软包锂离子电池包电芯采用的是热封装,而金属外壳电芯一般采用焊接(激光焊)。软包锂离子电池包电芯可以采用热封装的原因是其使用了铝塑包装膜这种材料。
铝塑包装膜
铝塑包装膜简称铝塑膜,其截面上来看有三层构成:尼龙层、Al层与PP层。三层各有各的用途,首先尼龙层是保证了铝塑膜的外形,保证在制造成锂离子电池之前,膜不会发生变形。
Al层就是一层金属Al构成,其用途是防止水的渗入,Al层在铝塑膜成型的时候还供应了冲坑的塑性。
PP是聚丙烯的缩写,这种材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。所以电池的热封装重要靠的就是PP层在封头加热的用途下熔化黏合在一起,然后封头撤去,降温就固化黏结了。
铝塑膜成型工序
软包锂离子电池包电芯可以根据客户的需求设计成不同的尺寸,当外形尺寸设计好后,就要开具相应的模具,使铝塑膜成型。成型工序也叫作冲坑,顾名思义,就是用成型模具在加热的情况下,在铝塑膜上冲出一个能够装卷芯的坑。
顶侧封工序
顶侧封工序是软包锂离子电池包电芯的第一道封装工序。顶侧封实际包含了两个工序,顶封与侧封。顶封是要封住极耳的,极耳是金属(正极铝,负极镍),怎么跟PP封装到一起呢?这就要靠极耳上的一个小部件极耳胶来完成了。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。
注液、预封工序
软包锂离子电池包电芯在顶侧封之后,要做X-ray检查其卷芯的平行度,然后就进干燥房除水气去了。在干燥房静置若干时间时候,就进入了注液与预封工序。
在注液完成之后,要马上进行气袋边的预封,也叫作一封。一封封装完成后,电芯从理论上来说,内部就是完全与外部环境隔绝了。一封的封装原理与顶侧封相同。
静置、化成、夹具整形工序
在注液与一封完成后,首先要将电芯进行静置,根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分浸润极片。然后电芯就可以拿去做化成了。
化成就是对电芯的首次充电,但不会充到使用的最高电压,充电的电流也非常小。化成的目的是让电极表面形成稳定的SEI膜,也就是相当于一个把电芯激活的过程。
在化成后有些电芯,尤其是厚电芯,由于内部应力较大,可能会出现一定的变形。所以某些厂会在化成后设置一个夹具整形的工序,也叫作夹具baking(烘烤)。
二封工序
化成过程中会出现气体,所以我们要将气体抽出然后再进行第二次封装。
二封时,首先由铡刀将气袋刺破,同时抽真空,这样气袋中的气体与一小部分电解液就会被抽出。然后马上二封封头在二封区进行封装,保证电芯的气密性。最后把封装完的电芯剪去气袋,一个软包锂离子电池包电芯就基本成型了。二封是锂离子电池包的最后一个封装工序,其原理还是跟前面的热封装相同。