軟包鋰離子電池封裝技術

時間:2021-04-21 11:44來源:鋰電聯盟會長 作者:綜合報道
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       1、封裝的意義和目的
 
       鋰離子電池內部存在動態的電化學反應，其對水分、氧氣較為敏感，電芯內部存在的有機溶劑，如電解液等遇水、氧氣等會迅速與電解液中的鋰鹽反應生成大量的HF，影響電芯電化學性能（如容量、循環壽命）。
 
       軟包鋰離子電池封裝的意義與目的在于使用高阻隔性的軟包裝材料將電芯內部與外部完全隔絕，使內部處于真空、無氧、無水的環境。
 
       2、封裝材料及封裝設計
 
       鋁塑膜結構
 
       一、外層：一般為尼龍層，其作用是一是保護中間層、減少劃痕及臟物浸染、確保電池具有良好的外觀，二是阻止空氣尤其是氧氣的滲透，維持電芯內部的環境，三是保證包裝鋁箔具備良好的形變能力。有時候也會以PET代替尼龍以具有更好的耐化學腐蝕性能，但這會導致鋁塑膜的沖坑深度降低。
 
       二、中間層：具有一定的厚度和強度，可以防止水汽滲透及外部對電芯的損傷，最主流的是采用鋁箔材；
 
       三、內層：主要起封裝、絕緣、阻止Al layer與電解質接觸等作用，主要采用PP層材料；
 
       四、裝飾或者特殊保護層：為了改善電池的外觀光澤，有時候還會在PET/尼龍外面加一個亞光層，但這會導致鋁塑膜價格顯著上升。
 
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       那么鋁塑膜封裝的時候是一種什么樣子的原理呢？大體上是靠機械高溫相融合在一起。
 
       兩層PP面相對，通過給予Nylon層一定的熱量，熱量經Al layer傳遞給PP，兩層pp膜在一定的溫度、壓力、時間的共同作用下相互融合在一起的過程。
 
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       封裝過程
 
       p頂封：主要是把JR裝入Pocket，包裝鋁箔對折&對齊，Tab位置微調，電芯上料與對位，然后進行熱封。頂封工序是整個封裝的最難控制的工藝，主要難點包括：
 
       1)包裝鋁箔對齊（裁切、對折）；
 
       2)TAB位置的控制（電芯寬度及中心距、邊距）；
 
       3)電芯入料定位（電芯未封區）；
 
       4)熱封封頭結構設計（封頭寬度、Stopper、封頭凹槽深度）；
 
       5)熱封工藝條件的優化（時間、溫度、壓力等）。
 
       p側封：是對完成頂封后的電芯進行封裝，工藝控制主要是電芯定位和熱封工藝條件的優化。
 
       p角位封：目的是為了防止封印在包裝鋁箔對折處的角位破損。角位封的要求只是把兩層包裝鋁箔融合在一起，防止彎折導致的應力集中。工藝控制主要是電芯定位和熱封工藝條件的優化。
 
       p真空封裝：目的是把注液后的氣袋封口，防止電解液漏出和水汽的進入。真空封裝的要求只是密封，工藝控制主要是電芯定位和熱封工藝條件的優化。
 
       pp二次封裝（Degassing）：是對化成后的電芯進行排氣和密封的過程。相對于側封，要求在真空條件下進行氣袋刺破和封裝。
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       3、封裝參數和效果確認封裝參數
 
       1.溫度（PP和外層尼龍的熔點、封頭結構以及散熱）
       2.時間（熱量的傳遞以及PP融合）
       3.壓力（PP貼合，影響熔膠及傳熱）
       4.真空度（主要是真空靜置及degassing工序）
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       效果確認
 
      1、封裝平行度檢查（在stopper平行度ok的基礎上，進行封裝，撕開封裝面觀察foil熔膠呈現乳白色，無縫狀封裝不良處）；
 
      2、拉力測試（包括極耳位置和側封位置） 未封區檢查（目測，包括頂封、側封、底封的內外未封區，檢查內部PP情況）；
 
      3、Sealant 外露檢查（目測，主要是負極極耳）；
 
      4、電阻測試（頂側封后檢查包括正負極耳間、負極極耳與pocket袋中的Al層，degassing后檢查負極與pocket袋中的Al層）；
 
      5、分層檢查（degassing后終封邊）。
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(責任編輯：子蕊)
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