软包锂电池铝塑复合膜凹模模具图
软包设计(极耳外面)
压实 1.6
1.58
1.45 1.55
TC-E218 LB-3430C
材料配方 正极
负极
:
LiMnO2 正极活性物 Super-p
KS-6
PVDF
C
CMC
SBR
Super-p
宽度
A
B
:
0
100
1.25
1.25
2.50
100
2.00
2.50
1.00
9.0
正极尺寸
C
D
E
F
<2
0
G
H
I
J
宽度
A
0
注液量 (g)
0.35
铜铝箔规格
铝箔
铜箔
小机
大机
小机
大机
385
478
353
478
正极 (μm)
负极 (μm)
122.7
126.0
极片重量
铜铝箔
克比容量
正极敷料
负极敷料
正极活性物 负极活性物
铝箔密度 (g/dm²)
铜箔密度 (g/dm²)
铝箔厚度 (μm)
铜箔厚度 (μm)
正极 (mAh/g)
负极 (mAh/g)
0.52
0.26
0.49
0.24
0.45
0.89
16
10
142
320
X=U-2（t+δ）（n+1)-0.16+0.39
U---压扁后芯子宽度
22 24.7
2.1
24.1
295.1
+
t---极片辊压后厚度
软包装锂电池壳体探伤技术浅析
软包装锂电池壳体探伤技术浅析摘要：聚合物软包装锂离子电池铝塑复合膜在电池的制造过程中起着至关重要的作用，不但保证电池内部系统的稳定，也防止外界水分的介入，是电池质量安全的保障，壳体的明显的缺陷通过外观的目测进行识别，而一些微观的破损，则需要一定探伤检测技术来完成，本文对锂电池壳体探伤检测技术进行简要总结与分析，对壳体探伤检测有应用意义。
关键词：铝塑膜，壳体，尼龙层，铝层，CPP层，VOC测试，正压吸附，壳电压检测1前言铝塑膜是聚合物软包装锂电池的重要组成部分，铝塑膜成分主要是尼龙层、铝层、CPP层，铝塑膜铝层可以有效阻止空气中水分的渗透，维持电芯内部的环境，具有一定的厚度强度,能够防止外部对电芯的冲击损伤。
铝塑膜作为软包锂电池的外装部材，它的完好与否关系到电池的质量安全，对锂电池的性能有重大影响，壳体探伤检测技术显得尤为重要。
2聚合物软包装锂电池壳体制程状态2.1壳体零部件状态铝塑膜需要通过冲压成型机冲压将铝塑膜加工为特定尺寸封装壳体。
冲压过程，铝塑膜成型的壳体位置会被冲深拉伸，铝塑膜冲深后需要满足壳体各个角部的铝层厚度不能低于原铝层厚度的一定比例之下，否则在电池使用过程中有可能造成铝层破损，严重影响电池性能与安全。
作为风险管控点，铝塑膜壳体冲压成型机调试以及量产线生产均需要定时检测坑体角部残余铝层厚度。
冲壳壳体铝层厚度值分布在标准要求范围内。
铝塑壳体在冲壳拉伸过程中，最易造成CPP层的断裂，在电池装配后，会造成壳体铝层在内部与电池导通，铝层被电解液腐蚀导致电池破损，出现质量问题。
2.2壳体成品状态铝塑膜经冲压成型的壳体合格后，将完成卷芯入壳，然后将铝塑膜按照工艺要求在一定高温和一定压力下进行封装，将两个CPP层胶体进行融合。
经过制程后工序，对封装融合边进行折边，完成电池制作，达到成品状态。
封装后，封装边界CPP溶解量会影响到铝塑CPP层的完好性，而折边过程的工艺控制会影响壳体CPP层的损伤与否，如形成损伤，同样会导致上述质量问题。
多层塑料铝箔复合膜(铝塑复合膜)
多层塑料铝箔复合膜(铝塑复合膜)液态软包装锂离子电池采用同聚合物锂离子电池相类似的铝塑复合膜作为电池的外壳，取代一般锂离子电池的钢制或铝制外壳。
这种铝塑复合膜大致可以分为三层：内层为粘结层，多采用聚乙烯或聚丙烯材料，起封口粘结作用；中间层为铝箔，能够防止电池外部水汽的渗入，同时防止内部电解液的渗出；外层为保护层，多采用高熔点的聚酯或尼龙材料，有很强的机械性能，防止外力对电池的损伤，起保护电池的作用。
这种包装膜价格便宜，制作成本低，作为电池壳制作工艺简单方便，这样既降低了电池成本又简化了工艺过程。
高质量的铝塑复合膜的研制和开发是液态软包装锂离子电池这一高新技术产品研制成功的关键。
作为液态软包装锂离子电池的外壳，该铝塑复合膜不再仅仅是电池的简单外包装，而且是构成液态软包装锂离子电池的一个不可缺少的重要组成部分。
如果对这种软包装材料的重要性认识不够，将很不利于软包装电池的设计和开发。
它在液态软包装锂离子电池的研制中有如此重要的地位，说明该产品有高的技术含量，在设计、制造及其应用上都和普通的复合包装材料在性能上有质的差别。
到目前为止，国际上仍没有一家公司的该项目产品能够完全满足液态软包装锂离子电池对该产品的综合技术要求。
国内外各生产厂正抓紧对自己的产品进行不断改良，铝塑复合膜的生产技术也正处于不断研究发展之中。
2.1.2 液态软包装锂离子电池对铝塑复合膜的一般要求1、具有极好的热封合性整个电池外壳的成型是靠铝塑复合膜的热封来实现的，这就要求铝塑复合膜内层热封性能良好，有足够的剥离强度，而且热封接缝处耐电解液的浸泡能力良好。
一般要求内膜被电解液浸泡渗透到封口（在大约 12 天）时，封口强度大于40N/15mm。
锂离子电池对高温也很敏感，一般使用温度低于 60℃，要求软包装材料在热封强度足够的情况下，热封温度越低越好。
就一般而言，热封温度应不高于150℃，采用更高的热封温度时，必须采用适当的边缘降温措施，以防止热封时的传导和辐射对电池起破坏作用。
汽车设计-新能源汽车动力电池(PACK)的设计
扰。另一方面，空间的各种电磁波也会感应到电路中，对电路造成干扰。电磁屏蔽的作用是切断电磁波 的传播途径，从而消除干扰。在解决电磁干扰问题的诸多手段中，电磁屏蔽是最基本和有效的。
3.等电位连接 （1）等电位连接的作用
汽车设计
2020/10/15
28
汽车设计
电池热管理方式：
1）没有热管理系统，也就是不刻意让电池散热，采用自然降温的方式，比如Leaf电动车。 2）采用风冷：主要有通过电池包内循环降温散热和通过外部风扇通风降温，其中前者占绝大部分，后 者比较少。 3）水冷或者别的液体介质降温
1.水冷系统：通过水泵将吸收热量后的液体抽到外 部散热后再导回到内部
5、并联电池组的总内阻
R R0
01
n
R01为单个电池的内阻，n为并联电池的个数
2020/10/15
10
汽车设计
图例
优点
ห้องสมุดไป่ตู้
缺点
应用范围
1.若电芯较大，直
先 并 后 串
并联电芯当做一个 电芯，监控构架简 单，BMS管理通道 少，成本低。
接并联工艺可能导 致电芯间不均流； 2.若电芯较大，并 联点很多，并联电 流大，过流能力不
2.风冷系统：通过温度监测点的温度实时调节风扇 的转速
由水泵、散热器、冷却风扇、节温器、补偿 水桶、发动机机体和气缸盖中的水套以及其 他附属装置等组成。
2020/10/15
29 电池热管理方式：
2020/10/15
30 防水设计：
汽车设计
2020/10/15
31 防水设计：
软包装电池生产工艺图
1.电芯结构示意图
圆柱电芯结构示意图（18650、14650、17490、、21700、26650） 方形锂电芯结构示意图（铝壳或钢壳方形电池）
软包电芯结构示意图（铝塑壳电池）
电芯特性对比分析
1.电池形状：方形锂电池可以任意大小，所以是圆柱电池不能比的。
2.倍率特性：圆柱形锂电池焊接多极耳的工艺限制，所以倍率特性稍差于方形多极耳方案
3.放电平台：采用相同的正极材料、负极材料、电解液所以理论上放电平台是一致的，但是方形电池内阻稍占优势，所以放电平台稍微高一点。
4.产品质量：圆柱锂电池工艺非常成熟，极片公有二次分切缺陷机率低，且卷绕工艺较叠片工艺成熟度及自动化程度都要高叠片工艺目前还在采用半手工方式，所以对于电池的品质存在不利影响。
5.极耳焊接：圆柱锂电池极耳较方形锂电池更易焊接，方形电池易产生虚焊影响电池品质。
6.PACK 成组：圆形电池相对具有更易用特点，所以PACK 方案简单，散热效果好，方形电池PACK 时要解决好散热的问题。
7.结构特点：方形电池边角处化学活性能较差，长期使用电池性能下降较为明显。
2.电池生产工艺流程（软包锂离子电池）
工艺流程图:
热压 二次真空封口。
软包锂离子电池铝塑膜的热封性能研究
文章编号：１００１－９７３１（２０１９）０７－０７１１５－０５软包锂离子电池铝塑膜的热封性能研究＊吕尚书１，２（１．重庆工商大学制造装备机构设计与控制重庆市重点实验室，重庆４０００２０；２．重庆工商大学机械工程学院，重庆４０００２０）摘 要： 选取４０μｍ流延聚丙烯热封层铝塑膜（１＃样品）、８０μｍ流延聚丙烯热封层铝塑膜（２＃样品）和８０μｍ接枝改性ＰＰ热封层铝塑膜（３＃样品）作为研究对象，在不同热封温度、热封时间、热封压力、热封层厚度和热封层种类的条件下，对３种不同软包锂离子电池铝塑膜进行热封研究。
利用万能试验机和扫描电镜等，对３种不同铝塑膜的热封强度和热封结合界面进行分析。
结果表明，３种不同铝塑膜的最佳热封工艺均为热封温度为２３０℃，热封时间为１２ｓ，热封压力为１．０ＭＰａ。
１＃样品的热封强度最高仅为９８．９Ｎ／１５ｍｍ；３＃样品的热封强度最高为１１４．３Ｎ／１５ｍｍ；２＃样品的热封强度最高可达１４４．４Ｎ／１５ｍｍ。
在０．５～１．０ＭＰａ的范围内，热封压力对铝塑膜热封强度的影响不显著，热封温度和热封时间成为影响样品热封强度的主要因素。
在相同的热封条件下，ＣＰＰ热封层的热封效果要明显好于ＰＰ－ｇ－ＰＧＭＡ热封层。
热封剥离失效界面的研究表明，剥离实验失效模式为界面破坏和剥离破坏两种破坏模式并存，ＣＰＰ与铝箔间的界面没有紧密机械啮合，如果对铝箔进行表面处理，增加铝箔与ＣＰＰ间的机械结合力，可能会成为提高铝塑膜热封强度的有效手段之一。
关键词： 铝塑膜；热封温度；热封时间；热封强度中图分类号： ＴＭ９１１文献标识码：Ａ ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００１－９７３１．２０１９．０７．０２１０ 引 言铝塑复合薄膜是包装、建筑和冷却领域的常用功能材料，现已应用于软包锂离子电池领域（ＬＩＢ）［１－３］。
锂离子电池是一种可以充放电到负载中并多次循环使用的电池。
它由一个或多个电化学电池组成，是许多便携式电信设备的基本电源。
软包装锂电池铝塑膜各向异性及应力模型研究
第45卷 第7期 包 装 工 程2024年4月PACKAGING ENGINEERING ·267·收稿日期：2024-01-29基金项目：中铝科技发展基金资助项目（2018KJZD01） 软包装锂电池铝塑膜各向异性及应力模型研究张灵新1，陈伟2*，李小许1，王秀宾2，李昂1，杜金全1，白万真1（1.中铝河南洛阳铝箔有限公司，河南 洛阳 471000； 2.中铝材料应用研究院有限公司苏州分公司，江苏 苏州 215000）摘要：目的 研究铝塑膜的性能各向异性，并构建其与各层基材性能关系的数学模型。
方法 通过拉伸试验系统研究铝塑膜各层基材的各向异性特征及应力应变行为，采用层状复合材料的混合定律，构建铝塑膜的强度与基材强度的关系模型。
结果 聚丙烯膜强度各向异性指数最低为1.5，尼龙膜延伸率各向异性指数最低为−0.8，铝箔的强度和延伸率各向异性指数分别为4.0和−8.7，铝塑膜复合膜的强度和延伸率各向异性指数与铝箔接近，是影响铝塑膜各向异性的关键基材。
结论 基于混合定律采用线性回归分析方法构建的铝塑膜应力模型与实际测试结果吻合良好，在工程领域可以用作铝塑膜基材选型的参考。
关键词：锂电池；铝塑膜；各向异性；混合定律；应力模型中图分类号：TB333 文献标志码：A 文章编号：1001-3563(2024)07-0267-07 DOI ：10.19554/ki.1001-3563.2024.07.033Anisotropy and Stress Model of Aluminum-plastic Films for Soft EncapsulatedLithium-ion BatteriesZHANG Lingxin 1, CHEN Wei 2*, LI Xiaoxu 1, WANG Xiubin 2, LI Ang 1, DU Jinquan 1, BAI Wanzhen 1(1. Chinalco Henan Luoyang Aluminum Foil Co., Ltd., Henan Luoyang 471000, China;2. Chinalco Materials Application Research Institute Co., Ltd., Suzhou Branch, Jiangsu Suzhou 215000, China) ABSTRACT: The work aims to study the performance anisotropy of aluminum-plastic films and construct a mathematical model for strength of films with that of the substrate. The anisotropic characteristics and stress-strain behavior of each layer of aluminum-plastic film substrates were studied by tensile test. Based on the mixing law of laminated composites, the relationship model between the strength of aluminum-plastic films and the strength of substrates was constructed. The results showed that the lowest anisotropy index of strength of polypropylene films was 1.5, the lowest anisotropy index of elongation of nylon films was −0.8, and the anisotropy index of strength and elongation of aluminum foils were 4.0 and −8.7, respectively. Moreover, the anisotropy index of strength and elongation of aluminum-plastic laminated composite films was close to that of aluminum foils, which was the key substrate affecting the anisotropy of aluminum-plastic films. The stress model of aluminum-plastic films constructed based on the mixing law and linear regression analysis method is in good agreement with the actual results, indicating that it can be used as a reference for the selection of aluminum-plastic film substrates in the engineering field.KEY WORDS: lithium battery; aluminum-plastic film; anisotropy; mixture law; stress model铝塑复合膜对软包装锂电池的安全性和可靠性至关重要[1]。
锂离子电芯生产过程工艺流程图--
电芯入包 装膜
一次短 路检测
卷芯平压Leabharlann 外观 检查卷芯卷绕
折边
方形
真空吸液
图 例 附 号 说 明
编制 日期
真空预封
需用原 材料
检验工序
暂存等 待工序
常温 搁置
预充化成
测电压
高温 静置
热压
操作工序
操作并检 验工序
贮存工序
成品入库/ 成品出货
成品包装
外观 检查
审核 日期
真空热封
二次热封
切边
正负极转 镍、贴胶纸
称重 配片 抽检有偏重时 抽检无异常时
负极 耳
称重 配片 抽检有偏轻时
抽检无异常时
铝塑 膜
铝塑膜 成型
正极耳 裁切
正极焊 正极耳
负极耳 裁切
负极焊 负极耳
正极除尘
高温 胶带
正极耳 位包胶
负极除尘
高温 胶带
负极耳 位包胶
隔膜
隔膜裁切
注电解液
注液前真 空烘烤
气袋扩口
外观检查
贴保护膜
二次短路 测试
侧封
顶封
二次软包装锂离子电池生产过程工艺流程图
正极 原料
粉料烘烤
正极配料
铝箔 正极涂布
负极 原料
粉料烘烤
NG 测含 水量
负极配料
铜箔 负极涂布
正极段 切大片
正极连 续辊压
负极段 切大片
负极连 续辊压
正极辊 压大片
正极段 切大片
负极辊 压大片
负极段 切大片
正极小 片分切
负极小 片分切
外观检查 外观检查
正极 耳
弧形
NG 分容复测