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軟包鋰電池封裝工序解析

鉅大鋰電  |  點擊量:0  |  2022年03月23日  

鋁塑膜成型工序,軟包電芯可以依據客戶的需求設計成不同的尺寸,當外形尺寸設計好后,就要開具相應的模具,使鋁塑膜成型。成型工序也叫作沖坑,顧名思義,就是用成型模具在加熱的情況下,在鋁塑膜上沖出一個能夠裝卷芯的坑。


鋁塑膜沖好并裁剪成型后,一般稱為Pocket袋。一般在電芯較薄的時候選擇沖單坑,在電芯較厚的時候選擇沖雙坑,因為一邊的變形量太大會沖破鋁塑膜的變形極限而導致破碎。


有時候依據設計的要,會在氣袋的位置再沖一個小坑,以張大氣袋的體積。


頂側封工序,頂側封工序是軟包鋰離子電芯的第一道封裝工序。頂側封實際蘊含了兩個工序,頂封與側封。首先要把卷繞好的卷芯放到沖好的坑里,然后沿虛線位置將包裝膜對折。


下面這種圖是鋁塑膜裝入卷芯后,要封裝的幾個位置,包括頂封區、側封區、一封區與二封區。下面涂布在線分別進行解析。


把卷芯放到坑中之后,就把整個鋁塑膜可以放到夾具中,在頂側封機里進行頂封與側封了。頂側封機是這樣子的:


圖中這種型號的頂側封機帶四個夾具,左邊那個工位是頂封,右邊那個工位是側封。那兩塊黃色的金屬是上封頭,下面還有一個下封頭,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層就熔化然后黏結在一起了,這樣就封裝OK了。


還是緊要來說說頂封,頂封區域的示意圖如下圖所示。頂封是要封住極耳的,極耳是金屬(正極鋁,負極鎳),怎么跟PP封裝到一起呢?這就要靠極耳上的一個小部件極耳膠來完成了。在極耳位的封裝見下圖中圓圈部分所示。封裝時,極耳膠中的PP與鋁塑膜的PP層熔化黏結,形成了有效的封裝結構。


注液、預封工序,軟包電芯在頂側封之后,要做X-ray檢查其卷芯的平行度,然后就進干燥房除水氣去了。在干燥房靜置若干時間時候,就進入了注液與預封工序。


通過上面的解析我們了解,電芯在頂側封完成之后,就只剩下氣袋那邊的一個開口,這個開口就是用來注液的。在注液完成之后,要馬上進行氣袋邊的預封,也叫作一封。一封封裝完成后,電芯從理論上來說,內部就是完全與外部環境隔絕了。一封的封裝原理與頂側封相同,這里就不贅述了。


靜置、化成、夾具整形工序,在注液與一封完成后,首先要將電芯進行靜置,依據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足浸潤極片。然后電芯就可以拿去做化成了。


上圖是軟包電芯的化成柜,其實就是一個充放電的裝置,我找了好久沒有找到帶電芯的圖片,大家想想一下電芯夾在上面的畫面就OK了。化成績是對電芯的首次充電,但不會充到使用的最高電壓,充電的電流也非常小。


化成的目的是讓電極表面形成穩定的SEI膜,也就是相當于一個把電芯激活的過程。在這個過程中,會出現一定量的氣體,這也就是為甚么鋁塑膜要預留一個氣袋。有些廠的工藝會使用夾具化成,即把電芯夾在夾具里(有時候圖簡便就用玻璃板,然后上鋼夾子)再上柜化成,這樣出現的氣體會被充足地擠到旁邊的氣袋中去,同時化成后的電極界面也更佳。


在化成后有些電芯,尤其是厚電芯,由于內部應力較大,可能會出現一定的變形。所以某些廠會在化成后設置一個夾具整形的工序,也叫作夾具烘烤。


二封工序,剛才說了化成過程中會出現氣體,所以我們要將氣體抽出然后再進行第二次封裝。在這里有些公司成為兩個工序:排氣與二封,還有后面一個剪氣袋的工序,這里涂布在線就一起籠統的都稱為二封了。


二封時,首先由鍘刀將氣袋刺破,同時抽真空,這樣氣袋中的氣體與一小部分電解液就會被抽出。然后馬上二封封頭在二封區進行封裝,保證電芯的氣密性。最后把封裝完的電芯剪去氣袋,一個軟包電芯就基本成型了。二封是鋰離子電池的最后一個封裝工序,其原理還是跟前面的熱封裝相同,不再贅述。


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