軟包鋰電池封裝要注意什么?
軟包鋰電池鋁(lv)朔膜(mo)封(feng)裝(zhuang)的目的是(shi)將電(dian)芯(xin)與外(wai)(wai)界(jie)環境完全地隔絕(jue)開(kai)來(lai),即一(yi)切有可能(neng)影響外(wai)(wai)界(jie)水分(fen)、空(kong)氣滲入、電(dian)解液外(wai)(wai)漏的封(feng)裝(zhuang)不良都是(shi)不應該出現的。軟包電(dian)芯(xin)封(feng)裝(zhuang)主(zhu)要分(fen)為頂側封(feng)以及(ji)終封(feng)工序。

頂封(feng)(feng)(feng)工序(xu)主要(yao)是鋁塑膜、極耳膠以及銅鎳極耳直接的(de)封(feng)(feng)(feng)裝,具有較大的(de)破損可能性。側封(feng)(feng)(feng)是鋁塑膜CPP層之間的(de)封(feng)(feng)(feng)裝,沒(mei)有太多的(de)問題,主要(yao)要(yao)防止褶皺(zhou)和氣泡的(de)出現。終封(feng)(feng)(feng)是抽(chou)真(zhen)空(kong)封(feng)(feng)(feng)裝,由于鋰(li)電池預充化(hua)成(cheng)會(hui)產生氣體,電解液也(ye)會(hui)容(rong)易(yi)粘到鋁塑膜PP層上(shang),導(dao)致封(feng)(feng)(feng)裝不良。
在生產過程中,技術(shu)員常(chang)用(yong)人(ren)機(ji)料法環(huan)測六(liu)個方面(mian)來探析(xi)(xi)失(shi)效的(de)(de)(de)模式。首先,我們(men)要(yao)(yao)排除掉次要(yao)(yao)的(de)(de)(de)影(ying)響因(yin)素,次要(yao)(yao)的(de)(de)(de)影(ying)響因(yin)素有人(ren)員、環(huan)境和(he)測試(shi)方法。人(ren)員的(de)(de)(de)操(cao)作水(shui)平(ping)和(he)工作經驗對封裝效果有一(yi)(yi)(yi)定(ding)影(ying)響,這里(li)我們(men)設(she)定(ding)人(ren)員的(de)(de)(de)操(cao)作水(shui)平(ping)是(shi)一(yi)(yi)(yi)定(ding)的(de)(de)(de)且沒有問題的(de)(de)(de)。測試(shi)方法是(shi)一(yi)(yi)(yi)定(ding)的(de)(de)(de),對于封裝效果的(de)(de)(de)查驗是(shi)顯而(er)易見(jian)的(de)(de)(de),不需要(yao)(yao)進行異(yi)常(chang)分(fen)析(xi)(xi)。封裝開展(zhan)之前需要(yao)(yao)對車(che)間(jian)環(huan)境進行清理和(he)確認,包括桌(zhuo)面(mian)異(yi)物、雜(za)質以及環(huan)境溫濕度等(deng)等(deng),一(yi)(yi)(yi)切正常(chang)后方可進行作業,在這里(li)也(ye)不進行單獨討論(lun)。下面(mian)將分(fen)析(xi)(xi)影(ying)響熱(re)封效果的(de)(de)(de)主要(yao)(yao)因(yin)素,即物料、設(she)備(bei)和(he)工藝。
1.軟包鋰電池封裝物料
來(lai)料(liao)檢驗(yan)是(shi)(shi)(shi)防止異(yi)常流入的(de)(de)重要(yao)(yao)方(fang)法,也是(shi)(shi)(shi)降低(di)不(bu)合格品率,降低(di)生產成(cheng)本(ben)(ben)(ben)的(de)(de)重要(yao)(yao)手段呢。封裝(zhuang)(zhuang)工序中來(lai)料(liao)方(fang)面(mian)(mian)主(zhu)要(yao)(yao)是(shi)(shi)(shi)兩個方(fang)面(mian)(mian):一(yi)是(shi)(shi)(shi)鋁(lv)(lv)(lv)(lv)塑(su)膜(mo)本(ben)(ben)(ben)身,二是(shi)(shi)(shi)裸電(dian)芯(xin)來(lai)料(liao)。鋁(lv)(lv)(lv)(lv)塑(su)膜(mo)本(ben)(ben)(ben)身問題異(yi)常主(zhu)要(yao)(yao)包括鋁(lv)(lv)(lv)(lv)塑(su)膜(mo)本(ben)(ben)(ben)身自帶(dai)的(de)(de)和(he)沖(chong)(chong)(chong)坑(keng)(keng)引(yin)進的(de)(de)異(yi)常。鋁(lv)(lv)(lv)(lv)塑(su)膜(mo)本(ben)(ben)(ben)身要(yao)(yao)觀(guan)(guan)察其(qi)顏色是(shi)(shi)(shi)否正常,外(wai)觀(guan)(guan)表(biao)(biao)面(mian)(mian)是(shi)(shi)(shi)否有氣泡、污跡(ji)、劃傷等(deng)(deng)(deng)。鋁(lv)(lv)(lv)(lv)塑(su)膜(mo)本(ben)(ben)(ben)身的(de)(de)其(qi)它性(xing)(xing)能(neng)會(hui)(hui)由供應(ying)商提供相應(ying)測試數據(ju),例如(ru)鋁(lv)(lv)(lv)(lv)箔和(he)PP層剝(bo)離強度、加工性(xing)(xing)能(neng)、抗滲透性(xing)(xing)能(neng)等(deng)(deng)(deng)等(deng)(deng)(deng)。鋰電(dian)池企業也會(hui)(hui)對來(lai)料(liao)進行(xing)(xing)相應(ying)檢驗(yan)以確認投入使用。鋁(lv)(lv)(lv)(lv)塑(su)膜(mo)沖(chong)(chong)(chong)坑(keng)(keng)是(shi)(shi)(shi)為了封裝(zhuang)(zhuang)的(de)(de)良(liang)(liang)好、美觀(guan)(guan),沖(chong)(chong)(chong)坑(keng)(keng)引(yin)入的(de)(de)不(bu)良(liang)(liang)主(zhu)要(yao)(yao)有CPP破損、凹(ao)坑(keng)(keng)異(yi)常等(deng)(deng)(deng),這些異(yi)常會(hui)(hui)導致鋰電(dian)池注液鋁(lv)(lv)(lv)(lv)塑(su)膜(mo)腐蝕、邊角應(ying)力大等(deng)(deng)(deng)。沖(chong)(chong)(chong)坑(keng)(keng)質量的(de)(de)好壞(huai)關(guan)鍵是(shi)(shi)(shi)沖(chong)(chong)(chong)坑(keng)(keng)磨具(ju)的(de)(de)設(she)計(ji)(ji),沖(chong)(chong)(chong)坑(keng)(keng)磨具(ju)主(zhu)要(yao)(yao)有凹(ao)模(mo)(mo)(mo)、凸模(mo)(mo)(mo)、壓板以及其(qi)它輔(fu)助裝(zhuang)(zhuang)置,需要(yao)(yao)根據(ju)電(dian)池的(de)(de)形狀尺寸進行(xing)(xing)模(mo)(mo)(mo)具(ju)的(de)(de)長度、寬度以及深度的(de)(de)設(she)計(ji)(ji)。再根據(ju)沖(chong)(chong)(chong)坑(keng)(keng)深度設(she)計(ji)(ji)凹(ao)凸模(mo)(mo)(mo)的(de)(de)間(jian)隙,根據(ju)鋁(lv)(lv)(lv)(lv)塑(su)膜(mo)加工特(te)性(xing)(xing)設(she)計(ji)(ji)凹(ao)凸模(mo)(mo)(mo)的(de)(de)表(biao)(biao)面(mian)(mian)粗糙(cao)度。裸電(dian)芯(xin)來(lai)料(liao)方(fang)面(mian)(mian)主(zhu)要(yao)(yao)存在(zai)的(de)(de)問題是(shi)(shi)(shi)極耳(er)表(biao)(biao)面(mian)(mian)有污染,可能(neng)會(hui)(hui)造成(cheng)封裝(zhuang)(zhuang)不(bu)良(liang)(liang)。
2.軟(ruan)包鋰電池封裝(zhuang)的設(she)備
設(she)(she)(she)(she)(she)備(bei)(bei)模具(ju)的(de)(de)(de)設(she)(she)(she)(she)(she)計、結構設(she)(she)(she)(she)(she)計對(dui)(dui)封(feng)(feng)(feng)(feng)(feng)裝(zhuang)(zhuang)效果無疑是重要的(de)(de)(de)。在(zai)(zai)頂封(feng)(feng)(feng)(feng)(feng)工(gong)序,由(you)于(yu)有正負極耳的(de)(de)(de)存在(zai)(zai),鋁(lv)塑膜(mo)(mo)和極耳膠間存在(zai)(zai)凹(ao)(ao)凸不平的(de)(de)(de)接觸(chu)面,既要保(bao)證招塑膜(mo)(mo)PP層(ceng)與極耳外表面的(de)(de)(de)PP層(ceng)粘接、密(mi)封(feng)(feng)(feng)(feng)(feng)良(liang)好(hao),又(you)要保(bao)證非(fei)極耳區鋁(lv)塑膜(mo)(mo)PP層(ceng)面對(dui)(dui)面的(de)(de)(de)粘接、密(mi)封(feng)(feng)(feng)(feng)(feng)良(liang)好(hao)。設(she)(she)(she)(she)(she)備(bei)(bei)封(feng)(feng)(feng)(feng)(feng)裝(zhuang)(zhuang)模具(ju)設(she)(she)(she)(she)(she)計和封(feng)(feng)(feng)(feng)(feng)頭(tou)的(de)(de)(de)選擇就比較(jiao)關鍵,采用(yong)硬封(feng)(feng)(feng)(feng)(feng)時可(ke)(ke)以(yi)采用(yong)在(zai)(zai)硬封(feng)(feng)(feng)(feng)(feng)頭(tou)上增加硅(gui)膠,以(yi)硅(gui)膠的(de)(de)(de)變形(xing)來補償(chang)頂封(feng)(feng)(feng)(feng)(feng)處的(de)(de)(de)不足,也可(ke)(ke)以(yi)對(dui)(dui)硬封(feng)(feng)(feng)(feng)(feng)模具(ju)進行模具(ju)設(she)(she)(she)(she)(she)計,挖一個凹(ao)(ao)槽來與極耳匹(pi)配進行封(feng)(feng)(feng)(feng)(feng)裝(zhuang)(zhuang)。采用(yong)軟(ruan)封(feng)(feng)(feng)(feng)(feng)時則(ze)(ze)不需(xu)要考慮(lv)那(nei)么多,不過(guo)(guo)(guo)得注意(yi)軟(ruan)封(feng)(feng)(feng)(feng)(feng)的(de)(de)(de)封(feng)(feng)(feng)(feng)(feng)裝(zhuang)(zhuang)工(gong)藝,驗證封(feng)(feng)(feng)(feng)(feng)裝(zhuang)(zhuang)的(de)(de)(de)密(mi)封(feng)(feng)(feng)(feng)(feng)性,以(yi)及(ji)耐高溫膠的(de)(de)(de)老化問題。封(feng)(feng)(feng)(feng)(feng)裝(zhuang)(zhuang)厚度(du)過(guo)(guo)(guo)大(da)或(huo)(huo)過(guo)(guo)(guo)小都(dou)不利于(yu)鋁(lv)塑膜(mo)(mo)的(de)(de)(de)封(feng)(feng)(feng)(feng)(feng)裝(zhuang)(zhuang),厚度(du)過(guo)(guo)(guo)大(da)本質上是鋁(lv)塑膜(mo)(mo)沒(mei)有封(feng)(feng)(feng)(feng)(feng)裝(zhuang)(zhuang)好(hao),在(zai)(zai)設(she)(she)(she)(she)(she)備(bei)(bei)方面可(ke)(ke)能(neng)由(you)于(yu)壓(ya)力小或(huo)(huo)傳感器異常(chang),壓(ya)縮(suo)空氣(qi)氣(qi)壓(ya)不穩定。封(feng)(feng)(feng)(feng)(feng)裝(zhuang)(zhuang)厚度(du)過(guo)(guo)(guo)小則(ze)(ze)意(yi)味(wei)著過(guo)(guo)(guo)封(feng)(feng)(feng)(feng)(feng)了,可(ke)(ke)能(neng)會導(dao)致PP層(ceng)過(guo)(guo)(guo)融,露(lu)出鋁(lv)層(ceng)。在(zai)(zai)設(she)(she)(she)(she)(she)備(bei)(bei)上可(ke)(ke)以(yi)加裝(zhuang)(zhuang)相應的(de)(de)(de)限位裝(zhuang)(zhuang)置以(yi)達到最佳的(de)(de)(de)封(feng)(feng)(feng)(feng)(feng)裝(zhuang)(zhuang)效果。此外溫度(du)傳感器異常(chang)時也會導(dao)致達不到設(she)(she)(she)(she)(she)定的(de)(de)(de)工(gong)藝溫度(du)而引起過(guo)(guo)(guo)封(feng)(feng)(feng)(feng)(feng)或(huo)(huo)欠封(feng)(feng)(feng)(feng)(feng),導(dao)致封(feng)(feng)(feng)(feng)(feng)裝(zhuang)(zhuang)不良(liang)。
3.軟包鋰電池封裝(zhuang)的工藝(yi)
封(feng)裝(zhuang)(zhuang)(zhuang)工藝(yi)是(shi)最(zui)關(guan)鍵的(de)(de)影響環節,封(feng)裝(zhuang)(zhuang)(zhuang)工藝(yi)中的(de)(de)關(guan)鍵因素有溫度、壓力以(yi)及時間。封(feng)裝(zhuang)(zhuang)(zhuang)的(de)(de)最(zui)佳狀態是(shi)PP膜達到熔點(dian)后(hou),粘結到一(yi)起,封(feng)裝(zhuang)(zhuang)(zhuang)外觀良好無氣泡無褶皺(zhou),封(feng)裝(zhuang)(zhuang)(zhuang)強度高,密(mi)(mi)封(feng)性好,通過(guo)絕(jue)緣測(ce)(ce)試(shi)。封(feng)裝(zhuang)(zhuang)(zhuang)強度用拉(la)伸(shen)試(shi)驗(yan)(yan)(yan)(yan)機(ji)(ji)(ji)來(lai)(lai)測(ce)(ce)試(shi),其示意圖如圖3所示。此外在(zai)試(shi)樣拉(la)伸(shen)方式(shi)上(shang)可以(yi)選擇橫向拉(la)伸(shen)和縱向拉(la)伸(shen),拉(la)伸(shen)試(shi)驗(yan)(yan)(yan)(yan)機(ji)(ji)(ji)有臥式(shi)拉(la)伸(shen)試(shi)驗(yan)(yan)(yan)(yan)機(ji)(ji)(ji)和立(li)式(shi)拉(la)伸(shen)試(shi)驗(yan)(yan)(yan)(yan)機(ji)(ji)(ji),一(yi)般(ban)來(lai)(lai)說(shuo)立(li)式(shi)的(de)(de)試(shi)驗(yan)(yan)(yan)(yan)機(ji)(ji)(ji)一(yi)般(ban)來(lai)(lai)說(shuo)是(shi)電子(zi)萬(wan)能試(shi)驗(yan)(yan)(yan)(yan)機(ji)(ji)(ji),傳(chuan)感(gan)器在(zai)移動(dong)端(duan),所以(yi)立(li)式(shi)的(de)(de)可以(yi)做剝離(li),拉(la)伸(shen),壓縮(suo),鋒利度這些試(shi)驗(yan)(yan)(yan)(yan)。就穩(wen)定性來(lai)(lai)說(shuo)剝離(li)力專用臥式(shi)試(shi)驗(yan)(yan)(yan)(yan)機(ji)(ji)(ji)要(yao)比立(li)式(shi)的(de)(de)電子(zi)萬(wan)能試(shi)驗(yan)(yan)(yan)(yan)機(ji)(ji)(ji)要(yao)好一(yi)點(dian),兩者都要(yao)選好合(he)適的(de)(de)傳(chuan)感(gan)器的(de)(de)量(liang)程。外觀上(shang)通過(guo)目測(ce)(ce)來(lai)(lai)檢驗(yan)(yan)(yan)(yan),密(mi)(mi)封(feng)性通過(guo)抽真空(kong)后(hou)測(ce)(ce)試(shi)。絕(jue)緣測(ce)(ce)試(shi)是(shi)對極耳和鋁塑(su)膜施加瞬(shun)間高壓,以(yi)測(ce)(ce)試(shi)是(shi)否封(feng)裝(zhuang)(zhuang)(zhuang)良好,提前檢出不良品,防(fang)止不良品流出。
在選(xuan)用一(yi)款鋁塑(su)膜后(hou),需要(yao)(yao)進行溫(wen)(wen)(wen)(wen)度(du)(du)(du)(du)(du)、壓(ya)力和時(shi)(shi)間(jian)三(san)因素DOE以確(que)認最(zui)佳的(de)(de)封(feng)(feng)(feng)(feng)(feng)(feng)裝(zhuang)(zhuang)工藝(yi)。鋁塑(su)膜的(de)(de)PP融化溫(wen)(wen)(wen)(wen)度(du)(du)(du)(du)(du)一(yi)般(ban)在180℃~190℃,可以在一(yi)定(ding)(ding)范(fan)圍(wei)內選(xuan)取(qu)幾個溫(wen)(wen)(wen)(wen)度(du)(du)(du)(du)(du)點進行相(xiang)同壓(ya)力下和熱(re)(re)封(feng)(feng)(feng)(feng)(feng)(feng)時(shi)(shi)間(jian)的(de)(de)熱(re)(re)封(feng)(feng)(feng)(feng)(feng)(feng)實(shi)驗,通過(guo)熱(re)(re)封(feng)(feng)(feng)(feng)(feng)(feng)強(qiang)度(du)(du)(du)(du)(du)和效(xiao)果來確(que)定(ding)(ding)最(zui)佳封(feng)(feng)(feng)(feng)(feng)(feng)裝(zhuang)(zhuang)溫(wen)(wen)(wen)(wen)度(du)(du)(du)(du)(du)。相(xiang)應的(de)(de),也可以確(que)定(ding)(ding)熱(re)(re)封(feng)(feng)(feng)(feng)(feng)(feng)壓(ya)力和時(shi)(shi)間(jian)對(dui)強(qiang)度(du)(du)(du)(du)(du)和封(feng)(feng)(feng)(feng)(feng)(feng)裝(zhuang)(zhuang)效(xiao)果的(de)(de)影(ying)響。通過(guo)相(xiang)關(guan)(guan)分析后(hou),可以確(que)認哪個因素為主要(yao)(yao)影(ying)響因素。一(yi)般(ban)來說(shuo),封(feng)(feng)(feng)(feng)(feng)(feng)裝(zhuang)(zhuang)強(qiang)度(du)(du)(du)(du)(du)隨封(feng)(feng)(feng)(feng)(feng)(feng)裝(zhuang)(zhuang)溫(wen)(wen)(wen)(wen)度(du)(du)(du)(du)(du)升(sheng)高而升(sheng)高,當(dang)溫(wen)(wen)(wen)(wen)度(du)(du)(du)(du)(du)達到(dao)一(yi)定(ding)(ding)高度(du)(du)(du)(du)(du)時(shi)(shi)可能會導致過(guo)封(feng)(feng)(feng)(feng)(feng)(feng),PP熔(rong)(rong)膠溢出熱(re)(re)封(feng)(feng)(feng)(feng)(feng)(feng)區域,冷卻后(hou)形成(cheng)裂(lie)紋(wen)從而降(jiang)低熱(re)(re)封(feng)(feng)(feng)(feng)(feng)(feng)強(qiang)度(du)(du)(du)(du)(du)。熱(re)(re)封(feng)(feng)(feng)(feng)(feng)(feng)最(zui)佳時(shi)(shi)間(jian)與溫(wen)(wen)(wen)(wen)度(du)(du)(du)(du)(du)有關(guan)(guan),溫(wen)(wen)(wen)(wen)度(du)(du)(du)(du)(du)較低時(shi)(shi)熱(re)(re)封(feng)(feng)(feng)(feng)(feng)(feng)時(shi)(shi)間(jian)對(dui)強(qiang)度(du)(du)(du)(du)(du)影(ying)響不大(da),這是(shi)因為PP層在低溫(wen)(wen)(wen)(wen)下沒有達到(dao)熔(rong)(rong)點,熱(re)(re)封(feng)(feng)(feng)(feng)(feng)(feng)層沒有熔(rong)(rong)合在一(yi)起。當(dang)溫(wen)(wen)(wen)(wen)度(du)(du)(du)(du)(du)足夠高時(shi)(shi),熱(re)(re)封(feng)(feng)(feng)(feng)(feng)(feng)時(shi)(shi)間(jian)與熱(re)(re)封(feng)(feng)(feng)(feng)(feng)(feng)強(qiang)度(du)(du)(du)(du)(du)呈(cheng)正(zheng)相(xiang)關(guan)(guan)。封(feng)(feng)(feng)(feng)(feng)(feng)裝(zhuang)(zhuang)壓(ya)力會影(ying)響封(feng)(feng)(feng)(feng)(feng)(feng)裝(zhuang)(zhuang)厚度(du)(du)(du)(du)(du),但是(shi)相(xiang)對(dui)于溫(wen)(wen)(wen)(wen)度(du)(du)(du)(du)(du)和時(shi)(shi)間(jian)來說(shuo),是(shi)個不太重要(yao)(yao)的(de)(de)因素。在日常(chang)封(feng)(feng)(feng)(feng)(feng)(feng)裝(zhuang)(zhuang)設(she)備(bei)使用過(guo)程中還要(yao)(yao)注意封(feng)(feng)(feng)(feng)(feng)(feng)頭的(de)(de)平整度(du)(du)(du)(du)(du)、平行度(du)(du)(du)(du)(du),確(que)認封(feng)(feng)(feng)(feng)(feng)(feng)頭溫(wen)(wen)(wen)(wen)度(du)(du)(du)(du)(du)、溫(wen)(wen)(wen)(wen)度(du)(du)(du)(du)(du)傳感器是(shi)否(fou)正(zheng)常(chang)等,當(dang)發現(xian)溫(wen)(wen)(wen)(wen)度(du)(du)(du)(du)(du)異常(chang)時(shi)(shi)要(yao)(yao)解決相(xiang)應的(de)(de)問題。
電芯封(feng)(feng)裝是影(ying)響電芯最終性能的關(guan)鍵工序(xu),鋁塑膜的封(feng)(feng)裝影(ying)響因素主要(yao)有(you)設備及模(mo)具的選擇、封(feng)(feng)裝工藝的確定,封(feng)(feng)裝工藝中的封(feng)(feng)裝溫度和封(feng)(feng)裝時(shi)間又(you)占據了主要(yao)位置。次要(yao)的影(ying)響因素有(you)來(lai)料的質量、操作員的能力以及車間環境等(deng)。只有(you)將(jiang)各個方面協(xie)調好(hao),才能做好(hao)電芯封(feng)(feng)裝工作,在防(fang)(fang)止(zhi)電解液腐(fu)蝕的同時(shi),將(jiang)電芯內部(bu)與外部(bu)環境隔離(li)開,防(fang)(fang)止(zhi)水蒸(zheng)氣的滲(shen)入,確保鋰電池的循環壽命(ming)和使(shi)用(yong)安全性。
