鉅大LARGE | 點擊量：3971次 | 2019年06月29日
關(guān)于軟包電池一些事
新能源轎車取代傳統(tǒng)燃油車的大幕剛剛擺開，競賽現(xiàn)已十分劇烈。面臨這個空白的范疇，咱們都是摸著石頭過河，誰也不知道自己走的路是否必定對，都在不斷試錯。咱們都知道，關(guān)于純電動轎車來說，最重要的三大件是電池、電控和電機。誰能在這三個技術(shù)上搶先，那就有很大幾率成為職業(yè)領(lǐng)導(dǎo)者。但這三個體系，沒有一個是好搞的，都是很多科研人員不分白天黑夜用實驗和數(shù)據(jù)做出來的。不過在筆者看來，這三者最難的，仍是電池體系。
軟包電芯，其實便是運用了鋁塑膜作為包裝資料的電芯。相對來說，鋰離子電池的包裝分為兩大類，一類是軟包電芯，一類是金屬外殼電芯。金屬外殼電芯又包含了鋼殼與鋁殼、圓柱和方形等等。
軟包電池的包裝資料和結(jié)構(gòu)使其擁有一系列優(yōu)勢，比方，安全性能好，軟包電池在結(jié)構(gòu)上選用鋁塑膜包裝，發(fā)生安全問題時，軟包電池一般會鼓氣裂開，而不像鋼殼或鋁殼電芯那樣發(fā)生爆炸;分量輕，軟包電池分量較平等容量的鋼殼鋰電池輕40%，較鋁殼鋰電池輕20%;內(nèi)阻小，軟包電池的內(nèi)阻較鋰電池小，能夠極大的降低電池的自耗電;循環(huán)性能好，軟包電池的循環(huán)壽數(shù)更長，100次循環(huán)衰減比鋁殼少4%～7%;設(shè)計靈活，外形可變恣意形狀，能夠更薄，可依據(jù)客戶的需求定制，開發(fā)新的電芯型號。
軟包在動力電池領(lǐng)域的占比已超越方形和圓柱，據(jù)統(tǒng)計，2015年國內(nèi)方形、圓柱、軟包鋰電池產(chǎn)值分別為17GWh、10.1GWh、19.8GWh，占比分別為36.4%、21.5%、42.3%。
跟著新能源轎車新補貼方針的出臺，電池的體系能量密度成為一項重要考核指標(biāo)。三元軟包電池容量較平等尺度標(biāo)準(zhǔn)的鋼殼鋰電高10~15%、較鋁殼電池高5~10%，而分量卻比平等容量標(biāo)準(zhǔn)的鋼殼電池和鋁殼電池更輕，因而，補貼新政對三元軟包電池更有利。鑒于軟包電池的優(yōu)勢，業(yè)內(nèi)專家估計，跟著電池道路的發(fā)展，軟包電池在新能源轎車市場的浸透率將不斷提升，未來軟包電池在各類型電池中的占比有望超越50%。
符合Exic IIB T4 Gc防爆標(biāo)準(zhǔn)
充電溫度：0~45℃
-放電溫度：-40~+55℃
-40℃最大放電倍率：1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
外殼運用資料決定了他們的封裝方法不同。軟包才有鋁塑膜，需運用熱封裝；金屬外殼一般運用激光焊接封口。鋁塑膜一般有三層，尼龍層是確保了鋁塑膜的外形，減輕對外殼的損害，確保在制造成鋰離子電池之前，膜不會發(fā)生變形，阻止空氣尤其是氧的浸透,保持電芯內(nèi)部的環(huán)境,一起確保包裝鋁箔具備良好的形變才能。Al層便是一層金屬Al構(gòu)成，其效果是防止水的滲入，保持電芯內(nèi)部的環(huán)境具有一定的厚度強度能夠防止外部對電芯的損害。鋰離子電池很怕水，一般要求極片含水量都在PPM級，所以包裝膜一定能夠擋住水氣的滲入。尼龍不防水，無法起到保護效果。而金屬Al在室溫下會與空氣中的氧反應(yīng)生成一層細密的氧化膜，導(dǎo)致水氣無法滲入，保護了電芯的內(nèi)部。Al層在鋁塑膜成型的時候還提供了沖坑的塑性。PP是聚丙烯的縮寫，這種資料的特性是在一百多攝氏度的溫度下會發(fā)生熔化，并且具有黏性。所以電池的熱封裝主要靠的便是PP層在封頭加熱的效果下熔化黏合在一起，然后封頭撤去，降溫就固化黏結(jié)了，PP不會被電芯內(nèi)有機溶劑溶解、溶脹等,有效阻止內(nèi)部電解質(zhì)等與Al層接觸,防止Al層被腐蝕。
鋁塑膜看上去很簡單，實際做起來，如何把三層資料均勻地、牢固地結(jié)合在一起也不是那么容易的事。很遺憾的是，現(xiàn)在質(zhì)量好的鋁塑膜根本上都是日本進口的，國產(chǎn)的質(zhì)量還有待改進。
一工段和一般電池工藝相同，此處不再贅述。極片成型方法通常選用模切，極耳選用激光切或許模切。極片堆疊方法，疊片一般選用Z字型極片和卷繞型極片，把切好后的一片一片的極片，通過堆疊貼膠后成一個卷芯，放入沖好的鋁塑膜坑里，接下來咱們講一下沖坑。
軟包電芯能夠依據(jù)客戶的需求設(shè)計成不同的尺度，當(dāng)外形尺度設(shè)計好后，就需要開具相應(yīng)的模具，使鋁塑膜成型。成型工序也叫作沖坑，望文生義，便是用成型模具在加熱的情況下，在鋁塑膜上沖出一個能夠包容卷芯的坑，如下圖所示：
鋁塑膜沖好并裁剪成型后，一般稱為Pocket袋，見下圖所示。一般情況下，電芯較薄的時候挑選沖單坑(下圖左)，在電芯較厚的時候挑選沖雙坑(下圖右)，鋁塑膜的變形量太大打破鋁塑膜的變形極限會導(dǎo)致決裂。有時候在氣袋區(qū)域沖一個坑，添加一個氣囊，氣囊可依據(jù)需要添加，氣袋效果主要是用于搜集化成過程中的氣體。
把疊好的卷芯放入沖好的坑內(nèi)，沿著上圖黃線半數(shù)后，如下圖所示：
卷芯放入坑內(nèi)，通過幾道工序后需要封裝的區(qū)域，如下圖所示，咱們會按次序介紹：
把卷芯放到坑中之后，就把整個鋁塑膜能夠放到夾具中，在頂側(cè)封機里進行頂封與側(cè)封了。封裝的時候兩個封頭帶有一定的溫度(一般在180℃左右)，合攏時壓在鋁塑膜上，鋁塑膜的PP層就熔化然后黏結(jié)在一起了。這兒特甭說一下頂封，頂封區(qū)域的示意圖如下圖所示。頂封是要封住極耳的，這就要靠極耳上的一個小部件—極耳膠來完結(jié)了。極耳膠在加熱時能夠熔化黏結(jié)。在極耳位的封裝見下圖圓圈中所示。封裝時，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)。
軟包電芯在頂封和側(cè)封之后，需要做X-ray檢查其卷芯的對齊度，然后就進干燥房除水氣。在干燥房靜置若干時間后，就進入了注液與一封工序，（有些工廠會在注液工序參加包膜工序，防止電解液腐蝕鋁塑膜）通過上面的介紹咱們知道，電芯在頂封和側(cè)封完結(jié)之后，就只剩下氣袋那邊的一個開口，這個開口便是用來注液的。在注液完結(jié)之后，需要立刻進行氣袋邊的預(yù)封，也叫作一封。一封封裝完結(jié)后，電芯內(nèi)部便是完全與外部環(huán)境隔絕了。一封的封裝原理與頂側(cè)封相同，這兒就不贅述了。流程如下圖所示：
在注液與一封完結(jié)后，首要需要將電芯進行靜置，依據(jù)工藝的不同會分為高溫靜置與常溫靜置，靜置的目的是讓注入的電解液充沛浸潤極片。然后電芯就能夠拿去做化成?；傻闹饕Ч羌せ铍姵兀纬蒘EI膜，詳細可看我的歷史文章，里面有關(guān)于化成工序的詳細解說?；芍?，因為軟包電池的特性，有些廠家會對電池進行整形化成，即選用夾具對電池進行固定化成。
因為化成過程中會發(fā)生氣體，依據(jù)不同資料產(chǎn)氣量不同，故而有依據(jù)需求添加氣囊，擴展包容氣體的體積，二封時咱們要將氣體抽出然后再進行第二次封裝。在這兒有些公司成為兩個工序：Degassing(排氣)與二封，還有后面一個剪氣袋加折邊的工序，還有一些公司因電池大，產(chǎn)氣量大，有預(yù)degas，化成，degas，二封工藝。咱們就慣例的二封，給大家解說，如下圖：
二封時，首要由鍘刀將氣袋刺破，一起抽真空，這樣氣袋中的氣體與一小部分電解液就會被抽出。然后立刻二封封頭在二封區(qū)進行封裝，確保電芯的氣密性。最后把封裝完的電芯剪去氣袋，二封剪完氣袋之后需要進行裁邊與折邊，便是將一封邊與二封邊裁到適宜的寬度，然后折疊起來，確保電芯的寬度不超標(biāo)，這樣一個軟包電芯就根本成型了。
電芯折完邊后就放到分容柜上進行分容，詳細分容效果，可見我往期文章。分容后，容量合格的電芯就會進入后工序，包含檢查外觀、分量、貼膠、電壓檢測、內(nèi)阻檢測、Hi-pot檢測、極耳轉(zhuǎn)接焊等等。結(jié)束后，就到了PACK，一個軟包電池就開始投入新能源戰(zhàn)場了。
下一篇：鋰空氣電池的發(fā)展
