软包锂离子电池制作工艺流程详解

软软包包锂锂离子离子电电池制作工池制作工艺艺流程流程详详解解 2018 04 27 电动知家 1 1 软包电芯 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 2 铝塑包装膜 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 铝铝塑膜成型工序塑膜成型工序 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 顶侧顶侧封工序封工序 讲 到 正 题 了 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 顶顶 封封 与与 侧侧 封封 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 后 黏 结 在 一 起 了 这 样 就 封 装 OK 了 侧 封 没 有 什 么 太 多 好 说 的 边 电 压 神 马 的 扯 得 太 远 就 不 讲 了 主 要 来 说 说 顶 封 顶 封 区 域 的 示 意 图 如 下 图 所 示 顶 封 是 要 封 住 极 耳 的 极 耳 是 金 属 正 极 铝 负 极 镍 怎 么 跟 PP 封 装 到 一 起 呢 这 就 要 靠 极 耳 上 的 一 个 小 部 件 极 耳 胶 来 完 成 了 极 耳 胶 具 体 的 结 构 我 不 是 很 清 楚 希 望 有 懂 行 的 人 来 补 充 我 只 知 道 它 也 有 PP 的 成 本 也 就 是 说 在 加 热 时 能 够 熔 化 黏 结 在 极 耳 位 的 封 装 见 下 图 中 圆 圈 部 分 所 示 封 装 时 极 耳 胶 中 的 PP 与 铝 塑 膜 的 PP 层 熔 化 黏 结 形 成 了 有 效 的 封 装 结 构 5 注液 注液 预预封工序封工序 软 包 电 芯 在 顶 侧 封 之 后 需 要 做 X ray 检 查 其 卷 芯 的 平 行 度 然 后 就 进 干 燥 房 除 水 气 去 了 在 干 燥 房 静 置 若 干 时 间 时 候 就 进 入 了 注 液 与 预 封 工 序 通 过 上 面 的 介 绍 我 们 知 道 电 芯 在 顶 侧 封 完 成 之 后 就 只 剩 下 气 袋 那 边 的 一 个 开 口 这 个 开 口 就 是 用 来 注 液 的 在 注 液 完 成 之 后 需 要 马 上 进 行 气 袋 边 的 预 封 也 叫 作 一 封 一 封 封 装 完 成 后 电 芯 从 理 论 上 来 说 内 部 就 是 完 全 与 外 部 环 境 隔 绝 了 一 封 的 封 装 原 理 与 顶 侧 封 相 同 这 里 就 不 赘 述 了 6 静置 化成 静置 化成 夹夹具整形工序具整形工序 在 注 液 与 一 封 完 成 后 首 先 需 要 将 电 芯 进 行 静 置 根 据 工 艺 的 不 同 会 分 为 高高 温温 静静 置置 与与 常常 温温 静静 置置 静 置 的 目 的 是 让 注 入 的 电 解 液 充 分 浸 润 极 片 然 后 电 芯 就 可 以 拿 去 做 化 成 了 上 图 是 软 包 电 芯 的 化 成 柜 其 实 就 是 一 个 充 放 电 的 装 置 我 找 了 好 久 没 有 找 到 带 电 芯 的 图 片 大 家 想 想 一 下 电 芯 夹 在 上 面 的 画 面 就 OK 了 化 成 就 是 对 电 芯 的 首 次 充 电 但 不 会 充 到 使 用 的 最 高 电 压 充 电 的 电 流 也 非 常 小 化 成 的 目 的 是 让 电 极 表 面 形 成 稳 定 的 SEI 膜 也 就 是 相 当 于 一 个 把 电 芯 激 活 的 过 程 在 这 个 过 程 中 会 产 生 一 定 量 的 气 体 这 也 就 是 为 什 么 铝 塑 膜 要 预 留 一 个 气 袋 有 些 工 厂 的 工 艺 会 使 用 夹 具 化 成 即 把 电 芯 夹 在 夹 具 里 有 时 候 图 简 便 就 用 玻 璃 板 然 后 上 钢 夹 子 再 上 柜 化 成 这 样 产 生 的 气 体 会 被 充 分 地 挤 到 旁 边 的 气 袋 中 去 同 时 化 成 后 的 电 极 界 面 也 更 佳 在 化 成 后 有 些 电 芯 尤 其 是 厚 电 芯 由 于 内 部 应 力 较 大 可 能 会 产 生 一 定 的 变 形 所 以 某 些 工 厂 会 在 化 成 后 设 置 一 个 夹 具 整 形 的 工 序 也 叫 作 夹 具 baking 烘 烤 这 三 道 工 序 与 封 装 无 关 就 简 单 介 绍 到 这 里 吧 7 二封工序 二封工序 刚 才 说 了 化 成 过 程 中 会 产 生 气 体 所 以 我 们 要 将 气 体 抽 出 然 后 再 进 行 第 二 次 封 装 在 这 里 有 些 公 司 成 为 两 个 工 序 Degassing 排排 气气 与与 二二 封封 还 有 后 面 一 个 剪 气 袋 的 工 序 这 里 我 就 一 起 笼 统 的 都 称 为 二 封 了 二 封 时 首 先 由 铡 刀 将 气 袋 刺 破 同 时 抽 真 空 这 样 气 袋 中 的 气 体 与 一 小 部 分 电 解 液 就 会 被 抽 出 然 后 马 上 二 封 封 头 在 二 封 区 进 行 封 装 保 证 电 芯 的 气 密 性 最 后 把 封 装 完 的 电 芯 剪 去 气 袋 一 个 软 包 电 芯 就 基 本 成 型 了 二 封 是 锂 离 子 电 池 的 最 后 一 个 封 装 工 序 其 原 理 还 是 跟 前 面 的 热 封 装 一 样 不 再 赘 述 8 后 后续续工序工序 二 封 剪 完 气 袋 之 后 需 要 进 行 裁 边 与 折 边 就 是 将 一 封 边 与 二 封 边 裁 到 合 适 的 宽 度 然 后 折 叠 起 来 保保 证证 电电 芯芯 的的 宽宽 度度 不不 超超 标标 折 边 后 的 电 芯 就 可 以 上 分 容 柜 进 行 分 容 了 其 实 就 是 容 量 测 试 看 电 芯 的 容 量 有 没 有 达 到 规 定 的 最 小 值 从 原 则 上 来 说 所 有 的 电 芯 出 厂 之 前 都 需 要 做 分 容 测 试 保 证 容 量 不 合 格 的 电 芯 不 会 送 到 客 户 手 中 但 在 电 芯 生 产 量 大 的 时 候 某 些 公 司 会 做 部 分 分 容 以 统 计 概 率 来 判 断 该 批 次 电 芯 容 量 的 合 格 率 分 容 后 容 量 合 格 的 电 芯 就 会 进 入 后 工 序 包 括 检 查 外 观 贴 黄 胶 边 电 压 检 测 极 耳 转 接 焊 等 等 可 以 根 据 客 户 的 需 求 来 增 减 若 干 工 序 最 后 就 是 OQC 检 查 然 后 包 装 出 货 了 注 意 到 这 里 都 还 只 是 电 芯 电 芯 会 送 到 Pack 厂 进 行 进 一 步 的 加 工