简介：本文结合当下我国锂电池应用与工艺制造的实施现状，探讨了锂电池焊接工艺的分类及其产生的具体问题，并对锂电池焊接的自动化生产技术及实施的价值做一定的的阐述与分析，以此为基础，借鉴国内外锂电池焊接自动化生产技术的先进经验，对锂电池焊接自动化生产线的设计步骤和技术关键点作详细的讨论与分析，旨在为提高锂电池的焊接品质与效能提供借鉴与参考。
关键词：锂电池；焊接工艺；自动化生产线；价值；设计
前言
社会发展对锂离子电池制造安装工艺的要求渐益提高，而其中的焊接工艺直接关系着锂电池的接触电阻等性能，极大影响着锂电池的动力效能和安全性。对锂电池的焊接需要极高的安全度支撑，工艺的复杂性也让人工的焊接操作难以满足当前对于锂电池的高质、高量、低成本的制造需求。那么就需要采用标准化、自动化的批量生产工艺，保证焊接进度的同时，极大避免人工焊接的误差与缺陷，并适当降低焊接质量控制的复杂度以及焊接的制造成本，从而极大保证了锂电池制造的经济性和质量性，助力于锂电池的广泛普及与推广应用。
锂电池焊接工艺和自动化焊接技术的基本概述
1.1锂电池焊接工艺概述
锂离子电池制作工序繁琐，单从焊接工序来说，就包括对防爆阀的焊接、极耳的焊接、软连接的焊接、安全帽及极带的点焊、电池壳体及盖板封口的焊接、模组及PACK的焊接等多项内容[1]。而在当下的工业化制造领域应用较多的焊接制造工艺也有电阻焊（利用电流通过接头接触面及附近区域产生的电阻热进行焊接的一种方法）、激光焊（利用激光辐射加热使加工工件融化以达到焊接的一种方法）和超声波焊接（利用超声波振动能量的传导，来实现金属或异种金属有效连接的一种方法）等多种形式，但无论是哪种实施工艺，都需要实现单机+人工的有效配合，以及焊接过程质量控制和焊接检验与测试的高水平发挥。随着市场对于锂电池制造品质与效率要求的不断提升，虽然每一种工艺都能够实现多个工序的有效焊接，但是焊接期间会产生一系列的不确定因素，进而造成一定的焊接质量问题与安全性隐患，焊接效率也难以满足市场的高容量要求。因此就需要适时淘汰单机设备+人工的焊接模式，以整线的全自动化方式达到对锂电池焊接质量与效率的一体化提升。
1.2自动化生产技术的主要内容
在传统的锂电池各环节的焊接工艺实施过程中，主要以单机设备为主，往往还需要人工衔接上下工段，整个后段整线并没有实现完全的自动化，生产效率和产品的一致性、稳定性一直无法得到有效保障。那么如何尽可能地减少人工的参与，实现标准尺寸下焊接位置和焊点数量标准化设定，并达到各部位焊接、切齐、包胶、测试、下料的一体自动化完成，提升锂电池各工序焊接的一致性的同时，保障产品品质的稳定，且可实现焊接生产可追溯、可调整的智能化管控也就成为当前焊接工艺发展的重点。
锂电池焊接自动化生产线的设计步骤和技术关键点
在锂电池焊接的自动化生产技术实施过程中，其自动化生产线需具备：（1）能够根据设定的电池标准尺寸，实现夹具的自动化循环流转，自动完成上下极耳、极柄的预焊接、切齐，极耳与极柄的焊接，极耳包胶，极组绝缘测试，电池下料等多种程序；（2）在极耳的焊接的过程中，叠芯能够伺服同步移动，还能达到焊接位置和焊点数量的精准确定；（3）在焊接结束之后，也能够实现对焊点的整形、极耳的贴胶、短路的检测等多种功能。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆那么建立该功能设计下的锂电池焊接的自动化生产线就能够极大提升焊接的质量与效率，因此在对锂电池焊接的自动化生产线的设计主要包含以下几个基础步骤和技术关键点：
2.1焊接自动化电源的设计
焊接电源是焊接自动化的核心组件，其需要必要的分析、判断和自我修复能力，并能够有效指挥、控制其他的焊接执行机构。对于自动化焊接生产线的电源设计，可以采用高频逆变焊接电源，最大输出为4KA，逆变频率为4KHZ，不仅能够灵活实现可选择的恒流、恒压控制，从而大大提升焊接的一致性和稳定性，其上升速度和响应速度均能够满足高效焊接的需求，从而适应更多不同材质、厚度的锂电池连接片等其他部位的焊接。
2.2焊接自动化夹具循环流转的设计
在锂电池的自动化焊接中，对夹具的定位精度和夹紧效果要求更高的同时，还要实现同尺寸下夹具的随性和自动化流转，以并行实现焊接、上下料等一系列工序的高效完成，那么自动化生产线上的夹具则由定位器、循环机构、夹紧机构、和夹具四个部分构成。结合锂电池焊接的技术实践，夹具的制动来源来自于底板侧边和垫铁上的两块强磁力磁铁，通过磁力的有效吸附来实现对焊接部位的的固定与初级定位[2]。
在对定位原件和夹紧机构进行设计的时候，应当设有一定的操作空间（或小孔），一方面方便焊接的观察，另一方面有助于人工的上、下料操作。完成人工上料的工序后，由人工或是辅助行走机构将夹具与定位条设置于相对应的位置，然后通过磁力来实现对夹具定位条的有效夹紧；行走机构继续制动，将夹具运行至焊接区，随行的定位器对其定位进行精准的测定和调整，以此实现高精度的激光焊接和电阻测测试；然后依次完成下料、完成和调整检验等流程，而空置的夹具则由运行机构推回上料区，以此循环完成批量的标准化焊接。
2.3焊接定位系统的设计
焊接的定位系统由定位条、移动底托和两个焊接支架组成。其中定位条固定在焊接自动化工作台上，定位条上设置有三角形凸起的定位部，移动底托的侧边则设有多个与凸起的定位部所匹配的三角形凹型定位部，而其上沿内侧则设有个长方形的凸型定位部，多个长方形的凹型定位部则在焊接支架的侧面与之相对应。然后在焊接支架上的定位凹部上排布着多个实施激光焊接的圆孔，该种设计不仅大大提升了定位的精准性，而且还提高了定位的效率，达到了焊接质量和效率的有机统一。
2.4锁紧机构及焊接机构的设计
待随性夹具将其定位于精准的焊接位置时，定位压紧装置从工作台的转盘下层升起至设定的位置，锂电池组则由加紧弹性机构正向按照预定程序的尺寸要求将电池组以额定推力压紧并定位，此时的产生的压力数据和推力数据会根据尺寸的相关要就进行显示、分析和调整，避免夹松或过紧造成焊接品质的降低。
侧板安装装置则在此期间分别以两端板侧面为基准进行压紧定位，并由侧板侧定位装置进行侧向定位；完成侧向定位后，顶部的压紧装置落下并通过导向定位销实现在尺寸及形位基础上的上基准面定位和最终定位，同时将侧板加紧使其紧靠在端板两侧[3]。最后底部定位装置工作，将每块电池电极以上盖板面为基准压紧定位。以上定位完成后，焊接工作才能予以开始，以此完成电池组的焊接；焊接结束后，各压紧装置复位。
3 结语
锂电池的焊接工作是其制造工序的重要一环，为了提升焊接的质量、工艺一致性和稳定性，达到焊接效率对市场需求的充分满足，就需要不断优化锂电池焊接自动生产线的设计与调整，以此是实现智能化锂电子生产技术与工艺的多维度发展与提升。
参考文献
[1]徐海刚, 段朝伟. 锂电池焊接的自动化生产线设计[J]. 焊接, 2016(1):61-64.
[2]周志华. 手机锂电池中心定位焊接夹具的设计[J]. 机械设计, 2012, 29(5):73-75.
论文作者:林罗贵
论文发表刊物:《科技新时代》2019年3期
论文发表时间:2019/5/9
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