动力电池未来技术路线-软包电池全面解析.doc
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1、动力电池未来技术路线:软包电池全面解析随着能量密度要求的不断提高,各个生产商都在着力提高自家产品的参数,主要的沿着两条半路线在努力:一个是加紧研发高比能量的正极材料,另外一个是提高电池单体容量,减小壳体等辅助结构在单体中所占比重。另外半条,是考虑转型软包电池,这从目前主流电池厂积极承接国家软包电池方向科研项目可以窥见一斑。软包电池是不是最合适的动力电池技术路线?今天整理一些软包电池方面内容,一起预测一下动力电池未来技术路线。软包电池基本结构图片来自汽车工程师之家软包电池的基本结构与圆柱和方形是类似的,都是正极、负极、隔膜、绝缘材料、正负极极耳和壳体,只是软包电池的课题是铝塑膜。铝塑膜结构如上图
2、所示:最外层是尼龙层,中间是铝箔,内层为热封层,每层之间以粘结剂粘合。铝塑膜被要求具备如下特点:具备极高的阻隔性;具有良好的热封性能;材料耐电解液及强酸腐蚀;具有良好的延展性、柔韧性和机械强度。软包电池优点软包电池,铝塑膜变形空间较大,不像钢壳铝壳电芯那样热失控时候会发生爆炸;壳体是一层铝塑膜,重量轻,非活性部分所占比重小,软包电池重量较同等容量的钢壳锂电轻40%,较铝壳电池轻20%;相同尺寸规格相比,容量更大,软包电池较同等规格尺寸的钢壳电池容量高1015%,较铝壳电池高510%;壳体强度低,循环过程中对内部结构产生的机械应力小,对循环寿命有益(当然是在成组设计时没有施加额外的应力的情况下)
3、;极耳位置充裕,充放电过程中,热量分布均匀。软包电池的缺点壳体强度低,对成组技术依赖性强;与卷绕生产方式相比,叠片的生产效率相对较低;软包电池的一般生产流程由于外壳是铝塑膜,其生产工艺在一些方面与其它两类商用电池不同。比如铝塑膜的封装工艺,比如化成过程中的整形工艺等。软包电池封装工序铝塑膜成型工序,软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,就需要开具相应的模具,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,具体的见下图。铝塑膜冲好并裁剪成型后,一般称为Pocket袋,见下图所示。一般在电芯较薄的时候选择冲单坑(
4、下图左),在电芯较厚的时候选择冲双坑(下图右),因为一边的变形量太大会突破铝塑膜的变形极限而导致破裂。有时候根据设计的需要,会在气袋的位置再冲一个小坑,以扩大气袋的体积。顶侧封工序,顶侧封工序是软包锂离子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。首先要把卷绕好的卷芯放到冲好的坑里,然后沿虚线位置将包装膜对折,如下图所示。下面这种图是铝塑膜装入卷芯后,需要封装的几个位置,包括顶封区、侧封区、一封区与二封区。下面分别进行介绍。把卷芯放到坑中之后,就把整个铝塑膜可以放到夹具中,在顶侧封机里进行顶封与侧封了。顶侧封机是这样子的:图中这种型号的顶侧封机带四个夹具,左边那个工位是顶封,右
5、边那个工位是侧封。那两块黄色的金属是上封头,下面还有一个下封头,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,这样就封装OK了。还是主要来说说顶封,顶封区域的示意图如下图所示。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。极耳胶具体的结构我不是很清楚,希望有懂行的人来补充。我只知道它也有PP的成本,也就是说在加热时能够熔化黏结。在极耳位的封装见下图中圆圈部分所示。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。注液、预封工序,软包电芯在顶
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