一种焊接工装、单极板的焊接方法及单极板与流程

本技术涉及焊接设备，特别是一种焊接工装、单极板的焊接方法及单极板。

背景技术：

1、目前，电解槽和燃料电池均采用一板两场的方式以提高电解槽和燃料电池的气密性。其中，电解槽和燃料电池均包括层叠设置的极板、密封胶条和膜电极组件，密封胶条通过凸筋安装在极板上，以便在层压的过程中限制密封胶条的位移，并降低密封胶条发生压溃失效的可能性。

2、在现有技术中，通常采用激光焊接的方式将凸筋与极板固定连接，以使密封胶条能够安装于相邻两个加强筋之间，以提高密封胶条的安装稳定性。但在激光焊接的过程中，需要持续提供保护气体，且焊缝处容易产生裂纹和气孔等缺陷，导致焊接成本较高，焊接质量较低。

技术实现思路

1、有鉴于此，本技术提供一种焊接工装、单极板的焊接方法及单极板，以解决现有技术中凸筋与极板焊接成本较高，焊接质量较低的技术问题。

2、本技术提供了一种焊接工装，用于焊接待焊接组件，所述焊接工装包括压板和底板，所述压板具有第一通孔，所述第一通孔用于容纳焊接设备的第一焊接部，所述底板具有焊接区域，所述焊接区域具有多个第二通孔，多个所述第二通孔沿所述焊接工装的长度方向和宽度方向间隔分布，所述第二通孔用于容纳焊接设备的第二焊接部；其中，所述压板与所述底板滑动连接，所述压板相对于所述底板运动的过程中，所述第二通孔沿所述焊接工装的高度方向的投影位于所述第一通孔的投影范围内，所述第一焊接部和所述第二焊接部分别通过所述第一通孔和所述第二通孔夹紧所述待焊接组件。

3、本技术实施例中，该焊接区域用于放置待焊接组件，以便在压板与底板配合连接后，二者能够沿焊接工装的高度方向夹紧待焊接组件，降低待焊接组件相对于底板发生位移的可能性，提高焊接时的安全性。其中，在对待焊接组件进行焊接的过程中，第一焊接部和第二焊接部分别通过第一通孔和第二通孔夹紧待焊接组件，并在通入电流后发热形成高温，从而使得待焊接组件中的各部件能够在高温环境下连接成一体，进而实现对待焊接组件的焊接。

4、同时，在对待焊接组件进行焊接的过程中，压板能够相对于底板在焊接区域内滑动，以使压板能够在第一焊接部和第二焊接部分别通过第一通孔和第二通孔夹紧待焊接组件之前，将待焊接组件中各部件之间的杂质和气体挤压出来，有利于进一步提高焊接质量。且在对待焊接组件进行焊接的过程中，压板能够持续对待焊接组件施加压力，在提高焊接效率的同时，降低待焊接组件中各部件之间相互接触的表面产生电弧的可能性，有利于进一步提高焊接时的安全性，更符合实际的使用需求。

5、因此，在本实施例中，焊接设备能够通过压板的第一通孔和底板的多个第二通孔对待焊接组件进行电阻点焊，从而无需采用激光焊接的方向进行焊接，无需设置保护气体，有利于降低焊缝处产生裂纹、气孔等缺陷的可能性，提高焊接质量和焊接效率，降低单极板的生产成本。

6、在一种可能的实施方式中，所述压板至少包括两个第一凹槽，所述焊接区域至少包括两个第二凹槽，至少两个所述第二凹槽沿所述焊接工装的长度方向和宽度方向间隔分布，且各所述第二凹槽与各所述第一凹槽沿所述焊接工装的高度方向的投影重叠；所述第二凹槽用于容纳所述待焊接组件的第一凸筋，所述第一凹槽用于容纳所述待焊接组件的第二凸筋。

7、在一种可能的实施方式中，所述第一凹槽沿所述压板的运动方向延伸，并与所述第一通孔连通，所述第一凹槽为矩形或弧形。

8、在一种可能的实施方式中，沿所述焊接工装的高度方向，所述底板具有相对设置的第一面和第二面，所述第一面设置有所述第二凹槽，所述第二面设置有第三凹槽，所述第二凹槽的底壁设置有所述第二通孔，所述第二凹槽和所述第三凹槽通过所述第二通孔连通。

9、在一种可能的实施方式中，沿所述焊接工装的长度方向和宽度方向，所述第二凹槽为环形结构。

10、在一种可能的实施方式中，沿所述焊接工装的高度方向，所述第三凹槽的截面形状为梯形或半圆形。

11、在一种可能的实施方式中，所述第一面还设置有第四凹槽，沿所述焊接工装的长度方向和宽度方向，所述第四凹槽位于所述第二凹槽背离所述底板边缘的一侧并与所述第二凹槽连通，且所述焊接工装的高度方向，所述第四凹槽的底壁设置有所述第二通孔，所述第四凹槽和所述第三凹槽通过所述第二通孔连通；所述第二凹槽、所述第三凹槽和所述第四凹槽形成所述焊接区域。

12、在一种可能的实施方式中，所述压板和所述底板中的一者设置有滑块，另一者设置有滑槽，所述滑块与所述滑槽滑动连接，以使所述压板相对于所述底板在所述底板的平面内运动。

13、在一种可能的实施方式中，所述压板设置有所述滑块，所述底板设置有所述滑槽，沿所述焊接工装的长度方向和宽度方向，所述滑槽位于所述焊接区域朝向所述底板边缘的一侧；所述滑槽包括第一段和第二段，所述第一段沿所述焊接工装的长度方向延伸，所述第二段沿所述焊接工装的宽度方向延伸，所述第一段与所述第二段连通且垂直；所述压板包括第一压板和第二压板，所述第一压板沿所述第一段滑动，所述第二压板沿所述第二段滑动。

14、在一种可能的实施方式中，沿所述焊接工装的长度方向和宽度方向，相邻两个所述第二通孔之间设置有加强筋。

15、在一种可能的实施方式中，沿所述焊接工装的长度方向和宽度方向，相邻两个所述第二通孔之间的距离为l，且l满足2mm≤l≤20mm。

16、在一种可能的实施方式中，所述底板设置有第三通孔，沿所述焊接工装的长度方向和宽度方向，所述第三通孔位于所述焊接区域背离所述底板边缘的一侧。

17、本技术还提供了一种单极板的焊接方法，采用以上任一项所述的焊接工装进行焊接，用于将第一凸筋、第二凸筋、第三凸筋和第四凸筋焊接在极板上，所述焊接方法包括：

18、将所述第一凸筋、所述第二凸筋、所述第三凸筋、所述第四凸筋和所述极板放置于所述焊接区域内；通过所述第一通孔和所述第二通孔对所述极板和所述第一凸筋、所述极板和所述第二凸筋进行焊接；通过所述第二通孔对所述极板和所述第三凸筋、所述极板和所述第四凸筋进行焊接，以形成所述单极板。

19、本技术实施例中，该焊接区域用于放置待焊接组件（即第一凸筋、第二凸筋、第三凸筋、第四凸筋和极板），当待焊接组件放置于焊接区域内后，压板和底板能够沿焊接工装的高度方向夹紧待焊接组件，以降低各待焊接件彼此之间发生相对运动的可能性，提高焊接时的安全性。

20、在对第一凸筋、第二凸筋和极板进行焊接的过程中，第一焊接部能够通过第一通孔与第二凸筋抵接，第二焊接部能够通过第二通孔与第一凸筋抵接，并在通入电流后发热形成高温，从而使得第一凸筋和极板之间相互接触的表面、第二凸筋和极板之间相互接触的表面能够在高温环境下熔化并连接成一体，进而实现对待焊接组件的初步焊接。

21、在对第三凸筋、第四凸筋和极板进行焊接的过程中，第一焊接部能够直接与第四凸筋抵接，第二焊接部能够通过第二通孔与第三凸筋抵接，并在通入电流后发热形成高温，从而使得第三凸筋和极板之间相互接触的表面、第四凸筋和极板之间相互接触的表面能够在高温环境下熔化并连接成一体，进而实现对待焊接组件的焊接，以形成单极板。

22、在一种可能的实施方式中，所述压板设置有第一凹槽，所述底板设置有第二凹槽和第四凹槽，当将所述第一凸筋、所述第二凸筋、所述第三凸筋、所述第四凸筋和所述极板放置于所述焊接区域内时，所述焊接方法包括：

23、将所述第一凸筋放置于所述第二凹槽内，将所述第三凸筋放置于所述第四凹槽内；将所述极板覆盖在所述第一凸筋和所述第三凸筋上；将所述第二凸筋和所述第四凸筋放置于所述极板上，以使所述第一凸筋和所述第三凸筋、所述第二凸筋和所述第四凸筋位于所述极板沿其厚度方向的两侧；将所述压板与所述底板配合连接，并使所述第二凸筋位于所述第一凹槽内。

24、其中，所述第二凹槽和所述第四凹槽连通，沿所述极板的长度方向和宽度方向，所述第三凸筋位于所述第一凸筋背离所述极板边缘的一侧，并与所述第一凸筋连接，所述第四凸筋位于所述第二凸筋背离所述极板边缘的一侧，并与所述第二凸筋连接。

25、在一种可能的实施方式中，当通过所述第二通孔对所述极板和所述第三凸筋、所述极板和所述第四凸筋进行焊接时，所述焊接方法包括：

26、将所述压板与所述底板解除配合；通过所述第二通孔对所述极板和所述第三凸筋、所述极板和所述第四凸筋进行焊接。

27、本技术还提供了一种单极板，采用以上任一项所述的焊接方法制成，所述单极板包括第一凸筋、第二凸筋、第三凸筋、第四凸筋和极板；沿所述单极板的厚度方向，所述第一凸筋和所述第三凸筋、所述第二凸筋和所述第四凸筋分别连接于所述极板的两侧，且沿所述单极板的长度方向和宽度方向，所述第三凸筋位于所述第一凸筋背离所述极板边缘的一侧，并与所述第一凸筋连接，所述第四凸筋位于所述第二凸筋背离所述极板边缘的一侧，并与所述第二凸筋连接；其中，沿所述单极板的厚度方向，所述第一凸筋和所述第二凸筋的投影重叠，所述第三凸筋和所述第四凸筋的投影重叠或错位。

28、本技术实施例中，第一凸筋和第二凸筋均为环形结构，且沿极板的长度方向和宽度方向，第三凸筋位于第一凸筋背离极板边缘的一侧，并与第一凸筋连接，第四凸筋位于第二凸筋背离极板边缘的一侧，并与第二凸筋连接。

29、其中，单极板至少包括两个第一凸筋和两个第二凸筋，且相邻两个第一凸筋之间和相邻两个第二凸筋之间均能够形成用于容纳第一密封件的环形空间，该第一密封件用于对单极板的反应区域和外界环境进行隔绝，以避免电解槽或燃料电池在工作过程中发生泄漏的风险，从而有利于提高电解槽或燃料电池在工作过程中的安全性和可靠性。其中，沿单极板的厚度方向，第一凸筋和第二凸筋的投影重叠，能够使单极板形成一板两场的结构，有利于减小电解槽或燃料电池整体的体积，从而降低生产成本。

30、同时，单极板还至少包括两个第三凸筋和两个第四凸筋，且相邻两个第三凸筋之间和相邻两个第二凸筋之间均能够形成用于容纳第二密封件的空间，该第二密封件用于对单极板中的腔口区和流场区，以及相邻两个腔口区进行隔绝，以避免电解槽或燃料电池在工作的过程中，不同腔口区内的流体发生串流的风险，从而有利于提高电解槽或燃料电池在工作过程中的安全性和可靠性。其中，沿单极板的厚度方向，第三凸筋和第四凸筋的投影重叠或错位，以使单极板能够适用于电解槽或燃料电池，有利于扩大单极板的应用范围，使其具有较高的通用性。

31、应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性的，并不能限制本技术。

技术特征：

1.一种焊接工装，用于焊接待焊接组件，其特征在于，所述焊接工装包括：

2.根据权利要求1所述的焊接工装，其特征在于，所述压板至少包括两个第一凹槽，所述焊接区域至少包括两个第二凹槽，至少两个所述第二凹槽沿所述焊接工装的长度方向和宽度方向间隔分布，且各所述第二凹槽与各所述第一凹槽沿所述焊接工装的高度方向的投影重叠；

3.根据权利要求2所述的焊接工装，其特征在于，所述第一凹槽沿所述压板的运动方向延伸，并与所述第一通孔连通，所述第一凹槽为矩形或弧形。

4.根据权利要求2所述的焊接工装，其特征在于，沿所述焊接工装的高度方向，所述底板具有相对设置的第一面和第二面，所述第一面设置有所述第二凹槽，所述第二面设置有第三凹槽，所述第二凹槽的底壁设置有所述第二通孔，所述第二凹槽和所述第三凹槽通过所述第二通孔连通。

5.根据权利要求4所述的焊接工装，其特征在于，沿所述焊接工装的长度方向和宽度方向，所述第二凹槽为环形结构。

6.根据权利要求4所述的焊接工装，其特征在于，沿所述焊接工装的高度方向，所述第三凹槽的截面形状为梯形或半圆形。

7.根据权利要求4所述的焊接工装，其特征在于，所述第一面还设置有第四凹槽，沿所述焊接工装的长度方向和宽度方向，所述第四凹槽位于所述第二凹槽背离所述底板边缘的一侧并与所述第二凹槽连通，且所述焊接工装的高度方向，所述第四凹槽的底壁设置有所述第二通孔，所述第四凹槽和所述第三凹槽通过所述第二通孔连通；

8.根据权利要求1-7中任一项所述的焊接工装，其特征在于，所述压板和所述底板中的一者设置有滑块，另一者设置有滑槽，所述滑块与所述滑槽滑动连接，以使所述压板相对于所述底板在所述底板的平面内运动。

9.根据权利要求8所述的焊接工装，其特征在于，所述压板设置有所述滑块，所述底板设置有所述滑槽，沿所述焊接工装的长度方向和宽度方向，所述滑槽位于所述焊接区域朝向所述底板边缘的一侧；

10.根据权利要求1-7中任一项所述的焊接工装，其特征在于，沿所述焊接工装的长度方向和宽度方向，相邻两个所述第二通孔之间设置有加强筋。

11.根据权利要求1-7中任一项所述的焊接工装，其特征在于，沿所述焊接工装的长度方向和宽度方向，相邻两个所述第二通孔之间的距离为l，且l满足2mm≤l≤20mm。

12.根据权利要求1-7中任一项所述的焊接工装，其特征在于，所述底板设置有第三通孔，沿所述焊接工装的长度方向和宽度方向，所述第三通孔位于所述焊接区域背离所述底板边缘的一侧。

13.一种单极板的焊接方法，采用如权利要求1-12中任一项所述的焊接工装进行焊接，用于将第一凸筋、第二凸筋、第三凸筋和第四凸筋焊接在极板上，其特征在于，所述焊接方法包括：

14.根据权利要求13所述的焊接方法，其特征在于，所述压板设置有第一凹槽，所述底板设置有第二凹槽和第四凹槽，当将所述第一凸筋、所述第二凸筋、所述第三凸筋、所述第四凸筋和所述极板放置于所述焊接区域内时，所述焊接方法包括：

15.根据权利要求14所述的焊接方法，其特征在于，当通过所述第二通孔对所述极板和所述第三凸筋、所述极板和所述第四凸筋进行焊接时，所述焊接方法包括：

16.一种单极板，采用如权利要求13-15中任一项所述的焊接方法制成，其特征在于，所述单极板包括第一凸筋、第二凸筋、第三凸筋、第四凸筋和极板；

技术总结
本申请公开了一种焊接工装、单极板的焊接方法及单极板，焊接工装包括压板和底板，压板具有第一通孔，用于容纳焊接设备的第一焊接部，底板具有焊接区域，焊接区域具有多个第二通孔，多个第二通孔沿焊接工装的长度方向和宽度方向间隔分布，第二通孔用于容纳焊接设备的第二焊接部。其中，压板与底板滑动连接，压板相对于底板运动的过程中，第二通孔沿焊接工装的高度方向的投影位于第一通孔的投影范围内，第一焊接部和第二焊接部分别通过第一通孔和第二通孔夹紧待焊接组件，并在通入电流后发热形成高温，从而使得待焊接组件中的各部件能够在高温环境下连接成一体，进而通过电阻点焊的方式对待焊接组件进行焊接，有利于提高焊接质量和焊接效率。

技术研发人员：张琪,姜天豪,毕飞飞,胡鹏,蓝树槐
受保护的技术使用者：上海治臻新能源股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/12/5