一种锂电池复合电极的扩散连接方法技术

本发明专利技术涉及锂电池技术领域，具体涉及一种锂电池复合电极的扩散连接方法，包括下列步骤：步骤(A)：在正电极和负电极分别安装扩散模具；步骤(B)：在正电极的扩散模具上安装铝极柱棒，在负电极的扩散模具上安装铜极底板；步骤(C)：在真空环境下，在铝极柱棒和铜极底板之间施加压力，并于正电极和负电极之间通电并使铝极柱棒和铜极底板保持温度进行扩散连接；步骤(D)：将铝极柱棒和铜极底板冷却即可。本发明专利技术一种锂电池复合电极的扩散连接方法，通过控制温度、压力、电流和真空度来实现极柱形锂电池盖板用铝极柱棒和铜柱底板的快速扩散连接，时间短，损耗少，无污染，可批量生产。

A diffusion bonding method for lithium battery composite electrode

The invention relates to the technical field of lithium battery, in particular relates to a method for connecting the diffusion composite electrode of lithium battery, which comprises following steps: (A): installing a diffusion mold in the positive electrode and the negative electrode; step (B): the installation of aluminum pole rod in the diffusion mold positive electrode, copper plate in installation the negative electrode diffusion mold; step (C): in a vacuum environment, the pressure between the aluminum pole rods and copper plate, and between Yu Zheng and the negative electrode is energized and the aluminum pole rods and copper plate to maintain the temperature of diffusion bonding; step (D): aluminum pole copper bar and floor cooling. The invention relates to a method for connecting the diffusion of lithium battery electrode, by controlling the temperature, pressure, current and vacuum to achieve a very fast diffusion column shaped lithium battery cover with aluminum pole rods and copper plate connection, short time, low consumption, no pollution, mass production.

【技术实现步骤摘要】
一种锂电池复合电极的扩散连接方法
本专利技术涉及锂电池
，具体涉及一种锂电池复合电极的扩散连接方法。
技术介绍
随着煤炭和石油的使用量增加，不可再生能源越来越紧缺，改用电源来减少不可再生能源的使用，具有十分重要的意义，故锂离子电池的研究十分重要。目前应用于电动车和电动工具等电源普遍需要具有高容量大功率的特性，电池的放电电流也将达到数百安培，对电池组的连接提出更高的要求。目前电池组各电池之间的连接主要有两种方法。一种是电池极柱与连接排通过螺母紧固；第二种是连接排与电池端子通过电阻焊接；第三种是使用摩擦焊接，在恒定或递增压力以及扭矩的作用下，利用焊接接触端面之间的相对运动在摩擦面及其附近区域产生摩擦热和塑形变形热，使及其附近区域温度上升到接近但一般低于熔点的温度区间，材料的变形抗力降低、塑性提高、界面的氧化膜破碎，在顶锻压力的作用下，伴随材料产生塑性变形及流动，通过界面的分子扩散和再结晶而实现焊接的固态焊接。第一种连接方式在长期使用后会由于震动、氧化等造成螺母松动，这将不可避免的导致连接处发热严重、温度过高，从而导致电池内阻增大，严重还将导致电池失效；第二种连接方式由于受到设备、工艺等因素的制约，无法增加连接排的尺寸，从而导致无法通过大电流放电的要求；第三种连接方式需要使用较多的原料进行打磨连接，原料损耗大，步骤工艺多，耗时长，不能够商业化。传统的极柱形锂电池盖板用铜铝极柱使用真空钎焊，一方面铝基体表面的氧化膜难以去除，钎料对母材润湿不好，在钎焊温度下不能润湿增强相；另一方面，常规的钎料中并不含增强相使得焊完的接头强度不高，但如果焊前在钎料中添加增强相，易造成增强相在钎缝中的偏聚和贫化。也有学者采用超声辅助钎焊铝基复合材料，钎缝中有弥散分布增强相，但焊接过程中需采用具有一定功率的超声发生器辅助去除铝基复合材料表面的氧化膜，因此该方法对于大型尺寸构件的焊接具有局限性。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对现有技术中的上述不足，提供一种锂电池复合电极的扩散连接方法，通过控制温度、压力、电流和真空度来实现极柱形锂电池盖板用铝极柱棒和铜柱底板的快速扩散连接，时间短，损耗少，无污染，可批量生产。本专利技术的目的通过以下技术方案实现：一种锂电池复合电极的扩散连接方法，包括下列步骤：步骤(A)：提供加热电源、正电极、负电极、扩散模具、冷却装置和压合驱动装置，加热电源连接正电极及负电极，在正电极和负电极分别安装扩散模具；步骤(B)：将正电极的扩散模具抵触在锂电池盖板的铝极柱棒上，将负电极的扩散模具抵触在锂电池盖板的铜极底板；步骤(C)：将锂电池盖板的铝极柱棒与锂电池盖板的铜极底板抵触在一起；步骤(D)：在真空环境下，压合驱动装置驱动铝极柱棒向铜极底板压合，加热电源对正电极和负电极之间通电使铝极柱棒和铜极底板的温度升高并进行扩散连接；步骤(E)：冷却装置与扩散模具连接，冷却装置通过扩散模具将铝极柱棒和铜极底板冷却至室温。其中，所述步骤(D)中压合的压合力为100～30000N。其中，所述步骤(D)中通电的时间为1～60s。其中，所述步骤(D)中扩散连接时的温度为300～500℃。其中，所述步骤(D)通电的电流为脉冲电流，峰值密度为10～100A/cm2，脉冲频率为0.1～10Hz。其中，所述扩散模具表面设有与铝极柱棒或铜极底板接触的突块。其中，所述步骤(D)中真空度为1～5个大气压。其中，所述铝极柱棒的高度为2～20cm。其中，所述铜极底板的厚度为1～5cm。其中，所述扩散模具为石墨模具。其中，所述冷却装置设有冷却水路，冷却水路与扩散模具连通。本专利技术的有益效果：本专利技术的一种锂电池复合电极的扩散连接方法，通过控制温度、压力、电流和真空度来实现极柱形锂电池盖板用铝极柱棒和铜柱底板的快速扩散连接，时间短，损耗少，无污染，可批量生产。附图说明利用附图对专利技术作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本专利技术的任何限制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得其它的附图。图1是本专利技术的结构示意图。附图标记包括：1——加热电源；2——正电极；3——负电极；4——扩散模具；5——铝极柱棒；6——铜极底板；7——压合驱动装置。具体实施方式结合以下实施例及附图对本专利技术作进一步描述。实施例1如图1所示，本实施例的一种锂电池复合电极的扩散连接方法，包括下列步骤：步骤(A)：提供加热电源1、正电极2、负电极3、扩散模具4、冷却装置和压合驱动装置7，加热电源1连接正电极2及负电极3，在正电极2和负电极3分别安装扩散模具4；步骤(B)：将正电极2的扩散模具4抵触在锂电池盖板的铝极柱棒5上，将负电极3的扩散模具4抵触在锂电池盖板的铜极底板6；步骤(C)：将锂电池盖板的铝极柱棒5与锂电池盖板的铜极底板6抵触在一起；步骤(D)：在真空环境下，压合驱动装置7驱动铝极柱棒5向铜极底板6压合，压合力为100N，加热电源1对正电极2和负电极3之间通电2s，使铝极柱棒5和铜极底板6的温度升高至300℃进行扩散连接；步骤(E)：冷却装置与扩散模具4连接，冷却装置通过扩散模具4将铝极柱棒5和铜极底板6冷却至室温。本专利技术采用扩散焊连接铝基复合材料时，焊接过程中施加的压力有助于去除铝基体表面的氧化膜。本专利技术的扩散焊通过控制温度、压力、电流和真空度来实现极柱形锂电池盖板用铝极柱棒和铜柱底板的快速扩散连接，使与正极连接的铝极柱棒中的电子定向向与负极连接铜极底板移动，处理时间短，损耗少，无污染，可批量生产。通电和温度控制是加本专利技术扩散连接的重要工艺参数。加热温度的微小变化都会使扩散速度产生较大的变化，在一定的温度范围内，温度越高，扩散系数越大；但当温度高于一定值后，温度再提高时，界面附近组织粗化，扩散连接的接头质量提高不多，有时反而有所下降。通电时间是指被焊工件在焊接温度下的保持时间，通电时间太短，则扩散焊接接头达不到稳定的与母材相当的强度；若通电时间过长，则对扩散接头起不到进一步的提高作用，反而会使母材的晶粒长大。其中，所述步骤(D)通电的电流为脉冲电流，峰值密度为12A/cm2，脉冲频率为0.1Hz。本专利技术的脉冲电流能够对正极和负极施加周期性放电，从而使铝极柱棒中的电子快速地定向向负极移动，从而扩散连接快。峰值密度过小时，铝极柱棒的电子难以摆脱铝原子的束缚，电子定向移动失效，峰值密度过大时，铝极柱棒容易还原失败，不能定向移动。其中，所述扩散模具4表面设有与铝极柱棒5或铜极底板6接触的突块。突块能够使铝极柱棒快速加热达到指定温度，同时扩散结合后能够快速冷却，增加生产效率。其中，所述步骤(D)中真空度为1个大气压。本专利技术在真空环境中进行，使铝极柱棒和铜极底板在各个方向受到均匀的作用力，使扩散结合更有效，速度更快，而且保持在一定的真空度下，能够避免电弧产生，对设备损坏。其中，所述铝极柱棒5的高度为2cm。本专利技术的铝极柱棒制备后应用于锂电池板盖板的正电极柱，一般的扩散连接方法难以将这么厚的金属进行扩散连接，而且扩散连接牢固性不强。优选地，高度为2-5cm。使用的铝极柱棒高度小于2cm时，过大的电流容易对铝极柱棒击穿，导致铝极柱棒扩散连接表面整齐，影响扩散效果，使用的铝极柱棒高度大于5cm时，铝极柱棒在扩散连接端的电子与远离端的电子发生紊乱逆流，导致电子本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种锂电池复合电极的扩散连接方法，其特征在于：包括下列步骤：步骤(A)：提供加热电源、正电极、负电极、扩散模具、冷却装置和压合驱动装置，加热电源连接正电极及负电极，在正电极和负电极分别安装扩散模具；步骤(B)：将正电极的扩散模具抵触在锂电池盖板的铝极柱棒上，将负电极的扩散模具抵触在锂电池盖板的铜极底板；步骤(C)：将锂电池盖板的铝极柱棒与锂电池盖板的铜极底板抵触在一起；步骤(D)：在真空环境下，压合驱动装置驱动铝极柱棒向铜极底板压合，加热电源对正电极和负电极之间通电使铝极柱棒和铜极底板的温度升高并进行扩散连接；步骤(E)：冷却装置与扩散模具连接，冷却装置通过扩散模具将铝极柱棒和铜极底板冷却至室温。

【技术特征摘要】
1.一种锂电池复合电极的扩散连接方法，其特征在于：包括下列步骤：步骤(A)：提供加热电源、正电极、负电极、扩散模具、冷却装置和压合驱动装置，加热电源连接正电极及负电极，在正电极和负电极分别安装扩散模具；步骤(B)：将正电极的扩散模具抵触在锂电池盖板的铝极柱棒上，将负电极的扩散模具抵触在锂电池盖板的铜极底板；步骤(C)：将锂电池盖板的铝极柱棒与锂电池盖板的铜极底板抵触在一起；步骤(D)：在真空环境下，压合驱动装置驱动铝极柱棒向铜极底板压合，加热电源对正电极和负电极之间通电使铝极柱棒和铜极底板的温度升高并进行扩散连接；步骤(E)：冷却装置与扩散模具连接，冷却装置通过扩散模具将铝极柱棒和铜极底板冷却至室温。2.根据权利要求1所述的一种锂电池复合电极的扩散连接方法，其特征在于：所述步骤(D)中压合的压合力为100～30000N。3.根据权利要求1所述的一种锂电池复合电极的扩散连接方法，其特征在于：所述步骤(D)中通电的时间为1～...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄欢东，水野芳伸，
申请(专利权)人：东莞市东翱智能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44