從軟包鋰電芯生產(chǎn)封裝流程 看鋁塑膜的重要性

1、軟包電芯

目前我們所見到的軟包電芯均是使用鋁塑膜為包裝的材料的電芯，廣義來講，鋰離子軟包電芯分為兩大類，一類是使用鋁塑膜作為包裝的電芯，另一類是金屬外殼電芯，金屬包裝電芯又包括鋼殼、鋁殼等等。

不同的外包裝材料決定了使用不同的封裝方式，聚合物軟包電芯采用熱封裝，金屬包裝電芯則采用焊接的方法。

2、包裝軟膜-鋁塑膜

鋁塑復(fù)合膜大致可以分為三層——內(nèi)層為粘結(jié)層，多采用聚乙烯或聚丙烯材料， 起封口粘結(jié)作用;中間層為鋁箔，能夠防止電池外部水汽的滲入，同時(shí)防止內(nèi)部電解液的滲出;外層為保護(hù)層，多采用高熔點(diǎn)的聚酯或尼龍材料，有很強(qiáng)的機(jī)械性能，防止外力對(duì)電池的損傷，起保護(hù)電池的作用。

高質(zhì)量的鋁塑復(fù)合膜的研制和開發(fā)是液態(tài)軟包裝這一高新技術(shù)產(chǎn)品研制成功的關(guān)鍵。作為液態(tài)軟包裝鋰離子電池的外殼，該鋁塑復(fù)合膜不再僅僅是電池的簡單外包裝，而且是構(gòu)成液態(tài)軟包裝鋰離子電池的一個(gè)不可缺少的重要組成部分。

如果對(duì)這種軟包裝材料的重要性認(rèn)識(shí)不夠，將很不利于軟包裝電池的設(shè)計(jì)和開發(fā)。它在液態(tài)軟包裝鋰離子電池的研制中有如此重要的地位，說明該產(chǎn)品有高的技術(shù)含量，在設(shè)計(jì)、制造及其應(yīng)用上都和普通的復(fù)合包裝材料在性能上有質(zhì)的差別。

國內(nèi)外各生產(chǎn)廠正抓緊對(duì)自己的產(chǎn)品進(jìn)行不斷改良，鋁塑復(fù)合膜的生產(chǎn)技術(shù)也正處于不斷研究發(fā)展之中。

3、鋁塑膜沖壓成型工藝

軟包電芯可以根據(jù)客戶的需求設(shè)計(jì)成不同的尺寸，當(dāng)外形尺寸設(shè)計(jì)好后，就需要開具相應(yīng)的模具，使鋁塑膜沖壓成型。成型工藝也叫作沖坑，就是利用成型的模具在鋁塑膜上沖出一個(gè)能夠卷芯的坑。

鋁塑膜沖好后，裁剪成型，一般稱為pocket袋，一般電芯較薄的時(shí)候選擇沖單坑，在電芯較厚的時(shí)候選擇沖雙坑，沖雙坑時(shí)會(huì)因?yàn)橐贿叺淖冃瘟看髸?huì)突破鋁塑膜的變形極限而導(dǎo)致破裂。

有時(shí)候會(huì)根據(jù)設(shè)計(jì)要求，會(huì)在沖坑一側(cè)選擇沖一個(gè)小坑，以擴(kuò)大氣袋的體積。

4、包裝側(cè)封、頂封工藝

封裝工序包含頂封、側(cè)封兩個(gè)工序，首先要把卷繞好的卷芯放到?jīng)_好的坑里，然后將未沖一側(cè)沿沖坑一側(cè)對(duì)折。

鋁塑膜裝入卷芯后，需要封裝的位置包括頂封區(qū)、側(cè)封區(qū)、一封區(qū)、二封區(qū)。

將卷芯放入鋁塑膜后，就可將鋁塑膜放到夾具中，在頂封、側(cè)封機(jī)中進(jìn)行封裝。

頂封是要封住極耳的，極耳是金屬(正極鋁，負(fù)極鎳)，怎么跟PP封裝到一起呢?這就要靠極耳上的一個(gè)小部件—極耳膠來完成了。

極耳膠具體的結(jié)構(gòu)我不是很清楚，希望有懂行的人來補(bǔ)充。我只知道它也有PP的成本，也就是說在加熱時(shí)能夠熔化黏結(jié)。在極耳位的封裝見下圖中圓圈部分所示。

封裝時(shí)，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)。

5、注液、預(yù)封工藝

軟包電芯在頂側(cè)封后，需要做x-ray檢查其卷芯的平行度，然后就進(jìn)入干燥房除水氣。在干燥房靜置若干時(shí)間后，就進(jìn)入了注液與預(yù)封工藝。

電芯在頂側(cè)封完成后就剩下氣袋那邊一個(gè)開口，這個(gè)開口就是用來注液的。在注液完成后，需要馬上進(jìn)行氣袋邊的預(yù)封，也叫作一封。

一封完成后，電芯內(nèi)部就完全與外部環(huán)境隔絕了。

6、靜置、化成、夾具整形

在注液與一封完成后，需要將電芯進(jìn)行靜置，根據(jù)生產(chǎn)工藝的不同，分為高溫靜置和常溫靜置，靜置的目的是為了讓注入的電解液充分浸潤機(jī)片，然后就可以拿去做化成了。

化成就是對(duì)電芯的首次充電，但不會(huì)充到最高電壓，充電的電流也非常的小?；傻哪康氖亲岆姌O表面形成穩(wěn)定的SEI膜，也是相當(dāng)于一個(gè)把電芯激活的過程。

在這個(gè)過程中會(huì)產(chǎn)生一定量的氣體，這也就是為什么會(huì)預(yù)留一個(gè)氣袋了。

有些工廠會(huì)使用夾具化成，把電芯放到夾具里再上化成柜。這樣產(chǎn)生的氣體會(huì)充分的擠到氣袋里，同時(shí)化成后的電極界面更佳。

在化成完成后，有些電芯，尤其是厚電芯，由于內(nèi)部應(yīng)力較大，會(huì)產(chǎn)生一定的變形。所以某些工廠會(huì)在化成后設(shè)置一個(gè)整形的工序，也叫作夾具baking(烘烤)。

7、二封工藝

二封時(shí)，首先由鍘刀將氣袋刺破，同時(shí)抽真空，這樣氣袋中的氣體與一部分電解液會(huì)被抽出。然后馬上進(jìn)行二封，保證電芯的氣密性。最后把氣袋剪去，一個(gè)軟包電芯就基本成型了。

8、后續(xù)工序

二封剪完氣袋后需要進(jìn)行裁邊與折邊，保證電芯寬度不超標(biāo)。折邊后的電芯就會(huì)進(jìn)入分容柜進(jìn)行分容，其實(shí)就是容量測(cè)試。

分容完成后，容量合格的電芯就會(huì)進(jìn)入后續(xù)工藝，包括外觀檢查、貼黃膠、邊電壓檢測(cè)、極耳轉(zhuǎn)接焊等等，可以根據(jù)客戶需求增減若干工序，最后進(jìn)行OQC檢查，然后進(jìn)行包裝出貨。