鉅大LARGE | 點擊量：5996次 | 2019年07月01日
鋰電池鋁塑膜沖壓成型工藝簡單介紹
鋁塑膜由日本昭和與SONY于99年共同研發而成，是軟包鋰電池的封裝材料，由多種塑料、鋁箔和粘合劑組成的高強度、高阻隔多層復合物。鋁塑膜具有較高的技術門檻，為保證電池的長周期穩定運行，鋁塑膜需要具有極高的阻隔性、良好的冷沖壓成型性、耐穿刺性、穩定性和絕緣性。
鋁塑膜主要結構：ON（表層）/AL（鋁層）/CPP（樹脂層）共三層材料構成，其中最外面尼龍層主要起保護作用；鋁為基體材料，起防水和阻隔的作用；聚丙烯將鋁與電芯隔開，防止泄露的部分液體腐蝕鋁。粘合劑一方面粘結尼龍層與鋁層，另一方面粘結鋁層和聚丙烯層。
鋰電池鋁塑膜的主要用途就是作為電芯的封裝材料，在叫法上因為區別鋼殼、鋁殼等硬殼封裝材料，因此，采用鋁塑膜封裝的鋰電池通常稱為軟包鋰電池。
鋰電池鋁塑膜沖壓成型工藝
鋁塑膜的是由外層尼龍層（ON）、粘合劑、中間層鋁箔（Al）、粘合劑、內層熱封層（CPP）構成的多層膜，是軟包鋰電池的封裝材料。電池用鋁塑膜被要求具備如下特點：?
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%
（1）具備極高的阻隔性；?
（2）具有良好的熱封性能；?
（3）材料耐電解液及強酸腐蝕；?
（4）具有良好的延展性、柔韌性和機械強度。?
鋁塑膜主要成分是ON/AL/CPP三層物質，每層之間以粘結劑粘合。根據復合工藝的不同，可以將鋁塑膜分為干法和熱法兩種，如圖1所示。干法工藝是鋁和聚丙烯用粘合劑粘結后直接壓合而成，熱法工藝是鋁和聚丙烯之間用MPP粘結著，在緩慢升溫升壓熱壓合而成。
干法工藝鋁塑膜主要優勢有沖深成型效果好，外觀一致性好，不易出現針孔、魚眼、雜質等不良，但其耐電解液性較差。熱法工藝可以提高Al層與PP層之間的粘附力，使內表層防電解液溶脹脫落能力大大提升，但是這種特殊處理的MPP?需要較高的溫度將其熔化才能起到粘結作用，冷卻后，因與PP的收縮系數存在較大差異，很容易出現向內卷曲的情況。
鋰電池鋁塑膜沖壓成型工藝
ON/AL/CPP各部分作用：
Nylon：可以有效阻止空氣尤其是氧的滲透，維持電芯內部的環境，同時可以保證包裝鋁箔具備良好的形變能力。
Al：可以有效阻止空氣中水分的滲透，維持電芯內部的環境，具有一定的厚度強度能夠防止外部對電芯的損傷。
PP：不會被電芯內有機溶劑溶解、溶脹等，是電芯內部環境的最直接的包裝保護，絕緣，有效阻止內部電解質等與Allayer接觸，避免Allayer被腐蝕。
鋁塑膜沖壓成型工藝
目前企業實際生產采用以下兩種沖壓工藝：
（1）可擴展性沖深：鋁塑膜受到壓邊圈壓力較大，鋁塑膜邊緣固定，固定部分不產生變形，難以對對沖深部分進行補償，形成邊緣部分由底部補償，深淺可調性差，現在企業使用少;
（2）補償性沖深：鋁塑膜邊緣壓力可調，鋁塑膜沖深部分可由邊緣和底材補償，鋁塑膜整體運動和變形，厚度均勻，沖深能力強。
鋁塑膜作為為軟包電池中必不可少的封裝材料，3C、儲能與動力領域對軟包電池持續增大的需求，或將帶動鋁塑膜的市場需求。
軟包電芯可以根據客戶的需求設計成不同的尺寸，當外形尺寸設計好后，就需要開具相應的模具，使鋁塑膜沖壓成型。成型工藝也叫作沖坑，就是利用成型的模具在鋁塑膜上沖出一個能夠卷芯的坑。
鋰電池鋁塑膜沖壓成型工藝
鋁塑膜沖好后，裁剪成型，一般稱為pocket袋，一般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，沖雙坑時會因為一邊的變形量大會突破鋁塑膜的變形極限而導致破裂。
鋰電池鋁塑膜沖壓成型工藝
有時候會根據設計要求，會在沖坑一側選擇沖一個小坑，以擴大氣袋的體積。
4、包裝側封、頂封工藝
封裝工序包含頂封、側封兩個工序，首先要把卷繞好的卷芯放到沖好的坑里，然后將未沖一側沿沖坑一側對折。
鋰電池鋁塑膜沖壓成型工藝
鋁塑膜裝入卷芯后，需要封裝的位置包括頂封區、側封區、一封區、二封區。
鋰電池鋁塑膜沖壓成型工藝
將卷芯放入鋁塑膜后，就可將鋁塑膜放到夾具中，在頂封、側封機中進行封裝。
鋰電池鋁塑膜沖壓成型工藝
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。
極耳膠具體的結構我不是很清楚，希望有懂行的人來補充。我只知道它也有PP的成本，也就是說在加熱時能夠熔化黏結。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。
鋰電池鋁塑膜沖壓成型工藝
5、注液、預封工藝
軟包電芯在頂側封后，需要做x-ray檢查其卷芯的平行度，然后就進入干燥房除水氣。在干燥房靜置若干時間后，就進入了注液與預封工藝。
鋰電池鋁塑膜沖壓成型工藝
電芯在頂側封完成后就剩下氣袋那邊一個開口，這個開口就是用來注液的。在注液完成后，需要馬上進行氣袋邊的預封，也叫作一封。
一封完成后，電芯內部就完全與外部環境隔絕了。
6、靜置、化成、夾具整形
在注液與一封完成后，需要將電芯進行靜置，根據生產工藝的不同，分為高溫靜置和常溫靜置，靜置的目的是為了讓注入的電解液充分浸潤機片，然后就可以拿去做化成了。
化成就是對電芯的首次充電，但不會充到最高電壓，充電的電流也非常的小。化成的目的是讓電極表面形成穩定的SEI膜，也是相當于一個把電芯激活的過程。
在這個過程中會產生一定量的氣體，這也就是為什么會預留一個氣袋了。
有些工廠會使用夾具化成，把電芯放到夾具里再上化成柜。這樣產生的氣體會充分的擠到氣袋里，同時化成后的電極界面更佳。
在化成完成后，有些電芯，尤其是厚電芯，由于內部應力較大，會產生一定的變形。所以某些工廠會在化成后設置一個整形的工序，也叫作夾具baking（烘烤）。
7、二封工藝
鋰電池鋁塑膜沖壓成型工藝
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部分電解液會被抽出。然后馬上進行二封，保證電芯的氣密性。最后把氣袋剪去，一個軟包電芯就基本成型了。
8、后續工序
二封剪完氣袋后需要進行裁邊與折邊，保證電芯寬度不超標。折邊后的電芯就會進入分容柜進行分容，其實就是容量測試。
分容完成后，容量合格的電芯就會進入后續工藝，包括外觀檢查、貼黃膠、邊電壓檢測、極耳轉接焊等等，可以根據客戶需求增減若干工序，最后進行OQC檢查，然后進行包裝出貨。
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