一、软包电芯介绍
电芯外包装使用铝塑膜作为包装材料的电芯;软包电芯采用热封装技术。
二、铝塑复合膜
铝塑复合膜也叫铝塑包装膜(简称铝塑膜),铝塑膜属于复合材料,由三层构成:尼龙层、AL层与PP层。三层各有特性。
尼龙层保证铝塑膜的外形,保证在制造成锂电子电池之前,膜不会发生变形,也起保护AL的作用。Al层就是一层金属AL构成,保证铝塑膜骨架层。其作用是防止水的渗入。锂离子电池怕水份侵入,电池正负极片含水量都在ppm级。尼龙不防水,无法起到保护作用。而金属Al在室温下会与空气中的氧气反应生成致密氧化膜,导致水气无法渗入,保护电池内部。另外Al层在铝塑膜成型提供冲坑可塑性。PP层是聚炳烯高分子材料,这种材料特性是在100℃温度下会发生熔化,并且具有黏性。所以电池的热封主要靠就是PP层在封头加热作用下熔化粘在一起,然后移去封头,降温可固化粘结。此外PP不会被电芯内部电解液溶解、溶胀等,是电芯内部环境直接保护和绝缘作用,可有效阻止电解液等与Al接触,避免其腐蚀。
三、干法和热法铝塑膜对比
铝塑膜根据制造工艺不同分为干法和湿法两种,干法工艺为在PP和铝层中间直接加粘结剂直接复合,采用绝缘粘结剂,无需高温处理帮防短路性能要好于热法工艺。且粘结剂本身延展性要好于PP层,不需要高温处理不影响成型。热法工艺是铝层和CPP层之前用MPP粘结,在一定温度下热压合成。高温下MPP中范德华力被破坏、老化、抗短路性能会急剧下降。同时,由于其分子结构被破坏,导致韧性降低,成型过程中容易破裂。下图为干法和热法结构对比。
3.1 性能对比
(1)干法的优势在于冲深成型性能,防止短路性能,外观(杂质、针孔、鱼眼少),裁剪性能好。另外防电解液和隔水性良好。
(2)热法优势在于耐电解液和隔水性方面,其冲坑深成型性能差,防短路性能差,外观差,裁剪性能差
3.2 制造方法对比
(1)干法膜:采用CPP熔融温度一般比热封高,约162℃。Al和CPP之间用粘结剂粘合,直接压合而成。
(2)热法膜:热法的CPP一般采用较低的熔点CPP,其熔融温度在140℃左右。Al和CPP间用MPP粘结,然后再缓慢升温升压条件热合成,制作过程过。并且由于长时间高温烘烤作用使Al脆化,导致冲深性能降低。
注:两款铝塑膜CPP熔融温度存在较大差异,所以干法封装温度一般比热法温度高10-15℃。
四、铝塑膜成型工序
软包电池可根据客户需求设计成任意形状和尺寸型号,娄外形尺寸设计好后,需开相应的模具让铝塑膜冲压成型。此成型工序也作冲坑。简单说,就是模具在压力作用下,在铝塑膜上冲出一个能够装卷芯的坑。如下示意图
铝塑膜冲好并裁剪成型后,一般称为Pocket袋。一般在电芯较薄时候选择冲单坑,在电芯较厚时候选冲双坑,因为一边变形量太大会突破铝塑膜变形极限而导致破裂。