無(wú)論是在數(shù)碼還是在動(dòng)力應(yīng)用市場(chǎng),軟包電池都在成為非常重要的一個(gè)技術(shù)路線。
軟包電芯,其實(shí)就是使用了鋁塑包裝膜作為包裝材料的電芯。相對(duì)來(lái)說(shuō),鋰離子電池的包裝分為兩大類(lèi),一類(lèi)是軟包電芯,一類(lèi)是金屬外殼電芯。金屬外殼電芯又包括了鋼殼與鋁殼等等,近年來(lái)由于特殊需要有的電芯采用塑料外殼的,也可以劃為此類(lèi)。
二者的差別除了外殼材料不同,決定了其封裝方式也不同。軟包電芯采用的是熱封裝,而金屬外殼電芯一般采用焊接(激光焊)。軟包電芯可以采用熱封裝的原因是其使用了鋁塑包裝膜這種材料。
鋁塑包裝膜
鋁塑包裝膜(簡(jiǎn)稱(chēng)鋁塑膜)的構(gòu)成見(jiàn)圖,其截面上來(lái)看有三層構(gòu)成:尼龍層、Al層與PP層。
三層各有各的作用,首先尼龍層是保證了鋁塑膜的外形,保證在制造成鋰離子電池之前,膜不會(huì)發(fā)生變形。
Al層就是一層金屬Al構(gòu)成,其作用是防止水的滲入。鋰離子電池很怕水,一般要求極片含水量都在PPM級(jí),所以包裝膜一定能夠擋住水氣的滲入。尼龍不防水,無(wú)法起到保護(hù)作用。而金屬Al在室溫下會(huì)與空氣中的氧反應(yīng)生成一層致密的氧化膜,導(dǎo)致水氣無(wú)法滲入,保護(hù)了電芯的內(nèi)部。Al層在鋁塑膜成型的時(shí)候還提供了沖坑的塑性,這個(gè)詳見(jiàn)第3點(diǎn)。
PP是聚丙烯的縮寫(xiě),這種材料的特性是在一百多攝氏度的溫度下會(huì)發(fā)生熔化,并且具有黏性。所以電池的熱封裝主要靠的就是PP層在封頭加熱的作用下熔化黏合在一起,然后封頭撤去,降溫就固化黏結(jié)了。
鋁塑膜看上去很簡(jiǎn)單,實(shí)際做起來(lái),如何把三層材料均勻地、牢固地結(jié)合在一起也不是那么容易的事。很遺憾的是,現(xiàn)在質(zhì)量好的鋁塑膜基本上都是日本進(jìn)口的,國(guó)產(chǎn)的不是沒(méi)有,但質(zhì)量還有待改進(jìn)。
鋁塑膜成型工序
軟包電芯可以根據(jù)客戶的需求設(shè)計(jì)成不同的尺寸,當(dāng)外形尺寸設(shè)計(jì)好后,就需要開(kāi)具相應(yīng)的模具,使鋁塑膜成型。成型工序也叫作沖坑(其實(shí)個(gè)人覺(jué)得應(yīng)該是“銃坑”,但大家都這么寫(xiě)就隨俗吧),顧名思義,就是用成型模具在加熱的情況下,在鋁塑膜上沖出一個(gè)能夠裝卷芯的坑,具體的見(jiàn)下圖。
鋁塑膜沖好并裁剪成型后,一般稱(chēng)為Pocket袋,見(jiàn)下圖所示。一般在電芯較薄的時(shí)候選擇沖單坑(下圖左),在電芯較厚的時(shí)候選擇沖雙坑(下圖右),因?yàn)橐贿叺淖冃瘟刻髸?huì)突破鋁塑膜的變形極限而導(dǎo)致破裂。
有時(shí)候根據(jù)設(shè)計(jì)的需要,會(huì)在氣袋的位置再?zèng)_一個(gè)小坑,以擴(kuò)大氣袋的體積。