述第二箔材(13)分别焊接于所述复合箔材(12)相对的两表面，得到层叠箔材(1)；将所述层叠箔材(1)层叠至设定层数，并采用所述超声波焊接方式将若干所述层叠箔材(1)依次焊接，以形成层叠焊件(21)；采用所述超声波焊接方式将所述层叠焊件(21)与极耳(22)焊接，以形成极耳组件(2)。2.根据权利要求1所述的极耳超声波焊接方法，其特征在于，将所述第一箔材(11)与所述第二箔材(13)分别焊接于所述复合箔材(12)相对的两表面之前，还包括：将所述第一箔材(11)、所述复合箔材(12)及所述第二箔材(13)依次层叠形成层叠箔材(1)的中间体压紧。3.根据权利要求1所述的极耳超声波焊接方法，其特征在于，采用所述超声波焊接方式将所述第一箔材(11)与所述第二箔材(13)分别焊接于所述复合箔材(12)相对的两表面，包括：所述超声波焊接的焊接压力为0.2-0.5mpa，焊接频率为20-50khz，焊接速度为10-15r/min。4.根据权利要求1所述的极耳超声波焊接方法，其特征在于，采用所述超声波焊接方式将若干所述层叠箔材(1)依次焊接，或，采用所述超声波焊接方式将所述层叠焊件(21)与极耳(22)焊接，包括：所述超声波焊接的焊接压力为0.2-0.5mpa，焊接频率为30-40khz，焊接时间为0.3-0.5s。5.根据权利要求1所述的极耳超声波焊接方法，其特征在于，所述第一箔材(11)、所述第二箔材(13)分别采用连续焊接方式焊接于所述复合箔材(12)相对的两表面。6.根据权利要求1所述的极耳超声波焊接方法，其特征在于，所述第一箔材(11)及所述第二箔材(13)的厚度为10-15μm，所述复合箔材(12)的厚度5-8μm。7.根据权利要求1所述的极耳超声波焊接方法，其特征在于，所述设定层数为15-40层。8.根据权利要求1所述的极耳超声波焊接方法，其特征在于，采用所述超声波焊接方式将所述层叠焊件(21)与极耳(22)焊接，以形成极耳组件(2)，包括：根据所述层叠焊件(21)与所述极耳(22)焊接的焊接区域来确定。9.根据权利要求1所述的极耳超声波焊接方法，其特征在于，所述第一箔材(11)及所述第二箔材(13)的材质为铝箔、铜箔、锡箔中的一种。10.根据权利要求1所述的极耳超声波焊接方法，其特征在于，还包括步骤：测试所述极耳组件(2)的焊接拉力，当所述焊接拉力≥20n时，判定为合格品。
技术总结本发明涉及一种极耳超声波焊接方法，包括以下步骤：依次放卷第一箔材、复合箔材及第二箔材，使第一箔材、复合箔材及第二箔材依次层叠形成层叠箔材的中间体，采用超声波焊接方式将第一箔材与第二箔材分别焊接于复合箔材相对的两表面，得到层叠箔材；将层叠箔材层叠至设定层数，并采用超声波焊接方式将若干层叠箔材依次焊接，以形成层叠焊件。本发明首先将第一箔材、复合箔材及第二箔材依次层叠，在焊接时，超声波焊接将能量直接作用于第一箔材及第二箔材，能够减少超声波焊接直接接触复合箔材产生的能量，有效避免在焊接过程中造成过焊、焊穿及虚焊的问题，保证焊接效果；然后将若干层叠箔材依次层叠焊接，能够使得若干层叠箔材之间的间距缩短。之间的间距缩短。之间的间距缩短。
技术研发人员：周高阳 李学法 张国平
受保护的技术使用者：江阴纳力新材料科技有限公司
技术研发日：2022.03.18
技术公布日：2022/7/5
