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封裝的意義和目的
鋰離子電池內部存有動態性的電化學反應,其對水份、氧氣比較敏銳,電芯內部存有的有機溶液,如電解液等遇水、氧氣等會快速與電解液中的鋰鹽化學反應產生很多的HF,危害電芯電化學性能指標(如容量、循環壽命)。
軟包鋰離子電池封裝的功能與目的在于選用高阻隔性的軟包裝材料將電芯內部與外部徹底阻隔,使內部處在真空、無氧、無水的環境。
封裝材料及封裝設計
鋁塑膜結構
一、外層:一般為尼龍層,其功能是一是保護中間層、降低劃痕及臟污臟污、確保電池具有優良的外觀,二是阻止空氣尤其是氧氣的滲入,保持電芯內部的環境,三是確保包裝鋁箔具有優良的變形能力。有時也會以PET代替尼龍以具有更好的耐化學腐蝕性能,但這會造成 鋁塑膜的沖坑深層降低。
二、中間層:具有一定的厚度和強度,能夠避免水汽滲入及外部對電芯的損害,最主流的是選用鋁箔材;
三、內層:主要是起封裝、絕緣、阻止Allayer與電解質接觸等功能,主要是選用PP層材料;
四、裝飾或是特殊保護層:為了改善電池的外觀光澤,有時還會在PET/尼龍外面加一個亞光層,但這會造成 鋁塑膜價格顯著上升。
那么鋁塑膜封裝的時候是一類什么樣子的原理呢?大致是靠機械設備高溫相融合在一塊。
兩層PP面相對,利用給與Nylon層一定的發熱量,發熱量經Allayer傳遞給PP,兩層pp膜在一定的溫度、壓力、時間的共同功能下相互融合在一塊的過程。
封裝流程:
p頂封:主要是把JR裝入Pocket,包裝鋁箔對折&對齊,Tab位置微調,電芯上料與對合,之后進行熱封。頂封工藝流程是整個封裝的最困難把控的工藝,關鍵難點包含:
1)包裝鋁箔對齊(裁切、對折);
2)TAB部位的把控(電芯寬度及中心距、邊距);
3)電芯進料精準定位(電芯未封區);
4)熱封封頭架構設計(封頭寬度、Stopper、封頭凹槽深度);
5)熱封工藝條件的優化方案(時間、溫度、壓力等)。
p側封:是對完成頂封后的電芯進行封裝,工藝把控主要是電芯精準定位和熱封工藝條件的優化方案。
p角位封:目地是為了避免封印在包裝鋁箔對折處的角位損壞。角位封的規定只是把兩層包裝鋁箔融合在一塊,避免彎折造成 的應力集中。工藝把控主要是電芯精準定位和熱封工藝條件的優化方案。
p真空封裝:目地是把注液后的氣袋密封,避免電解液漏出和水汽的進入。真空封裝的規定只是密封,工藝把控主要是電芯精準定位和熱封工藝條件的優化方案。
pp二次封裝(Degassing):是對化成后的電芯進行排氣和密封的流程。相對性于側封,規定在真空條件下進行氣袋刺破和封裝。
封裝參數和效果核實封裝參數
1.溫度(PP和外層尼龍的熔點、封頭結構以及散熱)
2.時間(熱量的傳送以及PP融合)
3.壓力(PP貼合,影響熔膠及熱傳導)
4.真空度(主要是真空靜置及degassing工藝流程)
效果核實
1、封裝平行度查驗(在stopper平行度ok的基礎上,進行封裝,撕開封裝面觀察foil熔膠呈現乳白色,無縫狀封裝不良處);
2、拉力測試(包含極耳部位和側封部位)未封區查驗(目測,包含頂封、側封、底封的內外未封區,查驗內部PP情況);
3、Sealant外露查驗(目測,主要是負極極耳);
4、電阻測試(頂側封后查驗包含正負極耳間、負極極耳與pocket袋中的Al層,degassing后查驗負極與pocket袋中的Al層);
5、分層查驗(degassing后終封邊)。