超声波焊头

技术领域

本申请涉及超声波焊接技术领域，具体而言，涉及一种超声波焊头。

背景技术

目前软包锂电池生产中的电芯焊接工序基本采用超声波焊接方式，转接片和电芯的极耳在焊头的作用下连接在一起，有时转接片容易在焊接时焊破，导致焊接质量降低，焊接部位抗拉强度低。

发明内容

本申请旨在提供一种超声波焊头，以解决现有技术中的转接片和极耳的焊接部位抗拉强度低的问题。

本申请的实施例是这样实现的：

第一方面，本申请实施例提供一种超声波焊头，其包括：

基体，具有平面；

多个焊齿，所述多个焊齿间隔布置在所述平面上，每个焊齿的表面均形成有弧面。

本申请提供的超声波焊头的焊齿的表面形成有弧面，焊接过程中弧面接触转接片不会导致转接片被切割损坏，而且由于焊齿表面不存在锋利的棱角，不容易出现棱角被磨损呈锯齿状而导致转接片粘连焊齿的问题，从而能够有效避免转接片被焊破，提高转接片和极耳的焊接部位的抗拉强度。

在本申请的一种实施例中，所述焊齿为条形，条形的所述焊齿由第一表面、第二表面、第三表面、第四表面、第一端面和第二端面组成，所述第一表面、所述第二表面、所述第三表面和所述第四表面位于所述第一端面与所述第二端面之间，所述第一表面、所述第二表面、所述第三表面和所述第四表面依次首尾连接，所述第一表面贴合于所述平面，所述第三表面为弧面，所述第三表面分别与所述第二表面、所述第四表面平滑连接。

在上述技术方案中，焊齿的第一表面用于连接基体，第三表面为弧面以用于在焊接时接触转接片，第二表面、第四表面分别用于连接第一表面和第三表面，通过将第三表面设置为与第二表面、第四表面平滑连接，以免第三表面的边缘形成锋利的棱边，避免焊破转接片，以提高转接片和极耳的焊接部位的抗拉强度。

在本申请的一种实施例中，所述第二表面和所述第四表面为弧面。

在上述技术方案中，第二表面、第四表面也设置为弧面，使第二表面与第一表面、第三表面的平滑连接更顺畅，第四表面与第一表面、第三表面的平滑连接更顺畅，以进一步避免转接片被焊破，提高转接片和极耳的焊接部位的抗拉强度。

在本申请的一种实施例中，条形的所述焊齿为圆柱。

在本申请的一种实施例中，所述第二表面、所述第三表面和所述第四表面形成的连续弧面的横截面所对应的圆心角为100°～200°。

在上述技术方案中，若以条形的焊齿为圆柱来看，第一表面所对应的圆心角为160°～260°，第一表面与平面连接稳定，能够稳定地支持连续弧面，以保证焊接强度。

在本申请的一种实施例中，所述第一端面、所述第二端面分别与所述第二表面、所述第三表面和所述第四表面平滑过渡。

在上述技术方案中，第一端面与第二表面、第三表面、第四表面的连接部位平滑过渡，第二端面与第二表面、第三表面、第四表面的连接部位平滑过渡，以免第二表面、第三表面、第四表面的两端边缘形成锋利的棱边，避免焊破转接片，以提高转接片和极耳的焊接部位的抗拉强度。

在本申请的一种实施例中，所述第一端面和所述第二端面均为半球面。

在上述技术方案中，第一端面与第二表面、第三表面、第四表面的连接部位平滑过渡更顺畅，第二端面与第二表面、第三表面、第四表面的连接部位平滑过渡更顺畅，以进一步避免转接片被焊破，提高转接片和极耳的焊接部位的抗拉强度。

在本申请的一种实施例中，所述平面为矩形，所述焊齿为条形，多个条形的所述焊齿沿矩形的所述平面间隔排布。

在本申请的一种实施例中，所述焊齿的延伸方向平行于所述平面的长边。

在本申请的一种实施例中，所述焊齿的延伸方向平行于所述平面的短边。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为现有的超声波焊头的俯视图；

图2为本申请一个实施例提供的超声波焊头的俯视示意图；

图3为本申请一个实施例提供的超声波焊头的左视示意图；

图4为本申请一个实施例提供的超声波焊头的主视示意图；

图5为本申请另一个实施例提供的超声波焊头的主视示意图；

图6为本申请另一个实施例提供的焊齿的结构示意图；

图7为本申请又一实施例提供的超声波焊头的主视示意图。

图标：100－基体；110－平面；200－焊齿；210－第一表面；220－第二表面；230－第三表面；240－第四表面；250－第一端面；260－第二端面；A－焊头；B－焊齿。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本申请的描述中，需要说明的是，若出现术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，本申请的描述中若出现术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，本申请的描述中若出现术语“水平”、“竖直”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本申请的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，若出现术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

实施例

锂电池的电芯的极耳，一般通过转接片连接至电极端子。软包锂电池生产中，转接片一般通过超声波焊接方式与极耳连接。

发明人发现转接片和极耳焊接部位的抗拉强度不高，焊接部位抗拉强度不高的原因主要是因为转接片常有损伤，发明人进一步发现损伤原因是转接片在焊接过程中容易焊破。转接片的多为箔材制成，超声波焊接时需要用到超声波焊头，在焊接过程中焊头压在转接片的表面，利用超声波高频振动及高频振动产生的高温将转接片和极耳热熔并压合在一起，图1示出了现有的超声波焊头，焊头A上设有多个金字塔形的焊齿B，金字塔形的焊齿B具有尖利的棱角，焊接时容易损坏转接片。

本申请提供一种超声波焊头，用于解决转接片和极耳的焊接部位抗拉强度低的问题。

如图3所示，超声波焊头包括基体100和多个焊齿200。

基体100用于连接焊接设备，如图1、图2所示，基体100上形成有一平面110，多个焊齿200间隔布置在平面110上。

如图3所示，焊齿200的表面均形成有弧面。

焊接过程中，焊头的弧面接触转接片，由于焊齿200用于接触转接片的表面不存在锋利的棱角，能够有效避免转接片在高频振动和高温作用下损坏，解决现有技术中转接片被焊破导致焊接部位抗拉强度低的问题。

另外，当焊齿的表面不光滑时，容易导致转接片在高温高压下热熔嵌合在不光滑的表面，即导致转接片与焊齿粘连，焊接完成时，焊齿离开转接片就会拉伤转接片。而现有的焊头A的焊齿B的棱角在高频振动下很容易被磨损，导致棱角处不光滑甚至磨损成锯齿状，因此现有的焊头A的焊接质量不稳定，焊头A的更换率高。

本申请提供的焊头与转接片的接触面为平滑的弧面，不存在锋利的棱角，不容易出现棱角被磨损呈锯齿状而导致转接片粘连焊齿200的问题，从而能够有效避免转接片被焊破，提高转接片和极耳的焊接部位的抗拉强度。

请再参照图3，焊齿200为条形，多个焊齿200轴向平行，且间隔布置在焊头的平面110上。

如图4所示，条形的焊齿200由第一表面210、第二表面220、第三表面230、第四表面240、第一端面250和第二端面260组成。

其中，第一表面210、第二表面220、第三表面230和第四表面240位于第一端面250与第二端面260之间，第一表面210、第二表面220、第三表面230和第四表面240依次首尾连接。

第一表面210用于贴合固定在平面110上，第三表面230为弧面以用于接触转接片，第二表面220、第四表面240分别用于连接第一表面210和第三表面230。

在一些实施例中，焊齿200也可以是与基体100一体成型，从而不存在平面110和第一表面210的连接界面。

可选地，第三表面230分别与第二表面220和第四表面240平滑连接，以防止第三表面230的两条长向侧边形成锋利的棱边，从而进一步避免焊破转接片，以提高转接片和极耳的焊接部位的抗拉强度。

在本申请的另一实施例中，如图5所示，第二表面220和第四表面240被配置为弧面，以使第二表面220与第一表面210、第三表面230的平滑连接更顺畅，且使第四表面240与第一表面210、第三表面230的平滑连接更顺畅，从而，第二表面220、第三表面230和第四表面240形成连续弧面。

可选地，条形的焊齿200被配置为圆柱。

如图6所示，沿垂直于焊齿200的轴向做截面，第二表面220、第三表面230和第四表面240形成的连续弧面所对应的圆心角α被配置为100°～200°。从而第一表面210所对应的圆心角为160°～260°，使得焊齿200与平面110的接触面足够大，第一表面210与平面110连接稳定，能够稳定地支持连续弧面，以保证焊接强度。

在又一实施例中，沿垂直于焊齿200的轴向做截面，焊齿200的任一截面的大小不相同，从而形成沿轴向上直径多变的条形柱体，如图7所示。图4和图5中的焊齿200能够形成具有多个条形压合部位的压合面，图7的焊齿200能够形成具有矩阵点位的压合面。

在上述实施例中，均可设置：第一端面250与第二表面220、第三表面230、第四表面240的连接部位平滑过渡，第二端面260与第二表面220、第三表面230、第四表面240的连接部位平滑过渡，以免第二表面220、第三表面230、第四表面240的两端边缘形成锋利的棱边，避免焊破转接片，以提高转接片和极耳的焊接部位的抗拉强度。

可选地，第一端面250和第二端面260均被配置为半球面，以使第一端面250与第二表面220、第三表面230、第四表面240的连接部位平滑过渡更顺畅，且使第二端面260与第二表面220、第三表面230、第四表面240的连接部位平滑过渡更顺畅，以免连接部位出现棱角。

本申请实施例中，基体100的平面110被配置为矩形，条形的焊齿200沿矩形的平面110间隔排布。

可选地，焊齿200的延伸方向平行于平面110的长边。

可选地，焊齿200的延伸方向平行于平面110的短边。

以图5中的焊头为例，多个条形的焊齿200置在基体100的粘矩形平面110上，多个焊齿200沿平面110的短边方向间隔排布，每个焊齿200的延伸方向平行于平面110的长边。

为保证焊接强度，使转接片和极耳之间具有足够多的焊接部位，配置焊齿200的间距范围为0mm～5mm。

焊齿200的长度根据待焊接区域的长度进行设计，配置焊齿200的长度范围为5mm～100mm。

焊齿200的宽度根据待焊接区域宽度进行设计，配置焊齿200的宽度范围为0.5mm～10mm。

为防止基体100的平面110直接接触转接片，焊齿200被配置为具有一定高顿，为兼顾焊齿200的强度，防止焊齿200在压转接片时变形，在上述长度和宽度基准上，配置焊齿200的高度范围为0.5mm～5mm。

发明人使用图5中的焊头和图1中现有的焊头A分别在同一批次32个电芯的极耳上焊接转接片。

焊接区域面积长度20mm、宽度3mm，转接片为厚度8um的铜箔，焊接层数为25pcs，极耳为厚度0.3mm的铜镀镍材料。

配置本实施例的焊头：焊齿200的长度为20mm，焊齿200的宽度为1mm，焊齿200的间距为0mm，焊齿200高度为0.8mm，焊齿200圆弧角为180°。

焊接完成后分别测焊接部位的抗拉强度及转接片焊破程度，得到下表：

结合上表可知，采用本实施例的焊头时，焊接部位的抗拉拉力平均值比现有焊头A的高约19N，且各个电芯的焊接部位的拉力值偏差小，产品质量更稳定，品控好。另外，本实施例的焊头焊接时，焊破比例和破损严重程度明显下降，成品率大大提高。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。