一、鋁塑膜簡介 

 

軟包鋰電池所用的封裝資料是鋁塑復(fù)合膜，簡稱鋁塑膜。鋁塑膜的規(guī)劃、制作技能要求較高，目前國內(nèi)90%的商場首要被日本的DNP/昭和電工、韓國栗村等日韓企業(yè)獨(dú)占，國內(nèi)企業(yè)例如新綸科技、佛塑科技等公司，也正在加速鋁塑膜的開發(fā)和出產(chǎn)，可是與日韓企業(yè)相比仍有必定距離。鋁塑膜的厚度有不同標(biāo)準(zhǔn)，其結(jié)構(gòu)首要是由三種資料復(fù)合而成，由內(nèi)到外分別為CPP層、Al層、尼龍層，如圖1所示。 

 

對裸電芯進(jìn)行封裝前，要進(jìn)行鋁塑膜的沖切，將鋁塑膜沖成所需的標(biāo)準(zhǔn)后，進(jìn)行電芯封裝。沖切凹坑的最內(nèi)側(cè)資料是流延型聚丙烯薄膜（CPP），其具有必定熔點(diǎn)，封裝時(shí)兩面CPP層資料相對在必定溫度和壓力下消融并粘結(jié)到一同，如圖2所示。CPP層資料與金屬Ni、Al及極耳膠具有杰出的熱封粘結(jié)性，自身具有杰出的耐電解液和抗HF功能，一同CPP層也有較好的絕緣性和物理防護(hù)功能，能夠有用避免電極與鋰離子電池軟包資料之間的短路然后引起的鋁塑膜腐蝕。 

 

中心的Al層資料首要意圖是避免空氣中水分的進(jìn)入，水分進(jìn)入電芯內(nèi)部會與電解液反響生成HF并構(gòu)成副反響發(fā)生很多氣體，形成鋰電池鼓脹，是鋰電池的重要隱患之一。Al層具有必定的強(qiáng)度能夠避免外力對電芯的損害。最外層的尼龍層首要是避免空氣中氧的滲透，維持電芯內(nèi)部環(huán)境。最外層選用尼龍層也是由于其具有杰出的沖深功能，在早期的鋁塑膜中外層選用PET，可是由于PET自身張力大，導(dǎo)致發(fā)生彎曲，成型性差而被棄用。 

 

鋁塑膜的制作辦法首要有熱法和干法兩種，熱法工藝是鋁層和CPP層之間用MPP粘結(jié)，在必定溫度下熱壓合成。高溫下MPP中范德華力被破壞，老化，抗短路功能會急劇下降。一同，由于其分子間結(jié)構(gòu)被破壞，導(dǎo)致耐性降低，成型過程中容易決裂。干法工藝為在PP和鋁層中心加粘結(jié)劑直接復(fù)合，選用絕緣粘結(jié)劑，無需高溫處理故防短路功能要好于熱法工藝。且粘結(jié)劑自身延展性好于PP層，不需求高溫處理不影響成型。 

 

二、熱封影響要素評論 

 

首要需求理解鋁塑膜熱封的意圖是將電芯與外界環(huán)境徹底地阻隔開來，即全部有可能影響外界水分、空氣進(jìn)入、電解液外漏的封裝不良都是不應(yīng)該呈現(xiàn)的。軟包電芯封裝首要分為頂側(cè)封以及終封工序。 

 

頂封工序首要是鋁塑膜、極耳膠以及銅鎳極耳直接的封裝，具有較大的破損可能性。側(cè)封是鋁塑膜CPP層之間的封裝，沒有太多的問題，首要要避免褶皺和氣泡的呈現(xiàn)。終封是抽真空封裝，由于鋰電池預(yù)充化成會發(fā)生氣體，電解液也會容易粘到鋁塑膜PP層上，導(dǎo)致封裝不良。 

 

在出產(chǎn)過程中，技能員常用人機(jī)料法環(huán)測六個(gè)方面來探析失效的模式。首要，咱們要排除掉非必須的影響要素，非必須的影響要素有人員、環(huán)境和測驗(yàn)辦法。人員的操作水平和作業(yè)經(jīng)驗(yàn)對封裝作用有必定影響，這里咱們設(shè)定人員的操作水平是必定的且沒有問題的。測驗(yàn)辦法是必定的，對于封裝作用的查驗(yàn)是清楚明了的，不需求進(jìn)行反常剖析。封裝展開之前需求對車間環(huán)境進(jìn)行整理和承認(rèn)，包含桌面異物、雜質(zhì)以及環(huán)境溫濕度等等，全部正常后方可進(jìn)行作業(yè)，在這里也不進(jìn)行單獨(dú)評論。下面將剖析影響熱封作用的首要要素，即物料、設(shè)備和工藝。 

 

1.物料 

 

來料查驗(yàn)是避免反常流入的重要辦法，也是降低不合格品率，降低出產(chǎn)本錢的重要手法呢。封裝工序中來料方面首要是兩個(gè)方面：一是鋁塑膜自身，二是裸電芯來料。鋁塑膜自身問題反常首要包含鋁塑膜自身自帶的和沖坑引進(jìn)的反常。鋁塑膜自身要調(diào)查其顏色是否正常，外觀表面是否有氣泡、污跡、劃傷等。鋁塑膜自身的其它功能會由供應(yīng)商提供相應(yīng)測驗(yàn)數(shù)據(jù)，例如鋁箔和PP層剝離強(qiáng)度、加工功能、抗?jié)B透功能等等。鋰電池企業(yè)也會對來料進(jìn)行相應(yīng)查驗(yàn)以承認(rèn)投入使用。鋁塑膜沖坑是為了封裝的杰出、漂亮，沖坑引入的不良首要有CPP破損、凹坑反常等，這些反常會導(dǎo)致鋰電池注液鋁塑膜腐蝕、邊角應(yīng)力大等。沖坑質(zhì)量的好壞要害是沖坑磨具的規(guī)劃，沖坑磨具首要有凹模、凸模、壓板以及其它輔佐裝置，需求依據(jù)電池的形狀尺寸進(jìn)行模具的長度、寬度以及深度的規(guī)劃。再依據(jù)沖坑深度規(guī)劃凹凸模的空隙，依據(jù)鋁塑膜加工特性規(guī)劃凹凸模的表面粗糙度。裸電芯來料方面首要存在的問題是極耳表面有污染，可能會形成封裝不良。 

 

2.設(shè)備 

 

設(shè)備模具的規(guī)劃、結(jié)構(gòu)規(guī)劃對封裝作用無疑是重要的。在頂封工序，由于有正負(fù)極耳的存在，鋁塑膜和極耳膠間存在凹凸不平的接觸面，既要確保招塑膜PP層與極耳外表面的PP層粘接、密封杰出，又要確保非極耳區(qū)鋁塑膜PP層面對面的粘接、密封杰出。設(shè)備封裝模具規(guī)劃和封頭的挑選就比較要害，選用硬封時(shí)能夠選用在硬封頭上添加硅膠，以硅膠的變形來補(bǔ)償頂封處的不足，也能夠?qū)τ卜饽＞哌M(jìn)行模具規(guī)劃，挖一個(gè)凹槽來與極耳匹配進(jìn)行封裝。選用軟封時(shí)則不需求考慮那么多，不過得留意軟封的封裝工藝，驗(yàn)證封裝的密封性，以及耐高溫膠的老化問題。封裝厚度過大或過小都不利于鋁塑膜的封裝，厚度過大本質(zhì)上是鋁塑膜沒有封裝好，在設(shè)備方面可能由于壓力小或傳感器反常，壓縮空氣氣壓不安穩(wěn)。封裝厚度過小則意味著過封了，可能會導(dǎo)致PP層過融，露出鋁層。在設(shè)備上能夠加裝相應(yīng)的限位裝置以到達(dá)最佳的封裝作用。此外溫度傳感器反常時(shí)也會導(dǎo)致達(dá)不到設(shè)定的工藝溫度而引起過封或欠封，導(dǎo)致封裝不良。 

 

3.工藝 

 

封裝工藝是最要害的影響環(huán)節(jié)，封裝工藝中的要害要素有溫度、壓力以及時(shí)刻。封裝的最佳狀態(tài)是PP膜到達(dá)熔點(diǎn)后，粘結(jié)到一同，封裝外觀杰出無氣泡無褶皺，封裝強(qiáng)度高，密封性好，經(jīng)過絕緣測驗(yàn)。封裝強(qiáng)度用拉伸試驗(yàn)機(jī)來測驗(yàn)，其示意圖如圖3所示。此外在試樣拉伸方法上能夠挑選橫向拉伸和縱向拉伸，拉伸試驗(yàn)機(jī)有臥式拉伸試驗(yàn)機(jī)和立式拉伸試驗(yàn)機(jī)，一般來說立式的試驗(yàn)機(jī)一般來說是電子全能試驗(yàn)機(jī)，傳感器在移動端，所以立式的能夠做剝離，拉伸，壓縮，鋒利度這些試驗(yàn)。就安穩(wěn)性來說剝離力專用臥式試驗(yàn)機(jī)要比立式的電子全能試驗(yàn)機(jī)要好一點(diǎn)，兩者都要選好合適的傳感器的量程。外觀上經(jīng)過目測來查驗(yàn)，密封性經(jīng)過抽真空后測驗(yàn)。絕緣測驗(yàn)是對極耳和鋁塑膜施加瞬間高壓，以測驗(yàn)是否封裝杰出，提前檢出不良品，避免不良品流出。 

 

 

在選用一款鋁塑膜后，需求進(jìn)行溫度、壓力和時(shí)刻三要素DOE以承認(rèn)最佳的封裝工藝。鋁塑膜的PP消融溫度一般在180℃~190℃，能夠在必定范圍內(nèi)選取幾個(gè)溫度點(diǎn)進(jìn)行相同壓力下和熱封時(shí)刻的熱封試驗(yàn)，經(jīng)過熱封強(qiáng)度和作用來承認(rèn)最佳封裝溫度。相應(yīng)的，也能夠承認(rèn)熱封壓力和時(shí)刻對強(qiáng)度和封裝作用的影響。經(jīng)過相關(guān)剖析后，能夠承認(rèn)哪個(gè)要素為首要影響要素。一般來說，封裝強(qiáng)度隨封裝溫度升高而升高，當(dāng)溫度到達(dá)必定高度時(shí)可能會導(dǎo)致過封，PP熔膠溢出熱封區(qū)域，冷卻后構(gòu)成裂紋然后降低熱封強(qiáng)度。熱封最佳時(shí)刻與溫度有關(guān)，溫度較低時(shí)熱封時(shí)刻對強(qiáng)度影響不大，這是由于PP層在低溫下沒有到達(dá)熔點(diǎn)，熱封層沒有熔合在一同。當(dāng)溫度足夠高時(shí)，熱封時(shí)刻與熱封強(qiáng)度呈正相關(guān)。封裝壓力會影響封裝厚度，可是相對于溫度和時(shí)刻來說，是個(gè)不太重要的要素。在日常封裝設(shè)備使用過程中還要留意封頭的平整度、平行度，承認(rèn)封頭溫度、溫度傳感器是否正常等，當(dāng)發(fā)現(xiàn)溫度反常時(shí)要解決相應(yīng)的問題。 

 

電芯封裝是影響電芯終究功能的要害工序，鋁塑膜的封裝影響要素首要有設(shè)備及模具的挑選、封裝工藝的承認(rèn)，封裝工藝中的封裝溫度和封裝時(shí)刻又占據(jù)了首要方位。非必須的影響要素有來料的質(zhì)量、操作員的能力以及車間環(huán)境等。只要將各個(gè)方面協(xié)調(diào)好，才干做好電芯封裝作業(yè)，在避免電解液腐蝕的一同，將電芯內(nèi)部與外部環(huán)境隔離開，避免水蒸氣的進(jìn)入，確保鋰電池的循環(huán)壽命和使用安全性。