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從軟包鋰電芯生產封裝流程 看鋁塑膜的重要性

2019-11-06來源:31fabu.com

1、軟包電芯

目前我們所見到的軟包電芯均是使用鋁塑膜為包裝的材料的電芯,廣義來講,鋰離子軟包電芯分為兩大類,一類是使用鋁塑膜作為包裝的電芯,另一類是金屬外殼電芯,金屬包裝電芯又包括鋼殼、鋁殼等等。

不同的外包裝材料決定了使用不同的封裝方式,聚合物軟包電芯采用熱封裝,金屬包裝電芯則采用焊接的方法。

2、包裝軟膜-鋁塑膜


鋁塑復合膜大致可以分為三層——內層為粘結層,起封口粘結作用;中間層為鋁箔,能夠防止電池外部水汽的滲入,同時防止內部電解液的滲出;外層為保護層,多采用高熔點的聚酯或尼龍材料,有很強的機械性能,防止外力對電池的損傷,起保護電池的作用。

高質量的鋁塑復合膜的研制和開發是液態軟包裝鋰離子電池這一高新技術產品研制成功的關鍵。作為液態軟包裝鋰離子電池的外殼,該鋁塑復合膜不再僅僅是電池的簡單外包裝,而且是構成液態軟包裝鋰離子電池的一個不可缺少的重要組成部分。

如果對這種軟包裝材料的重要性認識不夠,將很不利于軟包裝電池的設計和開發。它在液態軟包裝鋰離子電池的研制中有如此重要的地位,說明該產品有高的技術含量,在設計、制造及其應用上都和普通的復合包裝材料在性能上有質的差別。

國內外各生產廠正抓緊對自己的產品進行不斷改良,鋁塑復合膜的生產技術也正處于不斷研究發展之中。

3、鋁塑膜沖壓成型工藝

軟包電芯可以根據客戶的需求設計成不同的尺寸,當外形尺寸設計好后,就需要開具相應的模具,使鋁塑膜沖壓成型。成型工藝也叫作沖坑,就是利用成型的模具在鋁塑膜上沖出一個能夠卷芯的坑。


鋁塑膜沖好后,裁剪成型,一般稱為pocket袋,一般電芯較薄的時候選擇沖單坑,在電芯較厚的時候選擇沖雙坑,沖雙坑時會因為一邊的變形量大,突破鋁塑膜的變形極限而導致破裂。


有時候會根據設計要求,會在沖坑一側選擇沖一個小坑,以擴大氣袋的體積。

4、包裝側封、頂封工藝

封裝工序包含頂封、側封兩個工序,首先要把卷繞好的卷芯放到沖好的坑里,然后將未沖一側沿沖坑一側對折。


鋁塑膜裝入卷芯后,需要封裝的位置包括頂封區、側封區、一封區、二封區。


將卷芯放入鋁塑膜后,就可將鋁塑膜放到夾具中,在頂封、側封機中進行封裝。


頂封是要封住極耳的,極耳是金屬(正極鋁,負極鎳),怎么跟PP封裝到一起呢?這就要靠極耳上的一個小部件—極耳膠來完成了。

極耳膠具體的結構我不是很清楚,希望有懂行的人來補充。我只知道它也有PP的成本,也就是說在加熱時能夠熔化黏結。在極耳位的封裝見下圖中圓圈部分所示。

封裝時,極耳膠中的PP與鋁塑膜的PP層熔化黏結,形成了有效的封裝結構。


5、注液、預封工藝

軟包電芯在頂側封后,需要做x-ray檢查其卷芯的平行度,然后就進入干燥房除水氣。在干燥房靜置若干時間后,就進入了注液與預封工藝。


電芯在頂側封完成后就剩下氣袋那邊一個開口,這個開口就是用來注液的。在注液完成后,需要馬上進行氣袋邊的預封,也叫作一封。

一封完成后,電芯內部就完全與外部環境隔絕了。

6、靜置、化成、夾具

在注液與一封完成后,需要將電芯進行靜置,根據生產工藝的不同,分為高溫靜置和常溫靜置,靜置的目的是為了讓注入的電解液充分浸潤機片,然后就可以拿去做化成了。

化成就是對電芯的充電,但不會充到最高電壓,充電的電流也非常的小。化成的目的是讓電極表面形成穩定的SEI膜,也是相當于一個把電芯激活的過程。

在這個過程中會產生一定量的氣體,這也就是為什么會預留一個氣袋了。

有些工廠會使用夾具化成,把電芯放到夾具里再上化成柜。這樣產生的氣體會充分的擠到氣袋里,同時化成后的電極界面更佳。

在化成完成后,有些電芯,尤其是厚電芯,由于內部應力較大,產生一定的變形。所以某些工廠會在化成后設置一個工序,也叫作夾具baking(烘烤)。

7、二封工藝


二封時,首先由鍘刀將氣袋刺破,同時抽真空,這樣氣袋中的氣體與一部分電解液會被抽出。然后馬上進行二封,保證電芯的氣密性。最后把氣袋剪去,一個軟包電芯就基本成型了。

8、后續工序

二封剪完氣袋后需要進行裁邊與折邊,保證電芯寬度不超標。折邊后的電芯就會進入分容柜進行分容,其實就是容量測試。

分容完成后,容量合格的電芯就會進入后續工藝,包括外觀檢查、貼黃膠、邊電壓檢測、極耳轉接焊等等,可以根據客戶需求增減若干工序,最后進行OQC檢查,然后進行包裝出貨。


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