軟包鋰離子電池制作工藝流程有哪些？封裝要注意哪些？

導(dǎo)讀： 本文主要介紹軟包鋰離子電池制作工藝流程有哪些以及軟包鋰離子電池封裝要注意哪些。

軟包鋰離子電池是鋰離子電池的一種，是使用了鋁塑包裝膜作為包裝材料的鋰離子電池。鋰離子電池的包裝有軟包和金屬外殼兩大類。這兩大類的差別是外殼材料不用，其封裝方式也不同。軟包電芯采用的是熱封裝，而金屬外殼電芯一般采用焊接（激光焊）。本文主要介紹軟包鋰離子電池制作工藝流程有哪些以及軟包電池封裝要注意哪些？

軟包鋰離子電池制作工藝流程有哪些？

1、沖坑

上面提高軟包鋰電池是用鋁塑膜作為外殼的，所以對鋁塑膜加工就成了一道工藝流程。軟包鋰離子電池可以根據(jù)客戶的需求設(shè)計成不同的尺寸，當(dāng)外形尺寸設(shè)計好后，就需要開具相應(yīng)的模具，使鋁塑膜成型，這道工序也叫沖坑，就是用成型模具在加熱的情況下，在鋁塑膜上沖出一個能夠裝卷芯的坑。

2、頂側(cè)封

頂側(cè)封分為頂封和側(cè)封。首先要把弄好的卷芯放到?jīng)_好的坑里，然后將包裝膜對折，把整個鋁塑膜可以放到夾具中，在頂側(cè)封機(jī)里進(jìn)行頂封與側(cè)封了。封裝的時候兩個封頭帶有一定的溫度（一般在180℃左右），合攏時壓在鋁塑膜上，鋁塑膜的PP層就熔化然后黏結(jié)在一起了，這樣就封裝OK了。頂封是要封住極耳的，通過極耳上的一個極耳膠小部件即可完成。封裝時，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)。側(cè)封這邊就其實沒什么太大好講的，跟頂封類似。電芯在頂側(cè)封完成之后，就只剩下氣袋那邊的一個開口，這個開口涉及到下一步操作。

3、注液、預(yù)封工序

軟包電芯在頂側(cè)封之后，需要做X-ray檢查其卷芯的平行度，然后就進(jìn)干燥房除水氣去了。在干燥房靜置若干時間時候，就進(jìn)入了注液與預(yù)封工序。在電芯進(jìn)行頂側(cè)封的過程中誰留有一個氣袋開口的，這個開口供注液使用。在注液完成之后，需要馬上進(jìn)行氣袋邊的預(yù)封，也叫作一封。一封封裝完成后，電芯從理論上來說，內(nèi)部就是完全與外部環(huán)境隔絕了。一封跟頂側(cè)封類似。

4、靜置、化成、夾具整形工序

在注液與一封完成后，首先需要將電芯進(jìn)行靜置，根據(jù)工藝的不同會分為高溫靜置與常溫靜置，靜置的目的是讓注入的電解液充分浸潤極片。然后電芯就可以拿去做化成了。化成就是對電芯的首次充電，但不會充到使用的最高電壓，充電的電流也非常小。化成的目的是讓電極表面形成穩(wěn)定的SEI膜，也就是相當(dāng)于一個把電芯“激活”的過程。在化成后有些電芯，尤其是厚電芯，由于內(nèi)部應(yīng)力較大，可能會產(chǎn)生一定的變形。所以某些工廠會在化成后設(shè)置一個夾具整形的工序，也叫作夾具baking（烘烤）。

5、二封及后續(xù)工序

化成過程中會產(chǎn)生氣體，所有我們要抽出氣體再進(jìn)行封裝，這就叫做二封。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小部分電解液就會被抽出。然后馬上二封封頭在二封區(qū)進(jìn)行封裝，保證電芯的氣密性。最后把封裝完的電芯剪去氣袋，一個軟包電芯就基本成型了。

二封剪完氣袋之后需要進(jìn)行裁邊與折邊，就是將一封邊與二封邊裁到合適的寬度，然后折疊起來，保證電芯的寬度不超標(biāo)。折邊后的電芯就可以上分容柜進(jìn)行分容了，其實就是容量測試，看電芯的容量有沒有達(dá)到規(guī)定的最小值。分容后，容量合格的電芯就會進(jìn)入后工序，包括檢查外觀、貼黃膠、邊電壓檢測、極耳轉(zhuǎn)接焊等等，可以根據(jù)客戶的需求來增減若干工序。最后就是OQC檢查，然后包裝出貨了。最后送到pack廠進(jìn)行加工，然后就可以正式出貨銷售。

軟包鋰離子電池封裝要注意哪些？

1、軟包鋰離子電池封裝物料

封裝工序中來料方面重要是兩個方面：一是鋁塑膜本身，二是裸電芯來料。鋁塑膜本身問題異常重要包括鋁塑膜本身自帶的和沖坑引進(jìn)的異常。鋁塑膜本身要觀察其顏色是否正常，外觀表面是否有氣泡、污跡、劃傷等。鋁塑膜本身的其它性能會由供應(yīng)商供應(yīng)相應(yīng)測試數(shù)據(jù)，例如鋁箔和PP層剝離強(qiáng)度、加工性能、抗?jié)B透性能等等。鋰離子電池公司也會對來料進(jìn)行相應(yīng)檢驗以確認(rèn)投入使用。

鋁塑膜沖坑是為了封裝的良好、美觀，沖坑引入的不良重要有CPP破損、凹坑異常等，這些異常會導(dǎo)致鋰離子電池注液鋁塑膜腐蝕、邊角應(yīng)力大等。沖坑質(zhì)量的好壞關(guān)鍵是沖坑磨具的設(shè)計，沖坑磨具重要有凹模、凸模、壓板以及其它輔助裝置，要根據(jù)電池的形狀尺寸進(jìn)行模具的長度、寬度以及深度的設(shè)計。再根據(jù)沖坑深度設(shè)計凹凸模的間隙，根據(jù)鋁塑膜加工特性設(shè)計凹凸模的表面粗糙度。裸電芯來料方面重要存在的問題是極耳表面有污染，可能會造成封裝不良。

2、軟包鋰離子電池封裝的設(shè)備

在頂封工序，由于有正負(fù)極耳的存在，鋁塑膜和極耳膠間存在凹凸不平的接觸面，既要保證招塑膜PP層與極耳外表面的PP層粘接、密封良好，又要保證非極耳區(qū)鋁塑膜PP層面對面的粘接、密封良好。設(shè)備封裝模具設(shè)計和封頭的選擇就比較關(guān)鍵，采用硬封時可以采用在硬封頭上新增硅膠，以硅膠的變形來補(bǔ)償頂封處的不足，也可以對硬封模具進(jìn)行模具設(shè)計，挖一個凹槽來與極耳匹配進(jìn)行封裝。采用軟封時則不要考慮那么多，不過得注意軟封的封裝工藝，驗證封裝的密封性，以及耐高溫膠的老化問題。封裝厚度過大或過小都不利于鋁塑膜的封裝，厚度過大本質(zhì)上是鋁塑膜沒有封裝好，在設(shè)備方面可能由于壓力小或傳感器異常，壓縮空氣氣壓不穩(wěn)定。封裝厚度過小則意味著過封了，可能會導(dǎo)致PP層過融，露出鋁層。在設(shè)備上可以加裝相應(yīng)的限位裝置以達(dá)到最佳的封裝效果。此外溫度傳感器異常時也會導(dǎo)致達(dá)不到設(shè)定的工藝溫度而引起過封或欠封，導(dǎo)致封裝不良。

3、軟包鋰離子電池封裝的工藝

封裝的最佳狀態(tài)是PP膜達(dá)到熔點(diǎn)后，粘結(jié)到一起，封裝外觀良好無氣泡無褶皺，封裝強(qiáng)度高，密封性好，通過絕緣測試。封裝強(qiáng)度用拉伸試驗機(jī)來測試。此外在試樣拉伸方式上可以選擇橫向拉伸和縱向拉伸。外觀上通過目測來檢驗，密封性通過抽真空后測試。絕緣測試是對極耳和鋁塑膜施加瞬間高壓，以測試是否封裝良好，提前檢出不良品，防止不良品流出。

鋁塑膜的PP融化溫度一般在180℃~190℃，可以在一定范圍內(nèi)選取幾個溫度點(diǎn)進(jìn)行相同壓力下和熱封時間的熱封實驗，通過熱封強(qiáng)度和效果來確定最佳封裝溫度。相應(yīng)的，也可以確定熱封壓力和時間對強(qiáng)度和封裝效果的影響。通過相關(guān)分析后，可以確認(rèn)哪個因素為重要影響因素。

一般來說，封裝強(qiáng)度隨封裝溫度升高而升高，當(dāng)溫度達(dá)到一定高度時可能會導(dǎo)致過封，PP熔膠溢出熱封區(qū)域，冷卻后形成裂紋從而降低熱封強(qiáng)度。熱封最佳時間與溫度有關(guān)，溫度較低時熱封時間對強(qiáng)度影響不大，這是因為PP層在低溫下沒有達(dá)到熔點(diǎn)，熱封層沒有熔合在一起。當(dāng)溫度足夠高時，熱封時間與熱封強(qiáng)度呈正相關(guān)。封裝壓力會影響封裝厚度，但是相關(guān)于溫度和時間來說，是個不太重要的因素。在日常封裝設(shè)備使用過程中還要注意封頭的平整度、平行度，確認(rèn)封頭溫度、溫度傳感器是否正常等，當(dāng)發(fā)現(xiàn)溫度異常時要解決相應(yīng)的問題。

電芯封裝是影響電芯最終性能的關(guān)鍵工序，鋁塑膜的封裝影響因素重要有設(shè)備及模具的選擇、封裝工藝的確定，封裝工藝中的封裝溫度和封裝時間又占據(jù)了重要位置。次要的影響因素有來料的質(zhì)量、操作員的能力以及車間環(huán)境等。只有將各個方面協(xié)調(diào)好，才能做好電芯封裝工作，在防止電解液腐蝕的同時，將電芯內(nèi)部與外部環(huán)境隔離開，防止水蒸氣的滲入，確保鋰離子電池的循環(huán)壽命和使用安全性。

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