一、軟包電芯介紹

電芯外包裝使用鋁塑膜作為包裝材料的電芯；軟包電芯采用熱封裝技術(shù)。

二、鋁塑膜介紹

鋁塑膜需具有高阻隔性、良好的成型性、耐電解液性能；產(chǎn)品以外觀分銀膜或黑膜兩類。產(chǎn)品結(jié)構(gòu)如下所示

三、鋁塑膜國家標(biāo)準(zhǔn)

四、檢測方法

4.1 剝離強(qiáng)度（AL/CPP）

取寬15mm、長200mm長條形樣，以200mm/min速度測試剝離力度。

4.2 電解液浸泡剝離強(qiáng)度

取寬15mm、長200mm的樣品放入電解液中，恒溫85℃，測試AL層與PP層的復(fù)合強(qiáng)度。(標(biāo)準(zhǔn)電解液EC:DEC:DMC=1:1:1，LiPF61mol/L)

4.3 二封強(qiáng)度

取寬100mm、長150mm樣品封裝成袋子，注入3g電解液，85℃恒溫恒濕72h，倒出電解液封裝（壓力0.4-0.6MPa，溫度180℃，時(shí)間4-5s）測試熱封強(qiáng)度。

4.4 沖坑

樣品（170mm*110mm）以不同深度成型（97mm*55mm），觀察樣品是否有破裂、凹槽、起麻點(diǎn)、分層現(xiàn)象。成型沖深度≥7mm。

4.5 水浴

將樣品在沖坑機(jī)上沖坑后，放入溫度60℃的恒溫水浴，拿出來檢測是否破裂、凹槽、起麻點(diǎn)、分層現(xiàn)象

五、鋁塑復(fù)合膜

鋁塑復(fù)合膜也叫鋁塑包裝膜（簡稱鋁塑膜），鋁塑膜屬于復(fù)合材料，由三層構(gòu)成：尼龍層、AL層與PP層。三層各有特性。

尼龍層保證鋁塑膜的外形，保證在制造成鋰電子電池之前，膜不會(huì)發(fā)生變形，也起保護(hù)AL的作用。

Al層就是一層金屬AL構(gòu)成，保證鋁塑膜骨架層。其作用是防止水的滲入。鋰離子電池怕水份侵入，電池正負(fù)極片含水量都在ppm級。尼龍不防水，無法起到保護(hù)作用。而金屬Al在室溫下會(huì)與空氣中的氧氣反應(yīng)生成致密氧化膜，導(dǎo)致水氣無法滲入，保護(hù)電池內(nèi)部。另外Al層在鋁塑膜成型提供沖坑可塑性。

PP層是聚炳烯高分子材料，這種材料特性是在100℃溫度下會(huì)發(fā)生熔化，并且具有黏性。所以電池的熱封主要靠就是PP層在封頭加熱作用下熔化粘在一起，然后移去封頭，降溫可固化粘結(jié)。此外PP不會(huì)被電芯內(nèi)部電解液溶解、溶脹等，是電芯內(nèi)部環(huán)境直接保護(hù)和絕緣作用，可有效阻止電解液等與Al接觸，避免其腐蝕。

六、干法和熱法鋁塑膜對比

鋁塑膜根據(jù)制造工藝不同分為干法和濕法兩種，干法工藝為在PP和鋁層中間直接加粘結(jié)劑直接復(fù)合，采用絕緣粘結(jié)劑，無需高溫處理幫防短路性能要好于熱法工藝。且粘結(jié)劑本身延展性要好于PP層，不需要高溫處理不影響成型。熱法工藝是鋁層和CPP層之前用MPP粘結(jié)，在一定溫度下熱壓合成。高溫下MPP中范德華力被破壞、老化、抗短路性能會(huì)急劇下降。同時(shí)，由于其分子結(jié)構(gòu)被破壞，導(dǎo)致韌性降低，成型過程中容易破裂。下圖為干法和熱法結(jié)構(gòu)對比。

6.1 性能對比

（1）干法的優(yōu)勢在于沖深成型性能，防止短路性能，外觀（雜質(zhì)、針孔、魚眼少），裁剪性能好。另外防電解液和隔水性良好。

（2）熱法優(yōu)勢在于耐電解液和隔水性方面，其沖坑深成型性能差，防短路性能差，外觀差，裁剪性能差

6.2 制造方法對比

（1）干法膜：采用CPP熔融溫度一般比熱封高，約162℃。Al和CPP之間用粘結(jié)劑粘合，直接壓合而成。

（2）熱法膜：熱法的CPP一般采用較低的熔點(diǎn)CPP，其熔融溫度在140℃左右。Al和CPP間用MPP粘結(jié)，然后再緩慢升溫升壓條件熱合成，制作過程過。并且由于長時(shí)間高溫烘烤作用使Al脆化，導(dǎo)致沖深性能降低。

注：兩款鋁塑膜CPP熔融溫度存在較大差異，所以干法封裝溫度一般比熱法溫度高10-15℃。

七、鋁塑膜成型工序

軟包電池可根據(jù)客戶需求設(shè)計(jì)成任意形狀和尺寸型號，婁外形尺寸設(shè)計(jì)好后，需開相應(yīng)的模具讓鋁塑膜沖壓成型。此成型工序也作沖坑。簡單說，就是模具在壓力作用下，在鋁塑膜上沖出一個(gè)能夠裝卷芯的坑。如下示意圖

鋁塑膜沖好并裁剪成型后，一般稱為Pocket袋。一般在電芯較薄時(shí)候選擇沖單坑，在電芯較厚時(shí)候選沖雙坑，因?yàn)橐贿呑冃瘟刻髸?huì)突破鋁塑膜變形極限而導(dǎo)致破裂。

八、軟包電池頂封和側(cè)封工序

頂/側(cè)封是軟包電池的第一道封裝工序。頂/側(cè)封實(shí)際包含兩個(gè)工序，頂封和側(cè)封。首先要把卷繞好的卷芯放到?jīng)_坑里，然后沿虛線位置將包裝膜對折，如下示意圖。

封裝效果如下所示，CPP殘存70-80%為最佳，如下示意圖。

下圖為鋁塑膜裝入卷芯后，需要封裝的幾個(gè)位置，其中包括頂封、側(cè)封、一封區(qū)和二封區(qū)，下如示意圖

（1）把卷芯放到殼中，將頂封對齊后，將其放到夾具中，在頂側(cè)封機(jī)里進(jìn)行頂封與側(cè)封。

（2）頂側(cè)封機(jī)一般有4個(gè)夾具，左邊是頂封、右邊是側(cè)封。封裝時(shí)兩個(gè)封頭溫度（硬封在180-190℃），壓力0.3-0.5Mpa，時(shí)間3-5s，上下封頭壓合在鋁塑膜上，鋁塑膜的PP層在溫度壓力時(shí)間作用下就熔化粘合在一起，完成頂側(cè)封工序。

（3）側(cè)封簡單，直接將PP層與PP層粘合，需要控制封印厚度。

（4）頂封是軟包較難的一個(gè)制造工藝，許多電芯漏液情況主要發(fā)生在頂封工序。頂封區(qū)域顯示，頂封主要是封信極耳，極耳是由極耳膠與金屬組裝成，極耳也是通過極耳膠與鋁塑膜PP層粘合的。

（5）極耳膠和鋁塑膜PP熔化粘合，冷卻固化形成封裝，需要控制封印厚度以免頂封漏液。

九、軟包電池頂封簡述

頂封分為硬封和軟封，依電池廠家工藝而定。

9.1 軟封工藝

軟封主要是封頭上有軟介質(zhì)，一般是下封頭采用硅膠材質(zhì)導(dǎo)熱進(jìn)行封裝。此工序簡單便捷，不用考慮極耳厚度就可以封裝，因?yàn)楣枘z條的熱傳導(dǎo)能力不能金屬封頭。因而在軟封頭一側(cè)實(shí)施溫度補(bǔ)償，一般溫度較硬封頭高10-15℃。軟封頭缺點(diǎn)就是封印不美觀，易造成電芯漏液

上封頭：銅（粘貼鐵氟龍）

下封頭：銅+硅膠條（下封頭放硅膠條厚度0.5-1mm和鐵氟龍）

9.2 硬封工藝

硬封直接上下封頭采用銅質(zhì)材質(zhì)傳熱，并開有極耳凹槽，具體槽深依不同規(guī)格型號極耳定。封頭的平整度對頂封至關(guān)重要。再者是對溫度、壓力、時(shí)間的控制，封印厚度控制是直觀檢測頂封效果的。

十、軟包常用極耳膠簡述

10.1 凸版單層白膠

熔點(diǎn)140℃，封裝溫度較窄，封裝難以控制，一般自動(dòng)化程度高的工廠使用。較適合硬封工藝。

10.2 凸版3層白膠

白膠結(jié)構(gòu)是多層薄膜共擠成，熱封層/高溫阻斷層/熱封層。熱封層與高溫阻斷層均屬于同物質(zhì)。即為CPP層通過改性得到PP層，與鋁塑膜CPP層相聚合，為同物質(zhì)，其熔點(diǎn)相同不分層。（缺點(diǎn)：純PP材質(zhì)熔點(diǎn)不高，160℃，導(dǎo)致其高溫阻斷層溫度較黑/黃膠低）

厚度：100um±10um

結(jié)構(gòu)：三層PP/CPP/PP

熔點(diǎn)：130-137℃ / 162-167℃ / 130-137℃

10.3 DNP黑膠

熱封PP/PET 或PEN / 熱封PP層，功能層和PP層為不同物質(zhì)復(fù)合，界面多，經(jīng)封裝或電解液浸泡易分層。其黑膠的熱封PP里面含有3種熔點(diǎn)不同物質(zhì)。黑色素：66℃，PE 105℃，PP 137℃,界面不穩(wěn)定。

厚度：72±10um，100±10um

結(jié)構(gòu)：三層 PP/ PEN/ PP

熔點(diǎn)：137℃/ 265℃/ 137℃

10.4 DNP黃膠

黃膠本質(zhì)上是黃膠的改良品，結(jié)構(gòu)與黑膠相同。熱封PP/無紡布 / 熱封PP，PP層為同種CPP改性PP層。主要是依靠功能層無紡布，在熱封過程中不流動(dòng)，且骨架層耐高溫，封裝溫度高，普遍使用。

厚度：100±10um

結(jié)構(gòu)：三層 PP/ 無紡布/ PP

熔點(diǎn)：130℃/300℃/ 130℃

綜上可知，黃膠極耳有分層影響，但黃膠極耳封裝條件比白膠容易調(diào)節(jié)，黃膠極耳功能層本身熔點(diǎn)300℃以上，所以熱封時(shí)好操作。黃膠不足表現(xiàn)以下3點(diǎn)

（1）極耳膠是由中間一層無紡布和表面兩層改性PP膠熱壓在一起的，有界面存在

（2）中間無紡布，水分會(huì)從無紡布中通過毛細(xì)管效應(yīng)滲透進(jìn)入電芯內(nèi)部，使電池氣脹

（3）無紡布易分層，熱壓效果不良，電芯使用時(shí)間或擱置時(shí)間過長容易造成漏液。

（4）DNP黑膠結(jié)構(gòu)中間功能層PEN膜，骨架溫度較高，封裝容易，易操作。但黑膠功能層PEN和PP為不同物質(zhì)復(fù)合，存在分層風(fēng)險(xiǎn)，商端客戶一般不采用此膠。

（5）三層結(jié)構(gòu)白膠表面兩層改性PP和中間層骨架PP共擠制得，不存在分層風(fēng)險(xiǎn)，高d客戶及動(dòng)力電芯一般采用此膠。

10.5 頂封溫度

鋁塑膜需要較好的封裝效果，較寬的封裝溫度。封裝溫度與鋁塑膜采用CPP材質(zhì)直接相關(guān)。

干法鋁塑膜推薦封裝溫度

硬封：溫度180-190℃，壓力0.3-0.5Mpa，時(shí)間3-5s

軟封：上封頭185-195℃，下封頭200-220℃，壓力0.3-0.5Mpa，時(shí)間3-5s

十一、軟包電池注液和預(yù)封工藝

軟包電池在頂側(cè)封后，需要做X-RAY檢查其卷芯平行度，然后干燥除水份。干燥后再進(jìn)行注液和預(yù)封工序。

電芯在側(cè)封完成之后，就只剩下氣袋一邊開口，就口就是用來注液的。注液完成后，需要馬上進(jìn)行氣袋預(yù)封，也叫作一封。一封原理與側(cè)封相同，一封完成后，電芯內(nèi)部就是與外部環(huán)境隔絕。后續(xù)進(jìn)行化成工序。化成過程中會(huì)產(chǎn)生氣體，氣體會(huì)流向氣袋。有些電芯廠會(huì)使用夾具化成，這樣氣體會(huì)被充是民擠到氣袋中，同時(shí)SEI界面也更佳。

在化成后有些電芯，特別是厚電芯，由于內(nèi)部應(yīng)力較大，可能會(huì)產(chǎn)生一定變形。所以有些電芯廠在化成后有夾具整形工序（冷熱壓工序），也叫夾具Baking(烘烤)。

十二、二封工藝

在化成過程中產(chǎn)生的氣體，我們要將氣體抽出再進(jìn)行第二次封裝。分2個(gè)工序，Degassing（排氣）與二封，還有后面一個(gè)剪氣袋工序，一般同時(shí)進(jìn)行。

二封時(shí)，首先由鍘刀將氣袋刺破，同時(shí)抽真空，這樣氣袋氣體與一部分電解液被抽出。然后馬上用二封封頭在二封區(qū)進(jìn)行封裝，保證電芯的氣密性。最后把封裝完的電芯剪去氣袋，一個(gè)軟包電芯基本成型。二封是鋰離子電池最后一道工序，因?yàn)槎膺吷箱X塑膜會(huì)殘留電解液，其在封裝時(shí)候溫度較側(cè)封邊高10-15℃。

注：二封邊沒封好易出現(xiàn)漏液脹氣等現(xiàn)象。

二封剪完氣袋需要進(jìn)行裁邊與折邊，就是將一封邊與二封邊裁到合適寬度，然后折疊，保證電芯不超標(biāo)準(zhǔn)。