CN117594955A - 一种电池汇流排焊接加工方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及铅酸电池、储能电池的加工技术领域，特别涉及一种电池汇流排焊接加工方法，包括以下步骤：入槽、电池定位、端子上料、铅条上料、加热焊接及复位输出，其中，本发明的池坯单体的极板极耳在进行加热焊接之前，进行前处理，使得极耳呈顶部收窄形状设置，进而使得极耳在成型槽内与铅条受热形成的铅液铸焊成型连接汇流排时，使得铅液可以自动补充极耳的缺口，进而确保汇流排与极耳的充分连接，提升电池在充放电工作时的使用寿命，降低极耳熔断的几率，促进电池品质的提升。

Description

一种电池汇流排焊接加工方法

技术领域

本发明涉及铅酸电池、储能电池的加工技术领域，特别涉及一种电池汇流排焊接加工方法。

背景技术

铅酸电池、铅酸蓄电池、铅酸储能电池的结构均类似，由电池壳、极群、汇流排及酸性电解液组成，极群装载于电池壳内，而铅质的汇流排则将极群进行连接，形成流通电流的线路，现有的将极群的极耳与汇流排进行铸焊焊接加工的方式分为两种方式，一种是利用金属模具上雕刻凹陷的汇流排槽，向汇流排槽内注入铅液，之后将极耳倒插入汇流排槽内，利用金属模具上预设好的冷却通道，对汇流排槽内的铅液进行冷却，进而成型汇流排与极耳连接，另一种则是在极耳位置处通过梳齿板与定位板的配合直接在极耳处夹紧成型汇流排槽，然后向汇流排槽内注入铅液，或者是在汇流排槽内放置铅条，通过直接加热的方式使铅条受热熔化与极耳进行铸焊连接，这种加工方式较第一种，减少了铅锅的使用，降低了能耗，同时铅烟排放少，更加环保。

而本申请针对的就是第二种的汇流排铸焊方式，申请人于2021年11月24日在先申请了专利申请号为CN202111404195.2的中国专利，具体公开了一种铅酸蓄电池自动焊接系统及焊接方法，铅酸蓄电池毛坯逐一、有序的输入后，沿直线输送，由输送路径上设置的自动焊接模组夹取扁平状的铅条及接线端子加热后，在所述铅酸蓄电池毛坯的极耳上自动完成汇流排成型工作及接线端子的焊接工作，通过焊接装置与自动抓取装置的配合，实现对铅酸蓄电池极耳的自动焊接加工，且在整个焊接加工过程中，可以依据铅酸蓄电池正、负极汇流排的厚度差别变化，对铅条的加热速度进行自动调节，达到铅条热熔所需最佳能量，以到达焊接品质高。

但是，据申请人自述在实际的生产使用过程中，由于采用的对铅条进行加热的加热焊枪为氩弧焊枪，而氩弧焊枪加热的原理是利用钨电极与加热对象之间形成电弧放热，进而对加热对象进行加热，但氩弧焊枪的电弧本身就是中心温度高，四周温度低，并且由于位于极耳两侧边的梳齿板与定位板均为导电金属，会将部分的电流导流，使得实际生产时，极耳两侧边与汇流排连接位置处温度更为不足，铅条很难熔化铸焊，导致实际铸焊出的汇流排与极耳两侧边的连接位置处出现类似“牙齿印”的虚焊情况，进而导致电池在大电流的充放电过程中，极耳与汇流排的连接位置处在通过大电流时，就会熔断，导致电池报废。

因此，在对比文献中，申请人也采用了通过调控焊枪移动速度，进而调节铅条的加热速度的方式，使得铅条彻底热熔，完成高质量焊接的目的，然而实际效果不尽人意。

发明内容

针对以上问题，本发明提供了一种电池汇流排焊接加工方法，相较现有的铸焊方法，直接放弃了通过调节铅条加热速度使得铅条彻底热熔的思路，改为通过改变极耳的顶部形状，使得极耳自下向上呈收口设置，进而使得铸焊时，汇流排与极耳顶部中间位置连接即可，避免了牙齿印虚焊的出现，提高汇流排的铸焊质量，延长了电池的使用寿命。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种电池汇流排焊接加工方法，包括以下步骤：

步骤a、入槽，将电池极群单体以极耳朝上的方式插入到电池壳的电池槽内，形成电池坯单体，电池极群单体是由正、负极板堆叠，中间包覆隔板纸形成的极群单体，正极板的极耳排列形成直列与正汇流排连接，负极板的极耳排列直列与负汇流排连接；

步骤b、电池定位，电池坯单体由焊接装置进行夹紧定位后，所述焊接装置中的梳齿板与定位板在电池坯单体的极耳处合拢，形成成型槽，位于所述成型槽内的极耳自下向上呈收窄设置；

步骤c、端子上料，接线端子通过自动抓取装置抓取转移至成型槽上，位于所述电池坯单体正、负极位置处，对于接线端子与电池坯单体正、负极的定位结构，在背景技术的对比文献中已经详细记载；

步骤d、铅条上料，将压扁、分切后的扁平状铅条由自动抓取装置抓取后，使得铅条转移到成型槽上放置；

步骤f、加热焊接，氩弧焊枪沿着铅条匀速移动对放置于成型槽上的铅条进行加热，使得铅条受热熔化为铅水，流入到所述成型槽内，成型为汇流排与极耳连接；

步骤g、复位输出，待成型槽内的铅液冷却成型后，所述梳齿板与定位板复位脱离，电池坯单体进行输出。

本申请的电池铸焊加工方法是基于背景技术中对比文献记载的铅酸蓄电池自动焊接系统形成的铸焊方法，因此铸焊设备具体结构在此不再过多赘述，具体参照对比文献。

本申请的技术思路是，实际加工时，铅条两侧正对极耳两侧位置的部位因电流导流，放热量不足无法有效进行熔化，就改为将极耳顶部宽度收窄，在铅条受热熔化铸焊时，通过铅液的流动性，补偿极耳收窄处在汇流排槽形成的空间，进而达到即使极耳收窄，仍能形成原有设定宽度极耳的焊接效果，同时消除了原有极耳虚焊的问题，达到提高焊接质量的目的，同时不会因为缩窄了极耳顶部宽度，导致大电流通过时熔断的问题。

作为改进，所述步骤b中，所述极耳通过在顶部两端倒角成型为自下向上呈收窄设置的形状，所述极耳顶部的倒角大小为1-2mm，倒角角度为30-60°。

并列的，所述步骤b中，所述极耳通过在顶部两端倒圆角成型为自下向上呈收窄设置的形状，所述极耳订不到圆角半径大小为1.5-3mm。

本申请极板的极耳，通过在极耳两侧边设置倒角与圆角的方式，达到缩窄极耳顶部宽度的目的，并且极耳顶部相较于底部宽度不能过窄，过窄的话，在焊枪对铅条进行加热热熔时，也会导致极耳被热熔，使得极耳与汇流排的焊接效果达不到预设的焊接宽度，反而会导致因极耳与汇流排焊接宽度不足，在电池进行大电流充放电工作时，极耳与汇流排连接位置处熔断，电池报废。

作为改进，所述步骤a与所述步骤b之间还设置有切刷步骤，在所述切刷步骤中，通过切刷机对所述极耳进行滚刷处理去除氧化表层时，利用刷辊的旋转摩擦使得所述极耳成型为自下向上呈收窄设置的形状。

由于极板是电池生产厂家采购的，因此，现有极板极耳的形状是固定的，市场上现有极板极耳的形状多为规则的长条形，极耳顶部宽度尺寸D1与底部的宽度尺寸D2也大致一致，如果在根据本申请特别定制极板，又会导致生产成本提升，申请人通过不断尝试，创新的采用改进现有的生产工艺，利用极板在生产电池前，需要对极耳进行切刷工序，去除极耳表层氧化物质，提升极耳与汇流排焊接效果，对现有的切刷工序进行改良，使得通过现有的切刷工序，就能加工出完全符合本申请使用的极板极耳，至于极板切刷机构的具体结构，详见专利申请号为CN202020252909.7的中国实用新型专利。

具体的工作原理为，在现有的切刷机的刷辊通过垂直极耳进行移动，对极板极耳进行滚刷时，通过调节刷辊的转速，使得刷辊在对极耳的两侧边进行滚刷时，刷辊的转速降低至为900-1000r/min，利用刷辊的低转速与极耳侧边接触的瞬间，对极耳顶部侧边尖角进行滚刷处理，形成本申请需要的倒角或圆角，由于无需改变现有切刷机的结构，因此，本申请既能通过切刷步骤完成对极耳表面氧化层的去除加工，又能使得极耳顶部形成所需的收窄的形状，本申请切刷处理后的极板极耳的圆角尺寸在R1.5-R3。

作为改进，所述步骤f中，所述氩弧焊枪沿着铅条匀速移动速度为10-25mm/s。

作为改进，所述步骤f中，所述氩弧焊枪中心点温度为4000-6000℃。

由于改进了现有极耳的顶部宽度尺寸，在进行汇流排铸焊加工时，汇流排只连接中心位置处极耳的顶部，空缺位置由热熔厚度铅液进行填补，因此，负极极板处的铅条也可以无需长时间加热，铅条也无需完全热熔，就能达到很好的焊接效果，进而使得焊枪即使对负极极板处的铅条进行加热时，焊枪的移动速度也无需像背景对比文献说明书中记载的，还需要调放缓焊枪的移动速度，使得负极板处的铅条完全熔化，而本申请的焊枪完全可以匀速移动，使得调节更为简单，并且焊接质量也更为优质。

本发明的有益效果在于：

(1)本发明相较现有的铸焊方法，直接放弃了通过调节铅条加热速度使得铅条彻底热熔的思路，改为通过改变极耳的顶部形状，使得极耳自下向上呈收口设置，进而使得铸焊时，汇流排与极耳顶部中间位置连接即可，空缺部位可以通过铅液自动进行填补，避免了牙齿印虚焊的出现，提高汇流排的铸焊质量，延长了电池的使用寿命；

(2)本发明在现有的切刷机的刷辊通过垂直极耳进行移动，对极板极耳进行滚刷时，通过调节刷辊的转速，使得刷辊在对极耳的两侧边进行滚刷时，刷辊的转速降低至为900-1000r/min，利用刷辊的低转速与极耳侧边接触的瞬间，对极耳顶部侧边尖角进行滚刷处理，形成本申请需要的倒角或圆角，由于无需改变现有切刷机的结构，因此，本申请既能通过切刷步骤完成对极耳表面氧化层的去除加工，又能使得极耳顶部形成所需的收窄的形状，即节约了生产成本，也减少了一道对极耳处理的工序；

(3)本发明通过改变极耳顶部的尺寸，使极耳顶部收窄，进而使得在对极耳与汇流排的铸焊加工时，可以无需考虑极板正、负极尺寸的变化，无需像对比文献那样调节焊枪的移动速度，而是可以使得焊枪匀速移动，就能达到极耳与汇流排高品质的焊接。

综上所述，本发明具有汇流排焊接效果好，电池报废率低、生产成本低等优点，尤其适用于铅酸电池的铸焊加工技术领域。

附图说明

图1为背景技术对比文献技术方案制备的电池汇流排实物图；

图2为本发明铸焊加工方法制备的电池汇流排实物图；

图3为本发明铸焊加工方法工艺流程示意图；

图4为极板结构示意图；

图5为背景技术对比文献技术方案极板铸焊结构示意图；

图6为图5中极耳处放大结构示意图；

图7为本发明圆角极耳极板铸焊结构示意图；

图8为图7中极耳处放大结构示意图；

图9为本发明倒角极耳极板铸焊结构示意图；

图10为图9中极耳处放大结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

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”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设备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。

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一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

实施例1：

本发明以12V20AH铅酸电池为例，将电池极群单体以极耳朝上的方式插入到电池壳的电池槽内，形成电池坯单体；

电池坯单体由焊接装置进行夹紧定位后，所述焊接装置中的梳齿板与定位板在电池坯单体的极耳处合拢，形成成型槽，位于所述成型槽内的极耳自下向上呈收窄设置，该极耳顶部的两侧边通过切刷机切刷加工，在极耳的两侧边形成R1.5mm的圆角，切刷加工过程中，切刷机的刷辊切刷时转速为1000r/min；

接线端子通过自动抓取装置抓取转移至成型槽上，位于所述电池坯单体正、负极位置处；

将压扁、分切后的扁平状铅条由自动抓取装置抓取后，使得铅条转移到成型槽上放置；

氩弧焊枪沿着铅条匀速移动对放置于成型槽上的铅条进行加热，使得铅条受热熔化为铅水，流入到所述成型槽内，成型为汇流排与极耳连接，其中，氩弧焊枪沿着铅条匀速移动的速度为10mm/s，氩弧焊枪的中心点温度为4000℃；

待成型槽内的铅液冷却成型后，所述梳齿板与定位板复位脱离，电池坯单体进行输出。

实施例2：

实施例2同实施例1，区别点在于，实施例2中的极耳的两侧边形成R2mm的圆角，切刷机的刷辊切刷时转速为950r/min，氩弧焊枪沿着铅条匀速移动的速度为17mm/s，氩弧焊枪的中心点温度为5000℃。

实施例3：

实施例3同实施例1，区别点在于，实施例3中的极耳的两侧边形成R3mm的圆角，切刷机的刷辊切刷时转速为900r/min，氩弧焊枪沿着铅条匀速移动的速度为25mm/s，氩弧焊枪的中心点温度为6000℃。

实施例4：

实施例4同实施例1，区别点在于，实施例4中极耳进行正常切刷，极耳顶部的两侧边通过手工倒角形成大小为1mm,角度为60°的倒角。

实施例5：

实施例5同实施例2，区别点在于，实施例5中极耳进行正常切刷，极耳顶部的两侧边通过手工倒角形成大小为1.5mm,角度为45°的倒角。

实施例6：

实施例6同实施例3，区别点在于，实施例6中极耳进行正常切刷，极耳顶部的两侧边通过手工倒角形成大小为2mm,角度为30°的倒角。

对比实施例1：

对比实施例1为背景技术对比文献专利申请号为CN202111404195.2的发明专利的焊接方法。

对比实施例2：

对比实施例2同实施例1，区别点在于，对比实施例2中的极耳的两侧边形成R1mm的圆角，切刷机的刷辊切刷时转速为1100r/min。

对比实施例3：

对比实施例3同实施例3，区别点在于，对比实施例3中的极耳的两侧边形成R3.5mm的圆角，切刷机的刷辊切刷时转速为800r/min。

对比实施例4：

对比实施例4同实施例4，区别点在于，对比实施例4中的极耳顶部的两侧边通过手工倒角形成大小为0.9mm,角度为60°的倒角。

对比实施例5：

对比实施例5同实施例6，区别点在于，对比实施例4中的极耳顶部的两侧边通过手工倒角形成大小为2.1mm,角度为30°的倒角。

对比实施例6：

对比实施例6同实施例4，区别点在于，对比实施例4中的极耳顶部的两侧边通过手工倒角形成大小为1mm,角度为65°的倒角。

对比实施例7：

对比实施例7同实施例6，区别点在于，对比实施例4中的极耳顶部的两侧边通过手工倒角形成大小为2mm,角度为25°的倒角。

分别对实施例1-6及对比例1-7的铸焊完成加工出的12V20AH铅酸电池进行最大电流的充放电工作检测，每个实施例选取200组铅酸电池，在常温20℃下以最大电流充放电循环500次，统计铅酸电池放电过程中电池内阻、工作温度以及电池汇流排与极板极耳的熔断报废率，统计数据见表一：

首先，需要说明的是，12V20AH的铅酸电池正常工作的充放电循环使用次数在300-500次，普遍循环使用次数在350次左右，电池充放电时工作温度在50℃以下，高于50℃则因负极硫化容量损失而降低了寿命，因此，本申请采用最大电流下进行500次的循环充放电，对电池进行检测。

进一步说明的是，12V20AH铅酸电池，在室温下进行充放电工作时的内电阻在6-12毫欧，而极耳与汇流排虚焊的电池，其内电阻就会高于12毫欧，同时虚焊的电池在充放电工作时，由于内电阻的增大，其工作温度也会较正常电池提升，相应的电池在经过一段时间的充放电工作后，其熔断报废率也会远高于正常的电池。

通过实施例1-6与对比实施例1的对比可知，通过调节极板极耳顶部与汇流排的焊接宽度，即使在铅条两侧边未完全被氩弧焊枪的电弧放热热熔的条件下，通过已经热熔部分铅液的流动导向，仍能保证极耳与汇流排的高品质焊接，反而是对比实施例1中，未处理的极耳与汇流排焊接时，由于顶部宽度未进行收窄调节，铅条经氩弧焊枪加热后，铅条两侧未完全热熔，而极耳顶部又未设置仍何的缺口，导致极耳两侧边直接与铅条未热熔侧边(此时侧边虽未热熔，但已经软化)穿插，形成虚焊(极耳与铅条成型的汇流未形成连接)，使得在最大电流充放电时，导致内电阻升高，工作温度升高。

而通过实施例1、4与对比实施例2、4、6的对比可知，极耳顶部宽度的收窄，形成缺口的尺寸不能过小，由于铅液是稠状金属液体，缺口过小，铅液的流动性弱会造成缺口未被铅液填补，导致该部位虚焊，进而造成内电阻升高，工作温度升高，电池熔断报废率也就提升。

此外，通过实施例3、6与对比实施例3、5、7的对比可知，极耳顶部宽度的收窄，形成的缺口的尺寸不能过大，过大的缺口造成极耳顶部宽度过小，在铅液热熔后的热传导会快速导致极耳顶部也随之热熔，进而导致极耳与汇流排整个焊接部位的尺寸变短，导致虚焊，导致内电阻升高，电池熔断报废率也就提升。

通过实施例1-3与实施例4-6对比可知，以12V20AH的极耳为例，极耳顶部宽度尺寸在7mm左右，在对极耳进行收窄设置时，圆角的方式相对倒角的方式，圆角方式形成的圆弧形缺口可以使得铅液更好的进行流动填补极耳的缺口，并且圆角设置极耳相对于倒角设置的方式，能保留极耳的强度，能更好的避免铅液热传导导致的热熔，保证极耳与汇流排的焊接尺寸，避免虚焊。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种电池汇流排焊接加工方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤a、入槽，将电池极群单体以极耳朝上的方式插入到电池壳的电池槽内，形成电池坯单体；

步骤b、电池定位，电池坯单体由焊接装置进行夹紧定位后，所述焊接装置中的梳齿板与定位板在电池坯单体的极耳处合拢，形成成型槽，位于所述成型槽内的极耳自下向上呈收窄设置；

步骤c、端子上料，接线端子通过自动抓取装置抓取转移至成型槽上，位于所述电池坯单体正、负极位置处；

步骤d、铅条上料，将压扁、分切后的扁平状铅条由自动抓取装置抓取后，使得铅条转移到成型槽上放置；

步骤f、加热焊接，氩弧焊枪沿着铅条匀速移动对放置于成型槽上的铅条进行加热，使得铅条受热熔化为铅水，流入到所述成型槽内，成型为汇流排与极耳连接；

步骤g、复位输出，待成型槽内的铅液冷却成型后，所述梳齿板与定位板复位脱离，电池坯单体进行输出。

2.根据权利要求1所述的一种电池汇流排焊接加工方法，其特征在于：

所述步骤b中，所述极耳通过在顶部两端倒角成型为自下向上呈收窄设置的形状，所述极耳顶部的倒角大小为1-2mm，倒角角度为30-60°。

3.根据权利要求1所述的一种电池汇流排焊接加工方法，其特征在于：

所述步骤b中，所述极耳通过在顶部两端倒圆角成型为自下向上呈收窄设置的形状，所述极耳订不到圆角半径大小为1.5-3mm。

4.根据权利要求1所述的一种电池汇流排焊接加工方法，其特征在于：

所述步骤a与所述步骤b之间还设置有切刷步骤，在所述切刷步骤中，通过切刷机对所述极耳进行滚刷处理去除氧化表层时，利用刷辊的旋转摩擦使得所述极耳成型为自下向上呈收窄设置的形状。

5.根据权利要求4所述的一种电池汇流排焊接加工方法，其特征在于：

所述切刷步骤中，刷辊的转速为900-1000r/min。

6.根据权利要求1所述的一种电池汇流排焊接加工方法，其特征在于：

所述步骤f中，所述氩弧焊枪沿着铅条匀速移动速度为10-25mm/s。

7.根据权利要求1所述的一种电池汇流排焊接加工方法，其特征在于：

所述步骤f中，所述氩弧焊枪中心点温度为4000-6000℃。