隨著能量密度要求的不斷提高,各個制造商都在努力改善其產品參數,這主要是通過兩個方面的努力:一個是加強高比能陰極材料的開發,另一個是增加 電池單元容量,減少輔助結構如外殼中單體的比例。 另一半正在考慮改造軟包裝電池。 從當前主流電池廠積極承擔國家軟包裝電池研究項目可以看出。 軟包裝電池是最合適的動力電池技術路線嗎? 今天,我將梳理軟電池的某些方面,并預測動力電池的未來技術路線。
軟包裝電池的基本結構類似于圓柱體和正方形,它們都是正極,負極,隔板,絕緣材料,正極和負極接線片以及外殼。 軟包裝電池的唯一問題是鋁塑薄膜。
鋁塑膜的結構:最外層是尼龍層,中間是鋁箔,內層是熱封層,每一層 用粘合劑粘合。
要求鋁塑膜具有以下特性:極高的阻隔性能; 良好的熱封性能; 耐電解質和強酸腐蝕的材料; 良好的延展性,柔韌性和機械強度。
軟包裝電池的優點
軟包裝電池,鋁塑膜具有很大的變形空間,并且在失控時不會像鋼殼鋁殼電池那樣爆炸 ; 外殼是一層鋁塑膜,重量輕,不活動部分所占比例小,軟包裝電池比相同容量的鋼電池輕40%,比鋁電池輕20%; 與相同尺寸規格相比,容量更大的軟包裝電池鋼制外殼電池的容量比相同規格尺寸的容量高10-15%,比鋁外殼電池的容量高5-10%; 外殼的強度低,并且在循環過程中對內部結構的機械應力較小,這有利于循環壽命(當然(在沒有額外應力的情況下進行組設計的情況下);極耳的位置
外殼強度低,對成組技術的依賴性強;與繞組相比 生產方法中,疊層的生產效率相對較低;
軟包裝電池的一般生產過程
由于外殼是鋁塑膜,因此其生產過程不同于其他兩種 商用電池的某些方面,例如鋁塑膜的包裝過程,例如成型過程中的成型過程
鋁塑膜的形成過程 ,所以 ft pack電池可根據客戶需求設計成不同尺寸英寸,設計外部尺寸時,需要打開相應的模具來制作鋁塑膜。 顧名思義,該成型過程也稱為沖壓,它是使用成型模具加熱鋁塑料薄膜上的凹坑,該凹坑可以裝載芯子。
有時,根據設計需要,會在安全氣囊的位置打一個小坑,以擴大安全氣囊的體積。
頂部密封工藝,頂部密封工藝是軟包裝鋰離子電池的首個包裝工藝。 頂部密封實際上包括兩個過程,頂部密封和側面密封。 首先,將纏繞的芯子放入打孔的凹處,然后沿著虛線將包裝膜對折,如下圖所示。
將型芯放置在凹坑中后,可以將整個鋁塑膜放入夾具中,并在頂部和側面密封機中進行頂部和側面密封。
這種類型的頂部封口機的型號有四個夾具,左邊的是頂部封口,右邊的是 側面密封。 兩塊黃色金屬是上頭,還有下頭。 兩個頭在包裝過程中具有一定的溫度(通常為180℃左右)。 當它們關閉時,將它們壓在鋁塑膜上。 薄膜的PP層熔化并粘在一起,因此包裝可以。
主要是頂部密封,頂部密封區域的示意圖如下所示。 頂部密封是用來密封接頭的,接頭是金屬的(陽極鋁,鎳陽極),如何用PP封裝? 這取決于極耳上極少部分的極耳膠完成。 我對果凍膠的具體結構不是很清楚。 我希望有知識的人可以添加它。 我只知道它也有PP的成本,這意味著它在加熱時會熔化并粘合。 極耳位置的包裝如下圖圓圈部分所示。 封裝過程中,將表耳膠中的PP和鋁塑料薄膜的PP層融化并結合起來,形成有效的封裝結構。
液體注入和預密封過程,在將軟包裝芯密封在頂部后,需要檢查X射線的芯平行度,然后 進入干燥室去除水蒸氣就去了。 當干燥室靜置一定時間后,進入液體注入和預密封程序。
通過上面的介紹,我們知道在密封電池的頂部之后,只有左側下安全氣囊側面有一個開口。 該開口用于液體注入。 液體注入完成后,必須預先密封氣囊的邊緣,也稱為字母。 封裝完成后,理論上將電池與外部環境完全隔離。 一個的封裝原理與頂部密封相同,因此在此不再贅述。
站立,成型和夾具成型的過程。 注射和一件完成后,首先需要放置細胞。 根據過程,將其分為高溫和常溫。 目的是使注入的電解質完全潤濕極靴。 然后可以使用電池來制造它。
形成的目的是在電極表面形成穩定的SEI膜,這等效于“激活”電池的過程。 在此過程中,會產生一定量的氣體,這就是為什么要為鋁塑膜保留一個安全氣囊的原因。 一些工廠的過程將使用固定裝置來形成,即將電芯夾在固定裝置中(有時為了簡單起見,使用玻璃板,然后使用鋼夾),然后形成機柜。 產生的氣體將被完全擠壓到一側。 在袋子中,形成后的電極界面也更好。
一些單元格,特別是厚的單元格,由于形成后內部應力較大,可能會發生某些變形。 因此,一些工廠在成型后會設置夾具成型過程,也稱為夾具烘烤。
剛才提到的第二次密封過程是在形成過程中會產生氣體,因此我們必須提取該氣體,然后再次對其進行封裝。 這里有些公司變成兩個過程:排氣和第二次密封,安全氣囊后面有一個過程,這里我將其稱為兩個密封。
在第二個密封圈中,首先用閘刀刺破安全氣囊,并同時抽真空,以便安全氣囊中的氣體和一小部分 電解液將被抽出。 然后,將兩個密封頭立即封裝在第二密封區域中,以確保電池的氣密性。 最后,將封裝的電池切斷到氣囊上,基本上形成軟包裝電池。 第二密封是鋰離子電池的最后包裝過程,其原理仍然與先前的熱包裝的原理相同,因此將不對其進行詳細描述。
【 形 成 過 程 】
中的壓力過程因為軟包裝電池采用鋁塑包裝結構,所以其外觀結構決定了極靴不能緊密排列,極靴之間容易產生間隙,并且在充電過程中會產生氣體。 電池的形成過程也很容易殘留在極靴之間,并且在隨后的密封中氣體無法完全排出,這會影響電池的性能,因此考慮在兩個電荷之間采用滾動過程來消除氣體 在極靴之間。
電池負極有很多死區 在底片中,電池的負極表面完整,未發現死區。 軟包裝電池將在形成過程中產生氣體,這將在形成過程中增加正極,隔板和負極之間的距離,從而阻礙鋰離子從正極片向負極的傳輸 片。 另外,氣體的存在也將阻礙電解質。與正極和負極的接觸使負極的局部潤濕性變差,并最終導致負極片上大量未反應的死區。
通過一個月前后的兩次電壓比較,發現展開和正確卷繞的電池之間的電壓差非常低,表明容量衰減非常低,并且滾動最大的電池 壓力,壓差A大的值表示容量衰減大,這可能是由于電池滾動的過大壓力引起的,從而導致隔板的局部穿刺,進而導致電池內部的微短路。這會導致容量衰減。
可以看出,在正確的時間施加適當的軋制壓力是軟袋成型過程中的獨特環節。
軟包裝鋰離子電池模塊通常采用堆疊方法形成模塊,并向堆疊電池施加一定的力 在模塊中進行壓縮。 作用主要是約束電池。 如果壓力太小,則電池與車身振動時很容易損壞。 如果太大,將會對電池壽命產生負面影響。 因此,在設計軟包裝鋰離子電池模塊的結構時,必須考慮對電池施加適當的壓力。 小的堆疊壓力可以防止各層分離,這有利于電池的長期使用壽命。 然而,由于循環鋰離子的損失,較大的壓力導致較大的容量衰減率。 另外,堆積壓力還會引起隔膜的局部變形和化學降解。 2當電池容量從0變為100%時,鋰電池的厚度將增加1.2%關于。 從這些研究結果來看,鋰電池的外部壓力會對電池的性能產生重大影響,因此在設計鋰電池模塊的結構時必須加以考慮。
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