從軟包鋰電芯生產(chǎn)封裝流程 看鋁塑膜的重要性
出處:全球儲(chǔ)能前沿 發(fā)布于:2017-07-27 13:12:32
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(fù)合膜大致可以分為三層——內(nèi)層為粘結(jié)層,多采用聚乙烯或聚丙烯材料, 起封口粘結(jié)作用;中間層為鋁箔,能夠防止電池外部水汽的滲入,同時(shí)防止內(nèi)部電解液的滲出;外層為保護(hù)層,多采用高熔點(diǎn)的聚酯或尼龍材料,有很強(qiáng)的機(jī)械性能,防止外力對(duì)電池的損傷,起保護(hù)電池的作用。
高質(zhì)量的鋁塑復(fù)合膜的研制和開發(fā)是液態(tài)軟包裝這一高新技術(shù)產(chǎn)品研制成功的關(guān)鍵。作為液態(tài)軟包裝鋰離子電池的外殼,該鋁塑復(fù)合膜不再僅僅是電池的簡單外包裝,而且是構(gòu)成液態(tài)軟包裝鋰離子電池的一個(gè)不可缺少的重要組成部分。
如果對(duì)這種軟包裝材料的重要性認(rèn)識(shí)不夠,將很不利于軟包裝電池的設(shè)計(jì)和開發(fā)。它在液態(tài)軟包裝鋰離子電池的研制中有如此重要的地位,說明該產(chǎn)品有高的技術(shù)含量,在設(shè)計(jì)、制造及其應(yīng)用上都和普通的復(fù)合包裝材料在性能上有質(zhì)的差別。
國內(nèi)外各生產(chǎn)廠正抓緊對(duì)自己的產(chǎn)品進(jìn)行不斷改良,鋁塑復(fù)合膜的生產(chǎn)技術(shù)也正處于不斷研究發(fā)展之中。
3、鋁塑膜沖壓成型工藝
軟包電芯可以根據(jù)客戶的需求設(shè)計(jì)成不同的尺寸,當(dāng)外形尺寸設(shè)計(jì)好后,就需要開具相應(yīng)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(gè)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(shí)候選擇沖單坑,在電芯較厚的時(shí)候選擇沖雙坑,沖雙坑時(shí)會(huì)因?yàn)橐贿叺淖冃瘟看髸?huì)突破鋁塑膜的變形極限而導(dǎo)致破裂。

有時(shí)候會(huì)根據(jù)設(shè)計(jì)要求,會(huì)在沖坑一側(cè)選擇沖一個(gè)小坑,以擴(kuò)大氣袋的體積。
4、包裝側(cè)封、頂封工藝
封裝工序包含頂封、側(cè)封兩個(gè)工序,首先要把卷繞好的卷芯放到?jīng)_好的坑里,然后將未沖一側(cè)沿沖坑一側(cè)對(duì)折。

鋁塑膜裝入卷芯后,需要封裝的位置包括頂封區(qū)、側(cè)封區(qū)、一封區(qū)、二封區(qū)。

將卷芯放入鋁塑膜后,就可將鋁塑膜放到夾具中,在頂封、側(cè)封機(jī)中進(jìn)行封裝。

頂封是要封住極耳的,極耳是金屬(正極鋁,負(fù)極鎳),怎么跟PP封裝到一起呢?這就要靠極耳上的一個(gè)小部件—極耳膠來完成了。
極耳膠具體的結(jié)構(gòu)我不是很清楚,希望有懂行的人來補(bǔ)充。我只知道它也有PP的成本,也就是說在加熱時(shí)能夠熔化黏結(jié)。在極耳位的封裝見下圖中圓圈部分所示。
封裝時(shí),極耳膠中的PP與鋁塑膜的PP層熔化黏結(jié),形成了有效的封裝結(jié)構(gòu)。

5、注液、預(yù)封工藝
軟包電芯在頂側(cè)封后,需要做x-ray檢查其卷芯的平行度,然后就進(jìn)入干燥房除水氣。在干燥房靜置若干時(shí)間后,就進(jìn)入了注液與預(yù)封工藝。

電芯在頂側(cè)封完成后就剩下氣袋那邊一個(gè)開口,這個(gè)開口就是用來注液的。在注液完成后,需要馬上進(jìn)行氣袋邊的預(yù)封,也叫作一封。
一封完成后,電芯內(nèi)部就完全與外部環(huán)境隔絕了。
6、靜置、化成、夾具整形
在注液與一封完成后,需要將電芯進(jìn)行靜置,根據(jù)生產(chǎn)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(jī)片,然后就可以拿去做化成了。
化成就是對(duì)電芯的首次充電,但不會(huì)充到電壓,充電的電流也非常的小?;傻哪康氖亲岆姌O表面形成穩(wěn)定的SEI膜,也是相當(dāng)于一個(gè)把電芯激活的過程。
在這個(gè)過程中會(huì)產(chǎn)生一定量的氣體,這也就是為什么會(huì)預(yù)留一個(gè)氣袋了。
有些工廠會(huì)使用夾具化成,把電芯放到夾具里再上化成柜。這樣產(chǎn)生的氣體會(huì)充分的擠到氣袋里,同時(shí)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(nèi)部應(yīng)力較大,會(huì)產(chǎn)生一定的變形。所以某些工廠會(huì)在化成后設(shè)置一個(gè)整形的工序,也叫作夾具baking(烘烤)。
7、二封工藝

二封時(shí),首先由鍘刀將氣袋刺破,同時(shí)抽真空,這樣氣袋中的氣體與一部分電解液會(huì)被抽出。然后馬上進(jìn)行二封,保證電芯的氣密性。把氣袋剪去,一個(gè)軟包電芯就基本成型了。
8、后續(xù)工序
二封剪完氣袋后需要進(jìn)行裁邊與折邊,保證電芯寬度不超標(biāo)。折邊后的電芯就會(huì)進(jìn)入分容柜進(jìn)行分容,其實(shí)就是容量測試。
分容完成后,容量合格的電芯就會(huì)進(jìn)入后續(xù)工藝,包括外觀檢查、貼黃膠、邊電壓檢測、極耳轉(zhuǎn)接焊等等,可以根據(jù)客戶需求增減若干工序,進(jìn)行OQC檢查,然后進(jìn)行包裝出貨。

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