1、聚合物鋰電池結構及PACK工藝培訓教材聚合物鋰電池結構及PACK工藝培訓教材目目 錄錄1. 電池特性及組成2. 電芯結構及組成電池裝配工藝流程關鍵工序介紹5. 電池PACK加工注意事項6. 電池外殼設計注意問題7. 電芯的包裝運輸防護一 電池特性及組成 電池：是將化學能轉化成電能的一種產品。1 電池常規指標： 1）標稱電壓： 2）容量： 3）內阻： 4）充電限制電壓： 5）充電保護電壓： 6）放電保護電壓： 充電模式：先以0.2C/1C電流恒流充電至4 .2V ，然后恒壓充至充電電流為0.01C止。 放電模式：以0.2C/1C電流恒流放電至2 .75V 或3V止。 7）短路保護： 8）外形尺寸

2、： 9）重量： 2 基本組成 1） 主要材料 三大部件：電芯、保護板、外殼 電芯： 為電池的核心部件。 主要功能、特點規格見電芯介紹資料或電芯規格書。 保護板：為保證電芯正常工作，用來對電芯提供保護功能的部件。 主要功能及特點祥見保護板介紹資料。 外 殼 ：根據使用要求制成不同外形和不同顏色。 主要成份為ABS+PC料。 2） 輔料 鎳 片：為電芯正極引出過度連接用。 雙面膠：固定電芯用。 美紋膠紙：對電芯或保護板起絕緣用。 高溫膠紙：對電芯或保護板起絕緣用。 插頭線、導線：根據客戶需要加配。一）電芯結構1 正極極片：將正極材料涂覆在鋁箔上，然后沖壓成型。2 負極極片：將負極材料涂覆在銅箔上，

3、然后沖壓成型。 正極極片 負極極片3 隔膜：放在正極極片與負極極片之間，隔膜的作用是將電池正負極隔 開，防止兩極直接短路。隔膜本身不導電，但電解質離子可 以通過。二 電芯結構特點正極材料負極材料鋁箔銅箔4 極耳：極耳的主要作用是將內部正負極的電能傳遞到外部電路。聚合物電 池極耳為正極為鋁帶、負極為鎳帶，考慮到與鋁塑包裝膜的密封， 故在密封處極耳上帶有一層極耳膠。同時由于正極鋁帶很容易斷裂， 故在加工、運輸、儲存、使用等過程中要特別注意防護。 為保證密封效果，極耳膠材質與包裝膜內層材質基本一致，主要是 PE類物質。 5 包裝膜： 聚合物電池采用鋁塑復合膜包裝，其至少分三層：中間層為鋁層， 起隔絕

4、水分作用；外層為膠層，起保護鋁不被外部環境氧化的作用； 內層為膠層，起密封并防止電解液腐蝕鋁層的作用。該鋁塑膜采取 沖壓成型，制成需要的外殼形狀。鋁塑膜包裝耐壓能力較金屬殼電 池要差得多，電池內部短路等很容易造成氣脹現象，嚴重者封口處 會開裂。也正因為此，采取鋁塑膜包裝的電池安全性能要優于金屬 殼類電池。 6 電解液：電解液在電池中作為能量傳遞的載體。鋰離子電池電壓高達 34.2V，因此，電解質只能用有機溶劑，而不能用水溶液電 解質（水的分解電壓為1.23V）。 鋰離子電池常用的鋰鹽有LiPF6、LiBF4、LiClO4，有機溶劑 有PC（碳酸丙烯酯）、EC（碳酸乙烯酯）、BC（碳酸丁烯 酯）

5、、DMC（二甲基碳酸酯）、DEC（二乙基碳酸酯）、 MEC（甲基乙烯碳酸酯）等。 用于鋰離子電池的電解液要有以下特點：電導率高、化學及 電化學穩定性高、可使用溫度范圍寬、安全性好、廉價等。 二）電芯結構平面示意圖隔膜三）TCL聚合物電芯結構示意圖正極極耳正極片負極片疊片工藝隔膜負極極耳鋁塑包裝膜PL-A425062PL-A393442PL-A415050五）電芯各類形狀圖梨形橢圓形圓形超薄形背包形普通形三三 電池電池PACK工藝流程工藝流程帶外殼產品帶外殼產品電芯正極加接鎳片(超聲波金屬焊)電芯兩極成型電芯與保護板連接(烙鐵錫焊)扣進外殼半成品檢測超聲波塑焊成品檢測包裝入庫不帶外殼產品不帶外殼

6、產品電芯正極加接鎳片(超聲波金屬焊)電芯兩極成型電芯與保護板連接(烙鐵錫焊)加導線或其它輔料加防護層(熱縮膜或包裝膜)成品檢測包裝入庫四四 關鍵加工工序介紹關鍵加工工序介紹1 1 超聲波金屬點焊超聲波金屬點焊機 金屬超聲波點焊機焊頭 金屬超聲波焊機 注意選擇適宜的焊接設備。 注意使用適當的焊接參數。 防止正極鋁帶過焊，否則易斷。 防止正極鋁帶焊接不牢，否則電池易斷電。 因電芯正極極耳為鋁帶，無法直接錫焊，故需加接鎳帶，通常采用超聲波金屬點焊方法：利用超聲波產生高頻振蕩使兩金屬片之間摩擦局部產生高熱，而溶合連接起來。頻率：20K35KHZ 時間約：0.*/S2 2、錫焊連接主要原理：利用烙鐵發熱

7、將焊錫絲熔化， 從而使錫料附著在被焊接部位， 冷卻后即連接起來。1）烙鐵分類：A內熱式和外熱式，內熱 式烙鐵升溫快。 B普通烙鐵、調溫烙鐵、防靜電恒溫 烙鐵。2）烙鐵功率：30W、35W 、40W、50W、55W、 60W、65W等。3）烙鐵溫度：根據焊錫面積和用錫量設定， 溫度太低不能迅速熔化錫線，影響 焊接速度，溫度太高，焊出的焊點 不光滑。烙鐵溫度一般設定在 360104）焊接姿態：大方自然、坐姿端正。5）焊接手法：有握筆法、直握法。6）焊接角度：握筆法焊接角度在30 60之間，最佳角度就是烙鐵尖與被焊 物體成45。7）焊錫成份：錫（Sn）6063%，鉛（Pb） 4037%，松香1.0%

8、1.2% 現有部分公司開始采用無鉛焊錫7） 焊接時間：3S8）方法：先放烙鐵于被焊部分，然后放 錫線于烙鐵頭與被焊部位的間隙。9）焊量：能包住被焊物體錫適量即可10）焊接質量：焊點光亮均勻，牢固， 無連錫，漏焊、無虛假焊、無氣孔、 不起層。焊點大小與接觸點錫量合適。 3 外殼超焊工藝及要求 1） 外殼的封裝連接一般采用超聲波塑料焊接方法。 2） 工作原理：利用超聲波產生高頻振蕩使上下外殼 之間摩擦，局部溫度劇升產生高熱，兩膠件之間 將產生材料之“塑流”,在壓力下固化，而形成均勻 熔接。 3）選用適宜的超聲波焊接機， 4）使用適宜的焊接參數： 功率因素：力速度，力有壓力（氣壓）、下降速度。 速率

9、有頻率和振幅，能量=功率時間 頻率：20KHZ 焊接時間、保壓時間 5）外殼和保護板的設計要注意特別注意尺寸配合，以防止超不到位或超不緊。 6）保護板 的厚度及元器件布置要充分考慮超聲波影響，以防止元器件被震松。 7）影響焊接效果有：塑膠材料、焊接設計、模具等。 8）超焊質量：無超傷、無熔膠、無超高，焊線均勻、熔接緊密，樣品在1m高處 跌至木板上，X、Y、Z面各跌一次（共六次）符合要求。錯誤方式正確方式避免電芯正負交叉重疊放置避免電芯正負交叉重疊放置 電芯不要放在導電物質或導電工具旁電芯不要放在導電物質或導電工具旁五 PACK加工需要注意的事項1 1 避避免免電電芯芯正正負負極極短短路路 折回

10、凹槽 貼膠固定 內折工藝如右圖所示：2 2 、正極鋁帶的保護正極鋁帶的保護由于鋁片本身所承受的拉力為1KG，所以加工時鋁片一般不允許獨自承受過大拉力； 鋁接鎳時，防止焊接過度或假焊，以免鋁帶焊接上鎳帶后達不到應該承受的拉力；在考慮鋁片較軟、薄，且易斷裂的情況下，為保證產品質量，鋁片接鎳帶時一般采用背折與內折工藝加工正極鋁帶，且加貼雙面膠以保護極耳不受外界拉力的影響；折回背面貼膠固定 使用背折工藝采用內折工藝焊接鎳帶時，彎折鋁片或鎳帶長度不可超出電芯凹槽長度，以免過長而受壓刺破絕緣膠與電芯包裝薄膜，從而使電芯漏液。如圖6為正確的鎳/鋁帶彎折長度圖7彎折長度過長，鎳帶頂到凹槽側壁，容易刺破電芯 3

11、 3、折疊正負極時注意長度折疊正負極時注意長度 嚴禁用尖銳之物刮擦其表面。應帶指套作業，避免劃傷電芯。避免用鑷子之類的利器接觸電芯表面，防止刺破電芯包裝而造成漏液。 4 4 、電芯外包裝膜保護電芯外包裝膜保護 5 5、電芯防沖擊保護電芯防沖擊保護在運輸、儲存、使用等過程中必需非常小心，電芯不能受擠壓，或受重物沖撞；組裝電池時應避免用力敲擊電芯周邊，防止電芯內部隔膜破裂造成微短乃至短路。6 6 、電芯裝配環境注意電芯裝配環境注意臺面清潔保持工作臺面的干凈，避免鎳帶、錫渣等其它異物刺破電芯。 7 7、極耳焊接時的防護極耳焊接或浸錫時間應盡可能短，一般在360、3秒以內。焊接時間不能過長，以免燙傷極

12、耳膠引起漏液。手上不宜帶戒指等裝飾物品。以免劃傷電芯。8 為保護極耳，焊接 前可先浸錫 。圖示持電芯浸錫姿勢容易引起短路 鋁帶和鎳帶分開單獨浸錫9、扣盒時注意扣盒時注意 電芯放入膠殼定位時，應注意熔接后的塑膠不會影響電芯的封邊；電芯應控制在塑膠殼內腔尺寸以內。電芯要放正。電芯不要遮住底殼焊線 10 10 電芯堆放與存放 電芯堆放要整齊，標識清楚，層次分明，堆放高度在20-30盒左右，應存放在比較干燥的地方。 堆放過高(70-80盒) 六 電池外殼設計時注意問題由于電芯的自身結構較為特殊，因此設計或使用時必須注意：必需充分考慮電芯的裝配空間，使電芯裝配后不能受擠壓。 注意外殼內空、電芯厚度、充電

13、膨脹厚度等尺寸1）電池外殼內腔必須平整，無毛刺；2）電池外殼的內腔長度:保證電芯裝配后前后有0.5mm以上的空間。（電芯頭部包括極耳膠+0.1mm的絕緣膠）3）電池外殼的內腔長度：保證電芯裝配后兩側有0.5mm以上的空間。4）電池的內腔高度：除去 電芯的厚度+雙面膠的厚度，有 0.2mm的空間。 如下圖所示 0.5mm 0.5mm2 電池外露金手指可考慮多種優化方式設計 由于TCL聚合物電芯較軟,包裝膜較薄，所以在設計電池的金手指時，應 避免金手指直擠壓電芯，以下是幾種金手指的設計方法：1) 底殼上開孔,端子孔穿過底殼和PCB,然后折彎焊接 端子穿過底殼優點：模具制造容易,可節約電池的內 腔空

14、間缺點：裝配較麻煩端子包在塑膠件里，露出一截以便連接PCB底殼背面2）端子通過注塑鑲嵌在底殼上優點：通過注塑加工把五金端子鑲嵌在底殼上是一種常用而有效的設計。 此種方式即能保證端子承受1.52.5公斤的壓力，又節省了內腔空間，同時解決了保護板擠壓電芯的可能性。缺點：模具制造精度要求高，成本高。焊接PCB3）直接以保護板的金手指作為外露端子。 優點：工藝簡單，加工方便，成本低。 是最常用的一種方法 缺點：對PCB板鍍金質量要求高。1） 底殼上鑲嵌金屬片 由于目前技術難度和塑膠特性,塑膠件最薄厚度為T=0.4MM,如果在底殼上掏空, 然后鑲上 的五金薄片,則可大大增加電池的內腔高度底殼正面 底殼背面 3. 在保持成品較薄的情況下盡可能優化內腔空間優點：通過注