【技术】软包锂离子电池制作工艺流程.pdf

技术丨软包锂离子电池制作工艺流程详解 1、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、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，顶封与侧封。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、预封工序 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、夹具整形工序 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温静 置与常温静置，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