用于二次电池的焊接方法和焊接设备、以及用于监测二次电池焊接工序的方法和设备技术

本发明专利技术涉及一种能够将激光照射到下罐的内侧的用于二次电池的焊接方法和焊接设备，并且涉及一种在执行焊接的同时能够确认焊接状态的用于监测二次电池焊接工序的方法和设备。根据本发明专利技术的焊接设备包括：激光照射设备，其通过将激光照射到电极组件的中心孔来将电极接头焊接到下罐；以及夹具，其在激光照射期间保护电极组件。根据本发明专利技术的监测设备包括夹具和激光照射设备，其中，激光照射设备包括用于焊接的激光照射设备、用于照明的激光照射设备和图像传感器。用于焊接的激光和用于照明的激光从中心孔的上侧在垂直方向上照射。光从中心孔的上侧在垂直方向上照射。光从中心孔的上侧在垂直方向上照射。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于二次电池的焊接方法和焊接设备、以及用于监测二次电池焊接工序的方法和设备


[0001]本申请要求于2020年9月10日提交的韩国专利申请No.10
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2020
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0116432、2020年9月11日提交的韩国专利申请No.10
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2020
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0117213、2020年9月11日提交的韩国专利申请No.10
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2020
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0117214以及2021年9月8日提交的韩国专利申请No.10
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2021
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0119653的优先权，其全部内容通过引用并入本文。
[0002]本专利技术涉及一种用于二次电池的焊接方法和焊接设备，并且更具体地，涉及：用于二次电池的焊接方法和焊接设备，其中，激光束用于将电极组件的电极接头焊接到下罐，其中，焊接是通过将激光束发射到下罐的内侧来执行的，更具体地，发射激光束使得产生散焦，从而防止下罐的外部变形并增加焊接强度和焊接效率；以及用于二次电池焊接工序的监测方法和监测设备，该监测方法和监测设备能够在执行焊接时检查和监测焊接状态。

技术介绍

[0003]通常，被称为硬币型电池和螺柱型电池的按钮型电池具有薄的螺柱或按钮形状，并且已经广泛用于诸如遥控器、手表、玩具和计算机部件之类的各种装置。
[0004]这种按钮型电池主要被制造为不可再充电的一次电池，但随着近来已开发了小型化装置，也已被广泛制造为可充电和可放电的二次电池。
[0005]而且，类似于圆筒形或袋型二次电池，按钮型二次电池具有可重复充电和放电的结构，其中，电极组件和电解质嵌入壳体内。
[0006]特别地，按钮型二次电池与圆筒形二次电池的不同之处在于，结构更简单并且罐的高度非常小，但是具有与圆筒形二次电池类似的结构，因为卷芯型电极组件安装在由金属制成的罐内侧。
[0007]同时，按钮型二次电池以电极组件嵌入在通过联接上罐和下罐形成的罐中的方式被制造。
[0008]电极组件通过在隔膜、负极、隔膜和正极层叠的状态下卷绕在卷绕芯上而制造。因此，它具有这样的结构，其中，在卷绕芯被移除之后在中心处形成中心孔，并且电极接头被制造成分别向上和向下突出。通常，当电极接头位于下罐上时，位于上侧的电极接头是正极接头，位于下侧的电极接头是负极接头。也就是说，当电极组件被嵌入时，上罐和下罐被联接、密封和电绝缘。因此，上罐连接到正极接头并用作正极，并且下罐连接到负极接头并用作负极。
[0009]同时，如图1所示，示出了在相关技术的按钮型二次电池的制造工序中电极接头被焊接到下罐的状态，相关技术的电极接头2a当中的负极接头的焊接以如下方式执行：在电极组件2被安装到下罐3使得电极接头被定位在中心孔2b中的状态下，夹具1通过中心孔2b与下罐3的内部底表面紧密接触，然后，下罐3被倒置并用来自外部的激光束照射。
[0010]然而，在从外部执行焊接的前述方法中，在下罐3相对大于负极接头熔化时，进行结合。因此，可能根据下罐3的材料特性和厚度而限制激光焊接，并且其商业价值可能会劣
化，因为在下罐3的外表面上留下焊接痕迹。
[0011]另外，当执行焊接时，需要检查和监测是否执行适当焊接。

技术实现思路

[0012]技术问题
[0013]因此，为了解决上述相关技术的问题，本专利技术的主要目的是提供一种用于二次电池的焊接方法和焊接设备，其中，激光束被发射到下罐的内侧。
[0014]此外，另一目的是提供一种用于二次电池焊接工序的监测方法和监测设备，该监测方法和监测设备能够在焊接完成之后或在执行焊接的同时检查焊接状态。
[0015]技术解决方案
[0016]为了实现上述目的，本专利技术提供了一种用于将电极接头(正极接头和负极接头当中的电极接头，特别是负极接头)焊接到下罐的底表面的焊接设备和焊接方法，以及一种用于二次电池焊接工序的监测方法和监测设备，该监测方法和监测设备能够在执行焊接时监测焊接。
[0017]根据本专利技术的焊接设备是一种用于二次电池的焊接设备，其中，当具有中心孔的电极组件被安置在下罐上时，该电极组件的电极接头通过焊接设备被焊接到下罐的内部底表面，该焊接设备包括：夹具，该夹具包括插入部分和底座部分，该插入部分具有管状和能够进入电极组件的中心孔的直径，底座部分具有扩大的直径以在插入部分的端部上形成圆盘形状；以及激光照射设备，该激光照射设备被配置成将激光束发射到插入部分的孔中，其中，在电极组件被安置在下罐上使得电极接头被放置在中心孔内的状态下，在激光束在穿过夹具的插入部分的孔之后被发射到下罐的内部底表面与电极接头之间的接触点时，执行焊接。
[0018]该下罐具有下侧被内部底表面封闭并且顶侧开口的圆筒形形状，并且底座部分的直径大于下罐的直径，使得当插入部分插入到安装至下罐的电极组件的中心孔中时，底座部分被安置在下罐上方。
[0019]当底座部分在夹具的插入部分使电极接头与下罐的内部底表面紧密接触的情况下被安置在下罐上方时，插入部分的高度(h)为5mm或更小，并且形成在插入部分中的孔的内径在从0.25mm至1.5mm的范围内。
[0020]更特别地，插入部分的高度(h)为5mm或更小，并且形成在插入部分中的孔的内径在从0.53mm至1.5mm的范围内。
[0021]而且，下罐的高度(h)和直径(d)被确定，从而使得通过将高度(h)除以直径(d)获得的值在0.35至0.6的范围内。
[0022]沿着插入部分的纵向方向形成的孔具有如下形状，其中，直径在形成底座部分的一侧上最大，并且在远离底座部分的方向上逐渐减小。
[0023]底座部分具有如下形状，该形状在边缘部分处具有相对较高的高度，并且在朝向中心的孔的方向上逐渐降低。
[0024]底座部分在侧表面上具有凹槽，使得当插入部分进入中心孔时，下罐的上端插入凹槽中。
[0025]插入部分具有如下长度，使得当插入部分进入中心孔时，电极接头能够与下罐的
内部底表面紧密接触。
[0026]夹具由金属材料制成，并且底座部分的面向电极组件的底表面以及插入部分的表面涂覆有用于绝缘电的绝缘层。
[0027]这里，绝缘层由具有比夹具低的热导率的材料制成。
[0028]同时，激光束以散焦状态发射，在散焦状态下，焦点在激光束到达下罐的内部底表面与电极接头之间的接触点之前形成。
[0029]而且，根据本专利技术的焊接方法是一种用于二次电池的焊接方法，其中，当具有中心孔的电极组件被安置在下罐上时，该电极组件的电极接头通过焊接方法被焊接到下罐的内部底表面，该焊接方法包括：电极组件安置工序，该电极组件安置工序将电极组件安置在下罐上使得电极接头被放置在电极组件的中心孔内；夹具安置工序，该夹具安置工序将夹具安置在电极组件上方使得插入部分进入中心孔，夹具安置包括具有圆盘形状的底座部分和从底座部分垂直延伸并具有管状的插入部分；以及焊接工序，该焊接工序将激光束发射本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于二次电池的焊接设备，其中，当具有中心孔的电极组件被安置在下罐上时，所述电极组件的电极接头通过所述焊接设备被焊接到所述下罐的内部底表面，所述焊接设备包括：夹具，所述夹具包括插入部分和底座部分，所述插入部分具有管状和能够进入所述电极组件的所述中心孔的直径，所述底座部分具有扩大的直径以在所述插入部分的端部上形成圆盘形状；以及激光照射设备，所述激光照射设备被配置成将激光束发射到所述插入部分的孔中，其中，在所述电极组件被安置在所述下罐上使得所述电极接头被放置在所述中心孔内的状态下，在所述激光束在穿过所述夹具的所述插入部分的所述孔之后被发射到所述下罐的所述内部底表面与所述电极接头之间的接触点时，执行焊接。2.根据权利要求1所述的焊接设备，其中，所述下罐具有其下侧被所述内部底表面封闭并且顶侧开口的圆筒形形状，并且所述底座部分的直径大于所述下罐的直径，使得当所述插入部分插入到安装至所述下罐的所述电极组件的所述中心孔中时，所述底座部分被安置在所述下罐上方。3.根据权利要求2所述的焊接设备，其中，当所述底座部分在所述夹具的所述插入部分使所述电极接头与所述下罐的所述内部底表面紧密接触的情况下被安置在所述下罐上方时，所述插入部分的高度(h)为5mm或更小，并且形成在所述插入部分中的所述孔的内径在从0.25mm至1.5mm的范围内。4.根据权利要求2所述的焊接设备，其中，当所述底座部分在所述夹具的所述插入部分使所述电极接头与所述下罐的所述内部底表面紧密接触的情况下被安置在所述下罐上方时，所述插入部分的高度(h)为5mm或更小，并且形成在所述插入部分中的所述孔的内径在从0.53mm至1.5mm的范围内。5.根据权利要求2所述的焊接设备，其中，所述下罐的高度(h)和直径(d)被确定，从而使得通过将所述高度(h)除以所述直径(d)获得的值在0.35至0.6的范围内。6.根据权利要求2所述的焊接设备，其中，沿着所述插入部分的纵向方向形成的所述孔具有如下形状：其中，直径在形成所述底座部分的一侧上最大，并且在远离所述底座部分的方向上逐渐减小。7.根据权利要求2所述的焊接设备，其中，所述底座部分具有如下形状：所述底座部分在边缘部分处具有相对较高的高度，并且在朝向中心的孔的方向上逐渐降低。8.根据权利要求2所述的焊接设备，其中，所述底座部分在侧表面上具有凹槽，使得当所述插入部分进入所述中心孔时，所述下罐的上端插入所述凹槽中。9.根据权利要求2所述的焊接设备，其中，所述插入部分具有当所述插入部分进入所述中心孔时，所述电极接头能够与所述下罐的所述内部底表面紧密接触的长度。10.根据权利要求2所述的焊接设备，其中，所述夹具由金属材料制成。11.根据权利要求10所述的焊接设备，其中，所述底座部分的面向所述电极组件的底表面以及所述插入部分的表面涂覆有用于绝缘电的绝缘层。12.根据权利要求11所述的焊接设备，其中，所述绝缘层由具有比所述夹具低的热导率的材料制成。13.根据权利要求1所述的焊接设备，其中，所述激光束以散焦状态发射，在所述散焦状
态中，在所述激光束到达所述下罐的所述内部底表面与所述电极接头之间的所述接触点之前形成焦点。14.一种用于二次电池的焊接方法，其中，当具有中心孔的电极组件被安置在下罐上时，所述电极组件的电极接头通过所述焊接方法被焊接到所述下罐的内部底表面，所述焊接方法包括如下步骤：电极组件安置工序，所述电极组件安置工序将所述电极组件安置在所述下罐上使得所述电极接头被放置在所述电极组件的所述中心孔内；夹具安置工序，所述夹具安置工序将夹具安置在所述电极组件上方使得插入部分进入所述中心孔，所述夹具包括具有圆盘形状的底座部分和从所述底座部分垂直延伸并具有管状的所述插入部分；以及焊接工序，所述焊接工序将激光束发射到所述插入部分内侧的孔中并将所述电极接头焊接到所述下罐的所述内部底表面。15.根据权利要求14所述的焊接方法，其中，在所述焊接工序期间发射的所述激光束是具有IR波长的脉冲激光束。16.根据权利要求14所述的焊接方法，其中，所述插入部分的端部在所述夹具安置工序期间，使所述电极接头与所述下罐的所述内部底表面紧密接触。17.根据权利要求14所述的焊接方法，其中，当所述底座部分在所述夹具的所述插入部分使所述电极接头与所述下罐的所述内部底表面紧密接触的情况下被安置在所述下罐上方时，所述插入部分的高度(h)为5mm或更小，并且形成在所述插入部分中的所述孔的内径在从0.25mm至1.5mm的范围内，并且所述下罐的所述内部底表面和所述电极接头在所述焊接工序中被焊接，使得在一个点处形成焊接区域。18.根据权利要求14所述的焊接方法，其中，当所述底座部分在所述夹具的所述插入部分使所述电极接头与所述下罐的所述内部底表面紧密接触的情况下被安置在所述下罐上方时，所述插入部分的高度(h)为5mm或更小，并且形成在所述插入部分中的所述孔的内径在从0.53mm至1.5mm的范围内，并且所述下罐的所述内部底表面和所述电极接头在所述焊接工序中被焊接，使得在多个点处形成焊接区域。19.根据权利要求14所述的焊接方法，其中，所述下罐的高度(h)和直径(d)被确定，从而使得通过将所述高度(h)除以所述直径(d)获得的值在0.35至0.6的范围内。20.根据权利要求14所述的焊接方法，其中，在所述焊接工序期间，所述激...

【专利技术属性】
技术研发人员：李进泳，李镇洙，孙富源，
申请(专利权)人：株式会社LG新能源，
类型：发明
国别省市：