專利名稱：一種用于焊接雙極型結(jié)構(gòu)電池元件的激光焊接頭裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種用于焊接雙極型結(jié)構(gòu)電池元件的激光焊接頭裝置，屬于激光焊接設(shè)備領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有技術(shù)中，動(dòng)態(tài)液流雙極型電池一直沒(méi)有被廣泛地商業(yè)化應(yīng)用，其中一個(gè)主要的原因是電池元件間連接的密封問(wèn)題一直得不到妥善的解決。熱塑性樹(shù)脂材料的框體和雙極板/隔膜之間的密封連接一直以來(lái)都是一個(gè)棘手的技術(shù)難題?，F(xiàn)有技術(shù)中，熱塑性樹(shù)脂材料的框體與雙極板之間都是通過(guò)熱焊接、超聲焊接、振動(dòng)熔敷一體化或使用膠粘的方式實(shí)現(xiàn)密封的。熱焊接或超聲焊接的方式存在的主要問(wèn)題是加熱區(qū)域難于精確控制和溢料問(wèn)題難于解決，導(dǎo)致被焊接的部件變形和對(duì)流道造成破壞，極大地影響了電池的性能。振動(dòng)熔敷一體化的方式存在的問(wèn)題是框體和碳塑電極表面看起來(lái)熔敷的很牢固，但是一拉伸，框體和碳塑電極的界面很容易被拉裂；并且振動(dòng)熔敷一體化過(guò)程中如果有一個(gè)點(diǎn)熔敷不牢固，前期焊接的電堆部分都得作廢，這樣無(wú)形增加了成本。而使用膠粘工藝密封的雙極板則由于所使用的粘合劑(例如，硅基粘合劑)會(huì)和電解液發(fā)生反應(yīng)，因而很難在具有強(qiáng)氧化性的環(huán)境中保證電池的長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行。為了上面所述焊接的缺點(diǎn)，人們發(fā)明了一種使用激光焊接動(dòng)態(tài)液流雙極型電池的方法，采用這種方法可以減少勞動(dòng)量，降低成本并提高生產(chǎn)效率。但是，由于在使用激光焊接時(shí)采用的是普通的激光焊接頭，焊接時(shí)激光焊接頭需要以一定的壓力壓在絕緣框體的焊接區(qū)域上，在使用中發(fā)現(xiàn)，普通的激光發(fā)生器焊接頭移動(dòng)時(shí)壓在絕緣框體上的壓力不均勻，會(huì)隨著移動(dòng)而發(fā)生波動(dòng)，這樣會(huì)嚴(yán)重影響焊接效果。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于，提供一種用于焊接雙極型結(jié)構(gòu)電池元件的激光焊接頭裝置，它能夠有效解決激光焊接時(shí)壓力不均勻的問(wèn)題，使焊接更加牢固，焊接速度更快，成品
率更高。本實(shí)用新型的技術(shù)方案一種用于焊接雙極型結(jié)構(gòu)電池元件的激光焊接頭裝置，包括激光焊接頭主體、彈簧裝置、激光焊接頭上蓋和激光焊接頭下蓋，激光焊接頭主體的上部設(shè)于激光焊接頭上蓋內(nèi)，激光焊接頭主體的底部設(shè)于激光焊接頭下蓋內(nèi)，彈簧裝置設(shè)于激光焊接頭上蓋和激光焊接頭主體之間；激光焊接頭主體的端部與激光焊接頭下蓋之間設(shè)有滾珠；激光焊接頭主體內(nèi)部設(shè)有聚光裝置。在激光焊接頭主體的端部與激光焊接頭下蓋之間設(shè)置滾珠可以邊焊接邊通過(guò)滾珠提供焊接壓力，滾珠鑲嵌在聚光裝置外，可以隨著焊接接觸點(diǎn)的高度在小范圍內(nèi)自行進(jìn)行高度調(diào)節(jié)，這樣焊接頭就能緊密的貼合在絕緣框體與雙極板/微孔隔膜的焊接面上，能夠提供焊接所需壓力。彈簧裝置起調(diào)節(jié)高度的作用，如果焊接過(guò)程中，遇到焊接區(qū)域凹凸不平，可以通過(guò)彈簧裝置來(lái)調(diào)節(jié)焊接頭端部的位置，防止遇、到凸起位置，焊接部位壓制過(guò)緊，導(dǎo)致焊接部位變形。前述的這種用于焊接雙極型結(jié)構(gòu)電池元件的激光焊接頭裝置中，所述聚光裝置包括A聚光鏡和B聚光鏡，A聚光鏡與B聚光鏡同軸設(shè)置，A聚光鏡固定在激光焊接頭主體內(nèi)的中部，B聚光鏡固定在激光焊接頭主體內(nèi)的底部。前述的這種用于焊接雙極型結(jié)構(gòu)電池元件的激光焊接頭裝置中，激光焊接頭主體的端部與激光焊接頭下蓋之間設(shè)有2個(gè) 20個(gè)滾珠。前述的這種用于焊接雙極型結(jié)構(gòu)電池元件的激光焊接頭裝置中，激光焊接頭主體的端部與激光焊接頭下蓋之間設(shè)有9個(gè)滾珠。 前述的這種用于焊接雙極型結(jié)構(gòu)電池元件的激光焊接頭裝置中，所述滾珠的直徑為 Imm Smnin前述的這種用于焊接雙極型結(jié)構(gòu)電池元件的激光焊接頭裝置中，所述滾珠的直徑為 2mm。前述的這種用于焊接雙極型結(jié)構(gòu)電池元件的激光焊接頭裝置中，所述滾珠為透明橡膠滾珠或鋼珠或玻璃珠。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型最大的特點(diǎn)在于激光焊接頭主體的端部與激光焊接頭下蓋之間的滾珠，聚光裝置將激光器的激光束聚焦于絕緣框體與雙極板/微孔隔膜的接觸面上，可以邊焊接邊通過(guò)滾珠提供焊接壓力，滾珠可以隨著焊接接觸點(diǎn)的高度在小范圍內(nèi)自行進(jìn)行高度調(diào)節(jié)，這樣焊接頭就能緊密的貼合在絕緣框體與雙極板/微孔隔膜的焊接面上，能夠提供焊接所需壓力。這樣能夠保證焊接點(diǎn)牢固，焊接面平滑。除此之外，采用本實(shí)用新型焊接熱塑性樹(shù)脂材料的框體和雙極板/隔膜時(shí)，不需要提供額外的粘合劑和掩膜等，也不需要附加吸熱涂層，因此簡(jiǎn)化了焊接工序，提高了焊接的效率，節(jié)省了勞動(dòng)力和成本。另外還具有焊縫小，能避免發(fā)生溢料現(xiàn)象，不會(huì)影響到流道結(jié)構(gòu)、焊接牢固、焊縫平滑，成品率高等優(yōu)點(diǎn)，提高了電池性能同時(shí)降低了電池成本。

圖I為本實(shí)用新型的整體結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本實(shí)用新型的半剖結(jié)構(gòu)示意圖。附圖中的標(biāo)記為I-激光焊接頭主體，2-彈簧裝置，3-激光焊接頭上蓋，4-激光焊接頭下蓋，5_滾珠，6_聚光裝直，7_A聚光鏡，8_B聚光鏡。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的說(shuō)明。本實(shí)用新型的實(shí)施例I :一種用于焊接雙極型結(jié)構(gòu)電池元件的激光焊接頭裝置，如圖I所示，包括激光焊接頭主體I、彈簧裝置2、激光焊接頭上蓋3和激光焊接頭下蓋4，激光焊接頭主體I的上部設(shè)于激光焊接頭上蓋3內(nèi)，激光焊接頭主體I的底部設(shè)于激光焊接頭下蓋4內(nèi)，彈簧裝置2設(shè)于激光焊接頭上蓋3和激光焊接頭主體I之間；激光焊接頭主體I的端部與激光焊接頭下蓋4之間設(shè)有滾珠5 ;激光焊接頭主體I內(nèi)部設(shè)有聚光裝置6。如圖2所示，聚光裝置6包括A聚光鏡7和B聚光鏡8，A聚光鏡7與B聚光鏡8同軸設(shè)置，A聚光鏡7固定在激光焊接頭主體I內(nèi)的中部，B聚光鏡8固定在激光焊接頭主體I內(nèi)的底部。激光焊接頭主體I的端部與激光焊接頭下蓋4之間設(shè)有3個(gè)滾珠5。所述滾珠5的直徑為5mm。滾珠5為透明橡膠滾珠。本實(shí)用新型的實(shí)施例2 :—種用于焊接雙極型結(jié)構(gòu)電池元件的激光焊接頭裝置，如圖I所示，包括激光焊接頭主體I、彈簧裝置2、激光焊接頭上蓋3和激光焊接頭下蓋4，激光焊接頭主體I的上部設(shè)于激光焊接頭上蓋3內(nèi)，激光焊接頭主體I的底部設(shè)于激光焊接頭下蓋4內(nèi)，彈簧裝置2設(shè)于激光焊接頭上蓋3和激光焊接頭主體I之間；激光焊接頭主體I的端部與激光焊接頭下蓋4之間設(shè)有滾珠5 ;激光焊接頭主體I內(nèi)部設(shè)有聚光裝置6。如圖2所示，聚光裝置6包括A聚光鏡7和B聚光鏡8，A聚光鏡7與B聚光鏡8 同軸設(shè)置，A聚光鏡7固定在激光焊接頭主體I內(nèi)的中部，B聚光鏡8固定在激光焊接頭主體I內(nèi)的底部。激光焊接頭主體I的端部與激光焊接頭下蓋4之間設(shè)有9個(gè)滾珠5。滾珠5的直徑為2mm。滾珠5為鋼珠。本實(shí)用新型的實(shí)施例3 :—種用于焊接雙極型結(jié)構(gòu)電池元件的激光焊接頭裝置，如圖I所示，包括激光焊接頭主體I、彈簧裝置2、激光焊接頭上蓋3和激光焊接頭下蓋4，激光焊接頭主體I的上部設(shè)于激光焊接頭上蓋3內(nèi)，激光焊接頭主體I的底部設(shè)于激光焊接頭下蓋4內(nèi)，彈簧裝置2設(shè)于激光焊接頭上蓋3和激光焊接頭主體I之間；激光焊接頭主體 I的端部與激光焊接頭下蓋4之間設(shè)有滾珠5 ;激光焊接頭主體I內(nèi)部設(shè)有聚光裝置6。如圖2所示，聚光裝置6包括A聚光鏡7和B聚光鏡8，A聚光鏡7與B聚光鏡8同軸設(shè)置，A聚光鏡7固定在激光焊接頭主體I內(nèi)的中部，B聚光鏡8固定在激光焊接頭主體I內(nèi)的底部。激光焊接頭主體I的端部與激光焊接頭下蓋4之間設(shè)有20個(gè)滾珠5。所述滾珠5的直徑為1mm。滾珠5為玻璃珠。本實(shí)用新型的工作原理首先將熱塑性的框體和雙極板固定在帶有真空吸附系統(tǒng)的設(shè)備上，將要焊接的框體和雙極板牢固地固定。然后將激光發(fā)生器安裝在激光焊接頭上蓋3上，將激光焊接頭主體I固定在伺服機(jī)構(gòu)上，激光焊接頭主體I端部的滾珠5以2 4kg*f的壓力壓在絕緣框體的焊接區(qū)域的上表面上。開(kāi)啟激光發(fā)射器后，激光束將會(huì)通過(guò)A聚光鏡7和B聚光鏡8聚焦，激光束準(zhǔn)確地在半透明的框體與不透明的雙極板的接觸面上聚焦，并將光能轉(zhuǎn)化為熱能，同時(shí)熔化位于上側(cè)的絕緣框體和位于下側(cè)的同材質(zhì)雙極板。同時(shí)，激光焊接頭主體I將會(huì)由伺服機(jī)構(gòu)帶動(dòng)，按照編好的程序，沿著焊接區(qū)域以一定的速率進(jìn)行焊接。在激光焊接頭主體I隨著伺服機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的同時(shí)，當(dāng)遇到焊接區(qū)域凹凸不平時(shí)，彈簧裝置2可以調(diào)節(jié)激光焊接頭主體I頭端部的位置，防止遇到凸起位置，焊接部位壓制過(guò)緊，導(dǎo)致焊接部位變形。
權(quán)利要求1.一種用于焊接雙極型結(jié)構(gòu)電池元件的激光焊接頭裝置，其特征在于包括激光焊接頭主體(I)、彈簧裝置(2)、激光焊接頭上蓋(3)和激光焊接頭下蓋(4)，激光焊接頭主體(I)的上部設(shè)于激光焊接頭上蓋(3)內(nèi)，激光焊接頭主體(I)的底部設(shè)于激光焊接頭下蓋(4)內(nèi)，彈簧裝置(2)設(shè)于激光焊接頭上蓋(3)和激光焊接頭主體(I)之間；激光焊接頭主體(I)的端部與激光焊接頭下蓋(4)之間設(shè)有滾珠(5);激光焊接頭主體(I)內(nèi)部設(shè)有聚光裝置⑶。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種用于焊接雙極型結(jié)構(gòu)電池元件的激光焊接頭裝置，其特征在于所述聚光裝置(6)包括A聚光鏡(7)和B聚光鏡(8), A聚光鏡(7)與B聚光鏡(8)同軸設(shè)置，A聚光鏡(7)固定在激光焊接頭主體(I)內(nèi)的中部，B聚光鏡(8)固定在激光焊接頭主體(I)內(nèi)的底部。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的一種用于焊接雙極型結(jié)構(gòu)電池元件的激光焊接頭裝置，其特征在于激光焊接頭主體(I)的端部與激光焊接頭下蓋(4)之間設(shè)有3個(gè) 20個(gè)滾珠(5)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種用于焊接雙極型結(jié)構(gòu)電池元件的激光焊接頭裝置，其特征在于激光焊接頭主體(I)的端部與激光焊接頭下蓋(4)之間設(shè)有9個(gè)滾珠(5)。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種用于焊接雙極型結(jié)構(gòu)電池元件的激光焊接頭裝置，其特征在于所述滾珠(5)的直徑為Imm 5mm。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種用于焊接雙極型結(jié)構(gòu)電池元件的激光焊接頭裝置，其特征在于所述滾珠(5)的直徑為2mm。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種用于焊接雙極型結(jié)構(gòu)電池元件的激光焊接頭裝置，其特征在于所述滾珠(5)為透明橡膠滾珠或鋼珠或玻璃珠。
專利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種用于焊接雙極型結(jié)構(gòu)電池元件的激光焊接頭裝置，包括激光焊接頭主體(1)、彈簧裝置(2)、激光焊接頭上蓋(3)和激光焊接頭下蓋(4)，激光焊接頭主體(1)的上部設(shè)于激光焊接頭上蓋(3)內(nèi)，激光焊接頭主體(1)的底部設(shè)于激光焊接頭下蓋(4)內(nèi)，彈簧裝置(2)設(shè)于激光焊接頭上蓋(3)和激光焊接頭主體(1)之間；激光焊接頭主體(1)的端部與激光焊接頭下蓋(4)之間設(shè)有滾珠(5)；激光焊接頭主體(1)內(nèi)部設(shè)有聚光裝置(6)。本實(shí)用新型能夠有效解決激光焊接時(shí)壓力不均勻的問(wèn)題，使焊接更加牢固，焊接速度更快，成品率更高。
文檔編號(hào)B23K26/20GK202517191SQ20122012708
公開(kāi)日2012年11月7日 申請(qǐng)日期2012年3月29日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月29日
發(fā)明者劉學(xué)軍, 孟琳, 陸克 申請(qǐng)人:北京百能匯通科技股份有限公司