一种铜铝复合极柱的制造工艺制造技术

本发明专利技术属于动力电池制造工艺技术领域，尤其涉及一种动力电池铜铝复合极柱的制造工艺，包括以下步骤：步骤1)、加热：将铝块放入加热炉中进行加热并熔解成铝液；步骤2)、注液：将步骤1)中的铝液注入底部含有铜块的模腔内并保温；步骤3)、冷却：使温度由高逐步降低进行冷却处理，形成铜铝复合块；步骤4)、成型：出模后进行尺寸分切，即得到铜铝复合极柱。相比于传统的摩擦焊工艺制造铜铝复合极柱，采用本发明专利技术制造工艺制得的铜铝复合极柱具有更高的拉拔强度、更低的接触电阻，且铜铝复合极柱一致性更高，制造风险更为可控，不会出现虚焊等异常情况；此外，本发明专利技术制造工艺方法简单，操作简便，制造成本低，适于企业规模化生产。

Manufacturing process of a copper and aluminum composite pole

The invention belongs to the technical field of the power battery manufacturing technology, in particular to a manufacturing process of a copper aluminum composite pole in a power battery, including the following steps: Step 1), heating: heating the aluminum block into a heating furnace and melting into aluminum liquid; step 2), injection of the liquid in step 1 into the mold cavity with copper block at the bottom. Internal and thermal insulation; step 3), cooling: the temperature is gradually reduced from high to cooling treatment to form a copper aluminum composite block; step 4), forming: after the die, the size is cut, that is, the copper and aluminum composite pole. Compared to the traditional friction welding process, copper aluminum composite pole is made by the invention. The copper aluminum composite pole produced by this invention has higher drawing strength, lower contact resistance, higher consistency of copper and aluminum composite pole, more controllable manufacturing risk, no abnormal welding and other abnormal conditions. In addition, the manufacturing worker of the invention. The method is simple, easy to operate and low in manufacturing cost, and is suitable for large-scale production of enterprises.

【技术实现步骤摘要】
一种铜铝复合极柱的制造工艺
本专利技术属于动力电池制造工艺
，尤其涉及一种动力电池铜铝复合极柱的制造工艺。
技术介绍
在动力电池
，极柱是动力电池中连通电池内外的必要部件，极柱的一端与动力电池的外部电路连接，另一端与动力电池的内部电芯连接，使电池能够实现充放电的功能。由于电池的外电路采用铝材料可以降低成本和重量，所以外电路中单体电池之间的连接一般使用铝片，但电芯内部负极集流片是铜箔材料，所以要求负极柱为铜材料才能保证电池的使用性能。根据这一需要，目前的动力电池负极有采用铜铝复合极柱。在电池的外部，极柱材料为铝，而在电池的内部，极柱的材料为铜，铜铝之间通过摩擦焊连接在一起形成一个整体复合极柱。然而，实际生产中发现，采用摩擦焊焊接工艺制造铜铝复合极柱的生产工艺存在以下不足：第一、铜和铝的线胀系数不同，容易引起热应力，而且这种热应力往往不易消除，结果会产生很大的焊接变形。第二、在进行焊接过程中，由于焊接应力和脆性的增加，焊接界面容易产生裂纹，尤其是热影响区更容易产生裂纹，甚至发生断裂，大大降低复合极柱的安全性。第二、焊接后铜铝复合界面电阻相对较大，拉拔强度相对较低，大大降低复合极柱连接的可靠性。第四、摩擦焊焊接工艺要求较高，并且还需要保证成型后极柱的圆柱度等，相应也导致复合极柱的制造成本比较高。有鉴于此，确有必要提供一种解决上述问题的技术方案。
技术实现思路
本专利技术的目的在于：针对现有技术的不足，而提供一种制造工艺简单，生产成本低，复合极柱性能稳定、拉拔强度高、电阻率低的动力电池铜铝复合极柱的制造工艺。为了实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：一种铜铝复合极柱的制造工艺，包括以下步骤：步骤1)、加热：将铝块放入加热炉中进行加热并熔解成铝液；步骤2)、注液：将步骤1)中的铝液注入底部含有铜块的模腔内并保温；步骤3)、冷却：使温度由高逐步降低进行冷却处理，形成铜铝复合块；步骤4)、成型：出模后进行尺寸分切，即得到铜铝复合极柱。作为本专利技术所述的铜铝复合极柱的制造工艺的一种改进，步骤4)中形成的铜铝复合极柱的拉拔强度≥9000N/mm2，优选地，拉拔强度≥10000N/mm2。其中，拉拔强度的高低反映了复合极柱的结构稳定性，拉拔强度越高代表铜铝复合强度越强；实验测试表明，通过摩擦焊工艺形成的铜铝复合极柱，其拉拔强度远低于9000N/mm2；而本专利技术制造工艺制得的铜铝复合极柱，其拉拔强度均在9000N/mm2以上。作为本专利技术所述的铜铝复合极柱的制造工艺的一种改进，步骤4)中形成的铜铝复合极柱的接触电阻≤1mΩ，优选地，接触电阻≤0.1mΩ。其中，接触电阻的高低影响着铜铝复合极柱的过流性能，接触电阻越低代表铜铝复合极柱的过流性能越好；实验测试表明，通过摩擦焊工艺形成的铜铝复合极柱，其接触电阻普遍在5mΩ左右；而本专利技术制造工艺制得的铜铝复合极柱，其接触电阻普遍低于1mΩ。作为本专利技术所述的铜铝复合极柱的制造工艺的一种改进，步骤4)中形成的铜铝复合极柱的热膨胀系数≤8.0×10-6/℃，优选地，热膨胀系数≤4.0×10-6/℃。其中，热膨胀系数的高低会影响铜铝复合极柱的结合稳定性，若热线胀系数过大，容易引起热应力，且这种热应力往往不易消除，结果会使铜铝复合面产生变形；实验测试表明，通过摩擦焊工艺形成的铜铝复合极柱，其复合极柱的热膨胀系数普遍在15×10-6/℃以上；而本专利技术制造工艺制得的铜铝复合极柱，其复合极柱的热膨胀系数普遍低于8×10-6/℃。作为本专利技术所述的铜铝复合极柱的制造工艺的一种改进，步骤3)冷却处理过程中对铜铝复合块进行加压，施加压力为8000～13000N。在冷却处理过程对铜铝复合块进行加压处理，这样能够进一步提升铜铝复合极柱的结合强度，并可以有效消除铜铝复合面的内应力。作为本专利技术所述的铜铝复合极柱的制造工艺的一种改进，步骤1)中加热的温度为700～950℃。需要说明的是，加热温度的控制至关重要，若加热温度过低，则无法将铝块熔解成铝液；若加热温度过高，则容易使铝液或铜块氧化，从而大大降低铜铝的结合强度，并增加两者的接触电阻。作为本专利技术所述的铜铝复合极柱的制造工艺的一种改进，步骤2)中保温的温度为700～950℃，保温的时间为0.5～3h。作为本专利技术所述的铜铝复合极柱的制造工艺的一种改进，步骤2)中的铜块采用金属清洗剂进行表面去污处理；这样能够有效去除铜块表面的油污、氧化物等杂质，从而减少接触电阻，提升铜铝熔融结合的结构强度。作为本专利技术所述的铜铝复合极柱的制造工艺的一种改进，步骤1)至步骤3)均在真空条件下进行；在真空条件下能够有效避免铜铝基材被氧化。相比于现有技术，本专利技术至少具有以下有益效果：1)相比于传统的摩擦焊工艺制造铜铝复合极柱，采用本专利技术制造工艺制得的铜铝复合极柱具有更高的拉拔强度，拉拔强度高于9000N/mm2。2)相比于传统的摩擦焊工艺制造铜铝复合极柱，采用本专利技术制造工艺制得的铜铝复合极柱具有更低的接触电阻，接触电阻低于1mΩ。3)相比于传统的摩擦焊工艺制造铜铝复合极柱，采用本专利技术制造工艺制得的铜铝复合极柱一致性更高，制造风险更为可控，不会出现虚焊等异常情况，且外形更加美观。4)本专利技术制造工艺方法简单，操作简便，制造成本低，适于企业规模化生产。具体实施方式为使本专利技术的技术方案和优点更加清楚，下面将结合具体实施例，对本专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。实施例1一种铜铝复合极柱的制造工艺，包括以下步骤：步骤1)、加热：将铝块放入加热炉中进行加热并熔解成铝液，其中，加热的温度控制在700℃；步骤2)、注液：将步骤1)中的铝液注入底部含有铜块的模腔内并保温，其中，保温的温度控制在700℃，保温的时间控制在2h；步骤3)、冷却：使温度由高逐步降低进行冷却处理，形成铜铝复合块；步骤4)、成型：出模后进行尺寸分切，即得到铜铝复合极柱。对制得的铜铝复合极柱进行拉拔强度测试、热膨胀系数测试和接触电阻测试，测得拉拔强度为9500N/mm2，热膨胀系数为6.0×10-6/℃，接触电阻为1.0mΩ。实施例2一种铜铝复合极柱的制造工艺，包括以下步骤：步骤1)、加热：将铝块放入加热炉中进行加热并熔解成铝液，其中，加热的温度控制在950℃；步骤2)、注液：将步骤1)中的铝液注入底部含有铜块的模腔内并保温，其中，铜块采用金属清洗剂进行表面去污处理；保温的温度控制在950℃，保温的时间控制在1h；步骤3)、冷却：使温度由高逐步降低进行冷却处理，形成铜铝复合块；步骤4)、成型：出模后进行尺寸分切，即得到铜铝复合极柱。对制得的铜铝复合极柱进行拉拔强度测试、热膨胀系数测试和接触电阻测试，测得拉拔强度为10500N/mm2，热膨胀系数为4.0×10-6/℃，接触电阻为0.5mΩ。实施例3一种铜铝复合极柱的制造工艺，包括以下步骤：步骤1)、加热：将铝块放入加热炉中进行加热并熔解成铝液，其中，加热的温度控制在850℃；步骤2)、注液：将步骤1)中的铝液注入底部含有铜块的模腔内并保温，其中，铜块采用金属清洗剂进行表面去污处理；保温的温度控制在850℃，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种铜铝复合极柱的制造工艺，其特征在于，包括以下步骤：步骤1)、加热：将铝块放入加热炉中进行加热并熔解成铝液；步骤2)、注液：将步骤1)中的铝液注入底部含有铜块的模腔内并保温；步骤3)、冷却：使温度由高逐步降低进行冷却处理，形成铜铝复合块；步骤4)、成型：出模后进行尺寸分切，即得到铜铝复合极柱。

【技术特征摘要】
1.一种铜铝复合极柱的制造工艺，其特征在于，包括以下步骤：步骤1)、加热：将铝块放入加热炉中进行加热并熔解成铝液；步骤2)、注液：将步骤1)中的铝液注入底部含有铜块的模腔内并保温；步骤3)、冷却：使温度由高逐步降低进行冷却处理，形成铜铝复合块；步骤4)、成型：出模后进行尺寸分切，即得到铜铝复合极柱。2.根据权利要求1所述的一种铜铝复合极柱的制造工艺，其特征在于：步骤4)中形成的铜铝复合极柱的拉拔强度≥9000N/mm2。3.根据权利要求1所述的一种铜铝复合极柱的制造工艺，其特征在于：步骤4)中形成的铜铝复合极柱的接触电阻≤1mΩ。4.根据权利要求1所述的一种铜铝复合极柱的制造工艺，其特征在于：步骤4)中形成的铜铝复合极...

【专利技术属性】
技术研发人员：王程，李勇军，姜斌，姚万浩，龙绘锦，何波，刘健，
申请(专利权)人：江苏塔菲尔新能源科技股份有限公司，东莞塔菲尔新能源科技有限公司，深圳塔菲尔新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32