鋰電池防爆閥/密封鋁釘——焊接工藝詳解
硬殼電池結(jié)構(gòu)件包括圓柱和方形結(jié)構(gòu)件,本文以方形為展開介紹,電池通常由殼體和蓋板組成。
蓋板
蓋板的主要功能包括:
1)固定/密封功能:頂蓋與鋁殼激光焊接,包裹固定裸電芯并實(shí)現(xiàn)密封作用;
2)電流導(dǎo)通功能(極柱):在電池中,頂蓋極柱、轉(zhuǎn)接片和電芯極耳焊接導(dǎo)通,保證電芯充放電電流導(dǎo)通的功能;在模組中,頂蓋極柱與匯流排激光焊接、螺栓連接,形成串/并聯(lián);
3)泄壓功能(防爆片):當(dāng)電池出現(xiàn)異常,內(nèi)部氣壓增大至一定值,頂蓋防爆閥將開啟進(jìn)行泄壓,降低爆炸風(fēng)險(xiǎn);
4)降低電腐蝕:正極上塑膠采用導(dǎo)電PPS,保證正極柱與頂蓋板間有一定阻值,降低正極柱與鋁殼間的電位差,防止頂蓋板/鋁殼電腐蝕,進(jìn)而提高產(chǎn)品質(zhì)量和使用壽命
殼體
殼體的制造相對(duì)簡(jiǎn)單,主要采用連續(xù)拉伸工藝。由于蓋板集成部件較多,工藝較為復(fù)雜,且在實(shí)際作用時(shí),防爆閥開啟后電解液容易飛濺至蓋板接線造成二次事故,因此出現(xiàn)了將防爆閥轉(zhuǎn)移至殼體的現(xiàn)象。
下面簡(jiǎn)要介紹一些焊接工藝細(xì)節(jié)
1、電池防爆閥焊接(Safety vent welding)
防爆閥是電池封口板上的薄壁閥體,當(dāng)電池內(nèi)部壓力超過規(guī)定值時(shí),防爆閥閥體率先破裂泄氣,釋放壓力,避免電池爆裂。防爆閥結(jié)構(gòu)巧妙,多用激光焊接牢固一定形狀的鋁質(zhì)金屬片。當(dāng)電池內(nèi)部壓力升高到一定值時(shí),鋁片從設(shè)計(jì)的凹槽位置處破裂,防止電池進(jìn)一步膨脹造成爆炸。因而這道工序?qū)す夂附庸に囈髽O為嚴(yán)格,要求焊縫密封,嚴(yán)格控制熱輸入量,保證焊縫的破壞壓力值穩(wěn)定在一定范圍內(nèi)(一般在0.4~0.7MPa),過大或太小都會(huì)對(duì)電池的安全性造成很大影響。
這道工序?qū)す夂附庸に囈髽O為嚴(yán)格。沒有采用連續(xù)激光焊接之前,電池防爆閥的焊接都是采用脈沖激光器焊接,通過焊點(diǎn)與焊點(diǎn)的重疊和覆蓋來實(shí)現(xiàn)連續(xù)密封焊接,但焊接效率較低,且密封性相對(duì)較差。采用連續(xù)激光焊接可以實(shí)現(xiàn)高速高質(zhì)量的焊接,焊接穩(wěn)定性、焊接效率以及良品率都能夠得到保障。
防爆閥激光焊接樣品展示

作為電芯焊接的最后一道工序,密封釘焊接的良率尤為重要。密封釘焊接時(shí)由于有殘留電解液的存在,導(dǎo)致有爆點(diǎn)、針孔等缺陷,而抑制這些缺陷的關(guān)鍵方式則是減小熱輸入量,采用激光焊接可以大幅提高穩(wěn)定性和兼容性,從而使良率得到極大的提升。
防爆閥和鋁釘是厚度很薄的沖壓件,在鋁材料的激光焊接中,由于光纖的直徑太小,或者由于激光功率的設(shè)定太高,所以經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)凸起、氣孔和氣泡等問題,影響飛濺的因素有很多,包括材料本身的特性、材料的潔凈程度等。
而合適的生產(chǎn)廠家以及一款適配的防爆片與鋁釘對(duì)激光焊接幫助是立竿見影的,不僅能材料上保障焊縫密封以及焊縫的爆破壓力值穩(wěn)定等等,還能從源頭保障防爆片的表面平整度,避免對(duì)電池的安全性造成影響。
(電池鋁釘)
(禾聚精密電池防爆片)
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