软包锂离子电池封装技术

电动知家 2021-04-17

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1、封装的意义和目的


锂离子电池内部存在动态的电化学反应,其对水分、氧气较为敏感,电芯内部存在的有机溶剂,如电解液等遇水、氧气等会迅速与电解液中的锂盐反应生成大量的HF,影响电芯电化学性能(如容量、循环寿命)。


软包锂离子电池封装的意义与目的在于使用高阻隔性的软包装材料将电芯内部与外部完全隔绝,使内部处于真空、无氧、无水的环境。


2、封装材料及封装设计


铝塑膜结构


一、外层:一般为尼龙层,其作用是一是保护中间层、减少划痕及脏物浸染、确保电池具有良好的外观,二是阻止空气尤其是氧气的渗透,维持电芯内部的环境,三是保证包装铝箔具备良好的形变能力。有时候也会以PET代替尼龙以具有更好的耐化学腐蚀性能,但这会导致铝塑膜的冲坑深度降低。


二、中间层:具有一定的厚度和强度,可以防止水汽渗透及外部对电芯的损伤,最主流的是采用铝箔材;


三、内层:主要起封装、绝缘、阻止Al layer与电解质接触等作用,主要采用PP层材料;


四、装饰或者特殊保护层:为了改善电池的外观光泽,有时候还会在PET/尼龙外面加一个亚光层,但这会导致铝塑膜价格显著上升。




那么铝塑膜封装的时候是一种什么样子的原理呢?大体上是靠机械高温相融合在一起。


两层PP面相对,通过给予Nylon层一定的热量,热量经Al layer传递给PP,两层pp膜在一定的温度、压力、时间的共同作用下相互融合在一起的过程。



封装过程


p顶封:主要是把JR装入Pocket,包装铝箔对折&对齐,Tab位置微调,电芯上料与对位,然后进行热封。顶封工序是整个封装的最难控制的工艺,主要难点包括:


1)包装铝箔对齐(裁切、对折);


2)TAB位置的控制(电芯宽度及中心距、边距);


3)电芯入料定位(电芯未封区);


4)热封封头结构设计(封头宽度、Stopper、封头凹槽深度);


5)热封工艺条件的优化(时间、温度、压力等)。


p侧封:是对完成顶封后的电芯进行封装,工艺控制主要是电芯定位和热封工艺条件的优化。


p角位封:目的是为了防止封印在包装铝箔对折处的角位破损。角位封的要求只是把两层包装铝箔融合在一起,防止弯折导致的应力集中。工艺控制主要是电芯定位和热封工艺条件的优化。


p真空封装:目的是把注液后的气袋封口,防止电解液漏出和水汽的进入。真空封装的要求只是密封,工艺控制主要是电芯定位和热封工艺条件的优化。


pp二次封装(Degassing):是对化成后的电芯进行排气和密封的过程。相对于侧封,要求在真空条件下进行气袋刺破和封装。


3、封装参数和效果确认封装参数


1.温度(PP和外层尼龙的熔点、封头结构以及散热)

2.时间(热量的传递以及PP融合)

3.压力(PP贴合,影响熔胶及传热)

4.真空度(主要是真空静置及degassing工序)

效果确认


1、封装平行度检查(在stopper平行度ok的基础上,进行封装,撕开封装面观察foil熔胶呈现乳白色,无缝状封装不良处);


2、拉力测试(包括极耳位置和侧封位置) 未封区检查(目测,包括顶封、侧封、底封的内外未封区,检查内部PP情况);


3、Sealant 外露检查(目测,主要是负极极耳);


4、电阻测试(顶侧封后检查包括正负极耳间、负极极耳与pocket袋中的Al层,degassing后检查负极与pocket袋中的Al层);


5、分层检查(degassing后终封边)。

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