干货一文看懂软包锂离子电池制作工艺流程.doc

[干货]一文看懂软包锂离子电池制作工艺流程本文授权转载自知乎,作者:黄药师导读:在知乎上有题主提出了关于锂离子电池不同封装方式对比的问题,作者黄药师根据其本人在软包电池的多年从业经验中做出了一篇关于软包锂离子电池封装方式的回答(原文及其他问答,可以点击“阅读原文”),也顺带给大家科普了一下软包锂离子电池的工艺流程。大家有兴趣可以阅读了解一下。1、软包电芯所谓的软包电芯,其实就是使用了铝塑包装膜作为包装材料的电芯。相对来说,锂离子电池的包装分为两大类,一类是软包电芯,一类是金属外壳电芯。金属外壳电芯又包括了钢壳与铝壳等等,近年来由于特殊需要有的电芯采用塑料外壳的,也可以划为此类。二者的差别出了外壳材料不同,决定了其封装方式也不同。软包电芯采用的是热封装,而金属外壳电芯一般采用焊接(激光焊)。软包电芯可以采用热封装的原因是其使用了铝塑包装膜这种材料。2、铝塑包装膜铝塑包装膜(简称铝塑膜)的构成见图,其截面上来看有三层构成:尼龙层、Al层与PP层。三层各有各的作用,首先尼龙层是保证了铝塑膜的外形,保证在制造成锂离子电池之前,膜不会发生变形。Al层就是一层金属Al构成,其作用是防止水的渗入。锂离子电池很怕水,一般要求极片含水量都在PPM级,所以包装膜一定能够挡住水气的渗入。尼龙不防水,无法起到保护作用。而金属Al在室温下会与空气中的氧反应生成一层致密的氧化膜,导致水气无法渗入,保护了电芯的内部。Al层在铝塑膜成型的时候还提供了冲坑的塑性,这个详见第3点。PP是聚丙烯的缩写,这种材料的特性是在一百多摄氏度的温度下会发生熔化,并且具有黏性。所以电池的热封装主要靠的就是PP层在封头加热的作用下熔化黏合在一起,然后封头撤去,降温就固化黏结了。铝塑膜看上去很简单,实际做起来,如何把三层材料均匀地、牢固地结合在一起也不是那么容易的事。很遗憾的是,现在质量好的铝塑膜基本上都是日本进口的,国产的不是没有,但质量还有待改进。3、铝塑膜成型工序软包电芯可以根据客户的需求设计成不同的尺寸,当外形尺寸设计好后,就需要开具相应的模具,使铝塑膜成型。成型工序也叫作冲坑(其实个人觉得应该是“铳坑”,但大家都这么写就随俗吧),顾名思义,就是用成型模具在加热的情况下,在铝塑膜上冲出一个能够装卷芯的坑,具体的见下图。铝塑膜冲好并裁剪成型后,一般称为Pocket袋,见下图所示。一般在电芯较薄的时候选择冲单坑(下图左),在电芯较厚的时候选择冲双坑(下图右),因为一边的变形量太大会突破铝塑膜的变形极限而导致破裂。有时候根据设计的需要,会在气袋的位置再冲一个小坑,以扩大气袋的体积。4、顶侧封工序终于讲到正题了(你是跑题有多厉害!),顶侧封工序是软包锂离子电芯的第一道封装工序。顶侧封实际包含了两个工序,顶封与侧封。首先要把卷绕好的卷芯放到冲好的坑里,然后沿虚线位置将包装膜对折,如下图所示。下面这种图是铝塑膜装入卷芯后,需要封装的几个位置,包括顶封区、侧封区、一封区与二封区。下面分别进行介绍。把卷芯放到坑中之后,就把整个铝塑膜可以放到夹具中,在顶侧封机里进行顶封与侧封了。顶侧封机是这样子的:图中这种型号的顶侧封机带四个夹具,左边那个工位是顶封,右边那个工位是侧封。那两块黄色的金属是上封头,下面还有一个下封头,封装的时候两个封头带有一定的温度(一般在180℃左右),合拢时压在铝塑膜上,铝塑膜的PP层就熔化然