鉅大LARGE | 點擊量：14171次 | 2019年06月11日
軟包鋰離子電池極耳是什么？
1.電池極耳是什么？
極耳，是軟包鋰離子電池產品的一種組件。電池分為正極和負極，極耳就是從電芯中將正負極引出來的金屬導電體，通俗的說電池正負兩極的耳朵是在進行充放電時的接觸點。電池的正極運用鋁（Al）資料，負極運用鎳（Ni）資料，負極也有銅鍍鎳（Ni—Cu）資料，它們都是由膠片和金屬帶兩部分復合而成。
2.極耳的分類
2.1按極耳金屬帶原料分：
⑴鋁（Al）極耳：一般用作正極極耳，假如電池為鈦酸鋰負極時，也用作負極極耳。
符合Exic IIB T4 Gc防爆標準
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%
⑵鎳（Ni）極耳：用作負極極耳，首要用在數(shù)碼類小電池上，例如：手機電池、移動電源電池、平板電腦電池、智能傳遞設備電池等。
⑶銅鍍鎳（Ni—Cu）極耳：用作負極極耳，首要使用于動力電池和高倍率電池。
2.2依照極耳膠來分（國內市場）：
⑴黑膠極耳：一般用在中低端數(shù)碼類小電池上。
⑵黃膠極耳：一般用在中低端動力電池和高倍率電池上。
⑶白膠極耳：一般用在高端數(shù)碼電池、動力電池和高倍率電池上。
2.3極耳的成品包裝分為：
⑴盤式極耳（整條金屬帶經過設備加上膠片后整條的卷繞成盤），用在自動化出產產線
⑵板式極耳（金屬帶加上膠片后裁切成單個的，然后成排擺放用兩片薄透明塑料片夾在中心），用于普通出產產線。
3.電池極耳金屬帶原料
AL1050鋁合金為純鋁中增加少量銅元素形成，具有極佳的成形加工特性、高耐腐蝕性、良好的焊接性和導電性。
TU1為無氧銅，氧和雜質含量極低，純度高，導電導熱性極好，延展性極好，透氣率低，無“氫病”或極少“氫病”；加工功用、焊接、耐蝕耐寒性均好。
4.各種品牌極耳膠結構與性質
4.1.各種品牌極耳膠結構
現(xiàn)在極耳膠都是從日本進口而來，極耳膠出產技能難點是：PP資料的分子量要控制在一個比較窄的范圍內，現(xiàn)在國內的技能出產出的PP膠達不到要求。
極耳膠結構：極耳膠一般由三層資料熱壓在一起而構成,除凸版及昭和制造單層改性PP構成及騰森制造五層極耳膠以外。一般極耳膠由中心骨架層及兩外表改性PP層構成,兩外表的改性PP原料相同。日立和騰森為了尋求超高的粘合層與金屬帶的粘合強度，兩個外表的改性PP原料不同，一面是親金屬性改性PP，另一個外表是親塑性改性PP。這種極耳膠，制造極耳時一旦極耳膠外表用反了，則必定會造成電芯漏液氣脹事故。
現(xiàn)在國內市場上，極耳制造所運用的極耳膠分為白膠、黑膠、黃膠和單層膠。其中高端電芯客戶大多選用單層凸版80μm和50μm白膠。一般中低端客戶選用DNP黑膠和DNP黃膠。三層結構的白膠在日本和韓國很多選用。單層白膠在日韓電芯公司用的極少，基本都用三層結構白膠。國內較高端的電芯公司也在逐步選用三層結構的白膠。
4.2各品牌極耳膠功用
DNP黃膠結構為中心功用層UHR（為無紡布結構），外表兩層為改性PPa。
UHR層厚度為14g/m2≈12μm,外表改性PPa厚度為44μm。
UHR熔點為310~340℃，PPa熔點為147℃。
黃膠極耳有分層的危險。但黃膠極耳的封裝條件比白膠簡單調節(jié)。前期日本極耳膠供貨商也提到黃膠的缺乏，表現(xiàn)為三點：
1）極耳膠是由中心一層UHR和外表兩層改性PP膠熱壓在一起的。
2）中心層無紡布,水分會從無紡布中經過毛細管浸透效果引入到電池內部,使得電池發(fā)鼓氣脹。
3）無紡布簡單分層，熱壓效果不好，電芯運用時刻或放置時刻長了簡單造成漏液。
DNP黑膠結構為中心功用層PEN（聚萘二甲酸乙二醇酯）薄膜，外表兩層為改性PPa。PEN層厚度為12μm,外表改性PPa厚度為44μm。PEN熔點為265℃，PPa熔點為147℃。黑膠其功用層PEN和PP層為不同物質復合,存在分層危險,高端客戶一般不選用此膠。
白膠:白膠又分為單層白膠、三層白膠、五層白膠。
單層白膠一般由一層改性PP構成，類似于初期的鋁塑膜內層，熔點在140℃以上，與鋁塑膜的內層CPP熔點接近。
三層結構白膠外表兩層改性PP和中心骨架層PP經共擠制得，不存在分層危險,高端客戶及動力電芯一般都選用此類極耳膠。
5.各種極耳膠功用比較
5.1黃膠極耳和黑膠極耳的比較
DNP黑膠其功用層PEN和PPa層為不同物質復合,界面多,經過電解液浸泡后自身會分層剝離。PEN熔點為265℃，PPa熔點為147℃。且黑膠PPa層里還有3種不同融點的物質,黑色素:66℃,PE105℃,PP167℃,界面更加不穩(wěn)定。
黃膠極耳功用層自身融點300℃以上,所以熱封時會更好操作。中心功用層改用了無紡纖維層替代本來的聚萘二甲酸乙二醇酯,界面交融較黑膠好,但仍然無法解決不同物質之間的徹底交融問題。黃膠因為自身PPa層技能的原因,在熱封后會變得反常堅固,失掉柔韌性,在封裝電池和后期加工(轉鎳、加板)時,易使極耳膠及極耳金屬開裂,從而使電池發(fā)生漏液、氣脹等。
5.2黃膠極耳和白膠極耳的比較
白膠選用三層具有不同功用的PP資料經共擠制得，其功用層熱封溫度較寬165~167℃,略低于電池封裝溫度（180-220℃),能夠有效的防止切面短路問題,增大了電池封裝時可操作的溫度范圍,提高了電池出產的成品率。
黃膠極耳因為自身PP層技能的原因,在熱封后會變得反常堅固,失掉柔韌性,在封裝電池和后期加工（轉鎳、加板）時,易使極耳膠及極耳金屬開裂,從而使電池發(fā)生漏液、氣脹等,而白膠極耳因為3個功用層運用的資料屬于同類物質（PP類）,在熱封后仍能夠保持極高的柔韌性。
5.3白膠極耳和單層白膠的比較
單層白膠類似于初期的鋁塑膜內層,因只要一個融點,熱封溫度超越融點則易導致徹底熔解短路,熱封溫度在缺乏時則形成軟化,這將導致和鋁塑膜的CPP層不能徹底融解聚合,電池簡單漏液脹氣。三層結構的白膠極耳,因為外層選用與鋁塑膜內層類似的資料,確保了與鋁塑膜的交融,而外表改性PP與中心層PP之間的30℃以上的溫差具有更廣的熱封溫度,使封裝的操作性更強，確保了極耳膠與鋁塑膜之間的封裝可靠性。下表為谷口80μm厚三層白膠極耳與凸版會社80μm厚單層白膠極耳硬封封裝拉力測驗比較:
5.4三層白膠極耳和三層或五層白膠（分正反面）極耳的比較
如前所述，三層白膠極耳外層選用與鋁塑膜內層類似的資料,具有更廣的熱封溫度,確保了與鋁塑膜的交融,而3層PP間顯著的溫差使封裝的操作性更強。
極耳膠外表分正反面的極耳膠極耳，假如在制造極耳的過程中用反了，則電芯在極耳膠處必然會發(fā)生漏液事故，國內已經發(fā)生屢次此類事故。而假如嚴格控制極耳制造過程，不發(fā)生用錯極耳膠正反面的問題，其極耳膠與金屬帶之間的熔接強度比正常三層極耳膠極耳的要高。
下表為谷口100μm厚三層白膠極耳與日立100μm厚三層白膠（分正反面）極耳及滕森105μm厚五層白膠（分正反面）極耳軟封封裝拉力測驗比較:
5.5日立三層白膠和單層白膠
5.6日立三層白膠和單層白膠DSC圖
6.1電池極耳出產流程（白膠）
動力銅鍍鎳極耳：銅確保導電性；經過外表處理后鎳起到防止銅氧化的效果，假如要確保銅鍍鎳極耳的焊錫性，還需要對極耳的外表鈍化膜進行二次處理。市場上一些公司的極耳不進行二次處理也能牽強上錫，但極耳的耐電液腐蝕性差些。
現(xiàn)在，在極耳工業(yè)出產中，鍍鎳首要選用電鍍鎳和化學鍍鎳工藝兩種，電鍍鎳層厚度1.8±0.3um，化學鍍鎳層厚度1.0±0.3um。電鍍和化學鍍鎳原理及區(qū)別請參閱我的技能文章《電化學常識在鋰離子電池中的相關使用》
6.2動力極耳金屬帶削邊處理
動力極耳的金屬帶厚度超越0.2mm時，其臺階厚度超越PP膠厚度，則金屬帶需做側邊削邊處理，否則易導致絕緣阻抗降低、發(fā)生脹氣漏液的危險。
7.電池極耳的測驗
7.1電解液浸泡后浸透測驗
7.2.1電解液浸泡后熱封強度測驗
7.2.2電解液浸泡后浸透測驗
參照：日本某EV電芯廠家對EV與ESS極耳的技能要求。
電解液浸泡65℃×28天，極耳膠與金屬導體的玻璃強度要求＞15N/15mm。
總結：國內電動EV用極耳的耐電解液斷定之最低標準為：
1.85℃×24h電解液浸泡，極耳膠與金屬導體的玻璃強度PeelStrength＞15N/15mm；
2.85℃×24h電解液浸泡，浸透液不能侵入膠體內。
7.3彎折測驗
厚度＜0.2mm時：鋁、鎳Tab≥7次；鍍鎳銅≥6次；
厚度≥0.2mm時：鋁、鎳、鍍鎳銅Tab≥5次；
契合EV動力使用的耐震、耐疲勞韌性測驗。
7.4.1銅鍍鎳動力極耳——鍍層密著性測驗
要求：鍍層無發(fā)黑。
長時刻大電流、行駛轟動等情況下鍍層功用缺乏時會：
電芯內部——鍍層掉落至極片——微短路——自放電；
電芯外部——PACK焊接處鍍層松動——接觸內阻變大——or焊接處掉落。
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