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分析影响热封效果的主要因素

来源:宝鄂实业    2020-07-22 17:03    点击量:
1.软包锂电池封装物料
 
来料检验是防止异常流入的重要方法,也是降低不合格品率,降低生产成本的重要手段呢。封装工序中来料方面主要是两个方面:一是铝塑膜本身,二是裸电芯来料。铝塑膜本身问题异常主要包括铝塑膜本身自带的和冲坑引进的异常。铝塑膜本身要观察其颜色是否正常,外观表面是否有气泡、污迹、划伤等。铝塑膜本身的其它性能会由供应商提供相应测试数据,例如铝箔和PP层剥离强度、加工性能、抗渗透性能等等。锂电池企业也会对来料进行相应检验以确认投入使用。铝塑膜冲坑是为了封装的良好、美观,冲坑引入的不良主要有CPP破损、凹坑异常等,这些异常会导致锂电池注液铝塑膜腐蚀、边角应力大等。冲坑质量的好坏关键是冲坑磨具的设计,冲坑磨具主要有凹模、凸模、压板以及其它辅助装置,需要根据电池的形状尺寸进行模具的长度、宽度以及深度的设计。再根据冲坑深度设计凹凸模的间隙,根据铝塑膜加工特性设计凹凸模的表面粗糙度。裸电芯来料方面主要存在的问题是极耳表面有污染,可能会造成封装不良。
 
2.软包锂电池封装的设备
 
设备模具的设计、结构设计对封装效果无疑是重要的。在顶封工序,由于有正负极耳的存在,铝塑膜和极耳胶间存在凹凸不平的接触面,既要保证招塑膜PP层与极耳外表面的PP层粘接、密封良好,又要保证非极耳区铝塑膜PP层面对面的粘接、密封良好。设备封装模具设计和封头的选择就比较关键,采用硬封时可以采用在硬封头上增加硅胶,以硅胶的变形来补偿顶封处的不足,也可以对硬封模具进行模具设计,挖一个凹槽来与极耳匹配进行封装。采用软封时则不需要考虑那么多,不过得注意软封的封装工艺,验证封装的密封性,以及耐高温胶的老化问题。封装厚度过大或过小都不利于铝塑膜的封装,厚度过大本质上是铝塑膜没有封装好,在设备方面可能由于压力小或传感器异常,压缩空气气压不稳定。封装厚度过小则意味着过封了,可能会导致PP层过融,露出铝层。在设备上可以加装相应的限位装置以达到最佳的封装效果。此外温度传感器异常时也会导致达不到设定的工艺温度而引起过封或欠封,导致封装不良。
 
3.软包锂电池封装的工艺
 
封装工艺是最关键的影响环节,封装工艺中的关键因素有温度、压力以及时间。封装的最佳状态是PP膜达到熔点后,粘结到一起,封装外观良好无气泡无褶皱,封装强度高,密封性好,通过绝缘测试。封装强度用拉伸试验机来测试,其示意图如图3所示。此外在试样拉伸方式上可以选择横向拉伸和纵向拉伸,拉伸试验机有卧式拉伸试验机和立式拉伸试验机,一般来说立式的试验机一般来说是电子万能试验机,传感器在移动端,所以立式的可以做剥离,拉伸,压缩,锋利度这些试验。就稳定性来说剥离力专用卧式试验机要比立式的电子万能试验机要好一点,两者都要选好合适的传感器的量程。外观上通过目测来检验,密封性通过抽真空后测试。绝缘测试是对极耳和铝塑膜施加瞬间高压,以测试是否封装良好,提前检出不良品,防止不良品流出。
 
在选用一款铝塑膜后,需要进行温度、压力和时间三因素DOE以确认最佳的封装工艺。铝塑膜的PP融化温度一般在180℃~190℃,可以在一定范围内选取几个温度点进行相同压力下和热封时间的热封实验,通过热封强度和效果来确定最佳封装温度。相应的,也可以确定热封压力和时间对强度和封装效果的影响。通过相关分析后,可以确认哪个因素为主要影响因素。一般来说,封装强度随封装温度升高而升高,当温度达到一定高度时可能会导致过封,PP熔胶溢出热封区域,冷却后形成裂纹从而降低热封强度。热封最佳时间与温度有关,温度较低时热封时间对强度影响不大,这是因为PP层在低温下没有达到熔点,热封层没有熔合在一起。当温度足够高时,热封时间与热封强度呈正相关。封装压力会影响封装厚度,但是相对于温度和时间来说,是个不太重要的因素。在日常封装设备使用过程中还要注意封头的平整度、平行度,确认封头温度、温度传感器是否正常等,当发现温度异常时要解决相应的问题。

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