钜大LARGE | 点击量：3965次 | 2019年06月29日
关于软包电池一些事
新能源轿车取代传统燃油车的大幕刚刚摆开，竞赛现已十分剧烈。面临这个空白的范畴，咱们都是摸着石头过河，谁也不知道自己走的路是否必定对，都在不断试错。咱们都知道，关于纯电动轿车来说，最重要的三大件是电池、电控和电机。谁能在这三个技术上抢先，那就有很大几率成为职业领导者。但这三个体系，没有一个是好搞的，都是很多科研人员不分白天黑夜用实验和数据做出来的。不过在笔者看来，这三者最难的，仍是电池体系。
软包电芯，其实便是运用了铝塑膜作为包装资料的电芯。相对来说，锂离子电池的包装分为两大类，一类是软包电芯，一类是金属外壳电芯。金属外壳电芯又包含了钢壳与铝壳、圆柱和方形等等。
软包电池的包装资料和结构使其拥有一系列优势，比方，安全性能好，软包电池在结构上选用铝塑膜包装，发生安全问题时，软包电池一般会鼓气裂开，而不像钢壳或铝壳电芯那样发生爆炸;分量轻，软包电池分量较平等容量的钢壳锂电池轻40%，较铝壳锂电池轻20%;内阻小，软包电池的内阻较锂电池小，能够极大的降低电池的自耗电;循环性能好，软包电池的循环寿数更长，100次循环衰减比铝壳少4%～7%;设计灵活，外形可变恣意形状，能够更薄，可依据客户的需求定制，开发新的电芯型号。
软包在动力电池领域的占比已超越方形和圆柱，据统计，2015年国内方形、圆柱、软包锂电池产值分别为17GWh、10.1GWh、19.8GWh，占比分别为36.4%、21.5%、42.3%。
跟着新能源轿车新补贴方针的出台，电池的体系能量密度成为一项重要考核指标。三元软包电池容量较平等尺度标准的钢壳锂电高10~15%、较铝壳电池高5~10%，而分量却比平等容量标准的钢壳电池和铝壳电池更轻，因而，补贴新政对三元软包电池更有利。鉴于软包电池的优势，业内专家估计，跟着电池道路的发展，软包电池在新能源轿车市场的浸透率将不断提升，未来软包电池在各类型电池中的占比有望超越50%。
符合Exic IIB T4 Gc防爆标准
充电温度：0~45℃
-放电温度：-40~+55℃
-40℃最大放电倍率：1C
-40℃ 0.5放电容量保持率≥70%
外壳运用资料决定了他们的封装方法不同。软包才有铝塑膜，需运用热封装；金属外壳一般运用激光焊接封口。铝塑膜一般有三层，尼龙层是确保了铝塑膜的外形，减轻对外壳的损害，确保在制造成锂离子电池之前，膜不会发生变形，阻止空气尤其是氧的浸透,保持电芯内部的环境,一起确保包装铝箔具备良好的形变才能。Al层便是一层金属Al构成，其效果是防止水的渗入，保持电芯内部的环境具有一定的厚度强度能够防止外部对电芯的损害。锂离子电池很怕水，一般要求极片含水量都在PPM级，所以包装膜一定能够挡住水气的渗入。尼龙不防水，无法起到保护效果。而金属Al在室温下会与空气中的氧反应生成一层细密的氧化膜，导致水气无法渗入，保护了电芯的内部。Al层在铝塑膜成型的时候还提供了冲坑的塑性。PP是聚丙烯的缩写，这种资料的特性是在一百多摄氏度的温度下会发生熔化，并且具有黏性。所以电池的热封装主要靠的便是PP层在封头加热的效果下熔化黏合在一起，然后封头撤去，降温就固化黏结了，PP不会被电芯内有机溶剂溶解、溶胀等,有效阻止内部电解质等与Al层接触,防止Al层被腐蚀。
铝塑膜看上去很简单，实际做起来，如何把三层资料均匀地、牢固地结合在一起也不是那么容易的事。很遗憾的是，现在质量好的铝塑膜根本上都是日本进口的，国产的质量还有待改进。
一工段和一般电池工艺相同，此处不再赘述。极片成型方法通常选用模切，极耳选用激光切或许模切。极片堆叠方法，叠片一般选用Z字型极片和卷绕型极片，把切好后的一片一片的极片，通过堆叠贴胶后成一个卷芯，放入冲好的铝塑膜坑里，接下来咱们讲一下冲坑。
软包电芯能够依据客户的需求设计成不同的尺度，当外形尺度设计好后，就需要开具相应的模具，使铝塑膜成型。成型工序也叫作冲坑，望文生义，便是用成型模具在加热的情况下，在铝塑膜上冲出一个能够包容卷芯的坑，如下图所示：
铝塑膜冲好并裁剪成型后，一般称为Pocket袋，见下图所示。一般情况下，电芯较薄的时候挑选冲单坑(下图左)，在电芯较厚的时候挑选冲双坑(下图右)，铝塑膜的变形量太大打破铝塑膜的变形极限会导致决裂。有时候在气袋区域冲一个坑，添加一个气囊，气囊可依据需要添加，气袋效果主要是用于搜集化成过程中的气体。
把叠好的卷芯放入冲好的坑内，沿着上图黄线半数后，如下图所示：
卷芯放入坑内，通过几道工序后需要封装的区域，如下图所示，咱们会按次序介绍：
把卷芯放到坑中之后，就把整个铝塑膜能够放到夹具中，在顶侧封机里进行顶封与侧封了。封装的时候两个封头带有一定的温度(一般在180℃左右)，合拢时压在铝塑膜上，铝塑膜的PP层就熔化然后黏结在一起了。这儿特甭说一下顶封，顶封区域的示意图如下图所示。顶封是要封住极耳的，这就要靠极耳上的一个小部件—极耳胶来完结了。极耳胶在加热时能够熔化黏结。在极耳位的封装见下图圆圈中所示。封装时，极耳胶中的PP与铝塑膜的PP层熔化黏结，形成了有效的封装结构。
软包电芯在顶封和侧封之后，需要做X-ray检查其卷芯的对齐度，然后就进干燥房除水气。在干燥房静置若干时间后，就进入了注液与一封工序，（有些工厂会在注液工序参加包膜工序，防止电解液腐蚀铝塑膜）通过上面的介绍咱们知道，电芯在顶封和侧封完结之后，就只剩下气袋那边的一个开口，这个开口便是用来注液的。在注液完结之后，需要立刻进行气袋边的预封，也叫作一封。一封封装完结后，电芯内部便是完全与外部环境隔绝了。一封的封装原理与顶侧封相同，这儿就不赘述了。流程如下图所示：
在注液与一封完结后，首要需要将电芯进行静置，依据工艺的不同会分为高温静置与常温静置，静置的目的是让注入的电解液充沛浸润极片。然后电芯就能够拿去做化成。化成的主要效果是激活电池，形成SEI膜，详细可看我的历史文章，里面有关于化成工序的详细解说。化成中，因为软包电池的特性，有些厂家会对电池进行整形化成，即选用夹具对电池进行固定化成。
因为化成过程中会发生气体，依据不同资料产气量不同，故而有依据需求添加气囊，扩展包容气体的体积，二封时咱们要将气体抽出然后再进行第二次封装。在这儿有些公司成为两个工序：Degassing(排气)与二封，还有后面一个剪气袋加折边的工序，还有一些公司因电池大，产气量大，有预degas，化成，degas，二封工艺。咱们就惯例的二封，给大家解说，如下图：
二封时，首要由铡刀将气袋刺破，一起抽真空，这样气袋中的气体与一小部分电解液就会被抽出。然后立刻二封封头在二封区进行封装，确保电芯的气密性。最后把封装完的电芯剪去气袋，二封剪完气袋之后需要进行裁边与折边，便是将一封边与二封边裁到适宜的宽度，然后折叠起来，确保电芯的宽度不超标，这样一个软包电芯就根本成型了。
电芯折完边后就放到分容柜上进行分容，详细分容效果，可见我往期文章。分容后，容量合格的电芯就会进入后工序，包含检查外观、分量、贴胶、电压检测、内阻检测、Hi-pot检测、极耳转接焊等等。结束后，就到了PACK，一个软包电池就开始投入新能源战场了。
下一篇：锂空气电池的发展
