[发明专利]用于电池铸焊带的模具

说明书

技术领域

本发明总体上涉及电池带和柱铸造机器（battery strap and post cast-on machine）、电池以及制造电池的系统和方法，更具体地说涉及铸焊带（COS）配置，所述铸焊带配置用于在多单元电池内的板之间以及在所述板与电池柱之间产生电连接时提高效率并且减少能量。

背景技术

大型电池，比如汽车和卡车电池，需要特别的制造设备和方法。用于检验大型电池的壳体内的分离板之间以及板连接与在电池壳体外部提供连接的柱之间的电连接的工序尤其重要。由于板之间的不适当连接造成的电池故障、电池壳体内的短路、或者甚至严重故障，都可导致压力累积造成单元或壳体破裂，并产生环境和安全危害。

在提供有效的且具有成本效益的自动电池制造工序同时维持产品可靠性时，会产生其他考虑。理想的工序使生产过程中的材料要求和能量输入最小化，同时确保电池产品的故障风险减小。尽管这些属性为电池制造商提供使电池生产现代化的目标，然而先前的在效率与可靠性之间提供最佳平衡的多种方法仅仅提供了渐进性改进，而没有明显地增加本领域的专业知识。

浇铸操作通常对于电池的所有单元同时完成，该电池位于具有反转镜像的模具内，然而在所述单元将处于完成的电池单元结构内时所述反转镜像以其他方式定向。堆叠单元元件由向下延伸且彼此相邻的板凸耳夹紧在一起。可预加热多个模具型腔，这些型腔适当地定向成提供所需要的带形状。熔融金属（通常为铅（Pb）或主要包含铅的合金）可用在与模具型腔相邻的通道内，并且沿着该通道连续地循环。通道内的铅或熔融金属通常在贮存器（通常位于模具之下）内进行预加热，然后被泵送至通道内。

一旦达到所需要的条件，就将熔融金属泵送至与模具相邻的通道内，直到水平高度升高到溢出设置在通道与每个模具型腔之间的溢吝（weir，檐）为止。因此，熔融金属填充模具型腔，然后，收回已经泵送至模具内且达到高于溢吝的水平高度的熔融金属，从而使熔融金属减少到低于溢吝的顶部的水平高度。通常，通道内的熔融金属的水平高度保持在一组预定的参数之间。在熔融金属需要溢出溢吝时，将熔融金属升高到通道底部水平高度以上大约12mm处，并且在收回熔融金属时，该水平高度为通道底部以上大约6mm。一些系统需要熔融金属往返于贮存器连续循环。其他系统简单地升高该水平高度以便溢出到模具型腔内，然后将熔融金属从贮存器泵送补充到通道。

移除热能源，并且将相对于彼此在期望方向上被夹持的单元板组件定位成将每个板上的板连接凸耳的一部分浸入适当的连接器带模具型腔中的熔融物质内，以便在凸耳之间提供熔融金属连接。然后，通过使水流过模具本体的一个或多个部分来冷却型腔，冷却水与模具型腔壁的接触冷却熔铅，从而造成熔铅凝固。在大多数情况下，模具型腔通过水套维持在恒定温度下，所述水套在需要时、或者在由监控模具温度的热电偶指引时来选择性地冷却模具型腔。熔融金属的冷却会将金属凝固在凸耳周围。在模制的带和柱充分凝固之后，使用熔接或焊接到金属（铅）带的电池单元板的凸耳来从模具中取出所述模制的带和柱，从而在所述模制的带和柱之间产生必要的电气和机械连接。

对于大批量生产，通常重复循环地进行上述步骤，以便提供经济效益。循环时间（即移除先前完成的带的时间到下一个带完成的时间）理想地降低到最小值，以使得在可用的时间内实现最高产量。通过提供最佳制造参数所产生的效率来自于多个影响因素，包括减少了必要的劳动力、时间和材料。已发现很大一部分的循环时间涉及到模具本体的加热和冷却部分。将铅必须维持在熔融状态的时间降低到最小，这就减小了到系统中的总热能输入。同样，如果将必须加热至融化以及然后必须冷却的铅的量最小化，那么也减少了热能输入和冷却容量，伴随而来的是减少了循环时间、材料成本、处理成本等等。

最佳的生产参数规定，不应将通道壁部冷却到在带、突片（tab）和柱的焊接（即，凝固或冷固）期间阻碍熔融金属流动的程度。这就允许与模具组件相邻的流动通道内存在的熔铅从铅通道自由地流动到模具型腔内。模具组件的温度控制的最小精确程度需要将能量输入维持在期望的水平。然而，整个模具（包括溢吝）的冷却造成熔融金属在不需要的地方凝固，下面会进行解释。需要对模具组件内的局部温度进行更大程度地控制，以便所述柱（尤其是接线端柱）能够至少与较小的带部分一样快速地冷却，这是因为所述柱冷却较慢就会产生机械上弱化的接线端。