電池PACK培訓(xùn)教材

1、為顧客創(chuàng)造價(jià)值為顧客創(chuàng)造價(jià)值聚合物鋰電池結(jié)構(gòu)聚合物鋰電池結(jié)構(gòu)及及PACKPACK工藝培訓(xùn)教材工藝培訓(xùn)教材劉 進(jìn)2015年10月17日深圳金科能源開發(fā)有限公司深圳金科能源開發(fā)有限公司目目 錄錄1. 電池特性及組成2. 電芯結(jié)構(gòu)及組成3.電池裝配工藝流程4.關(guān)鍵工序介紹5. 電池PACK加工注意事項(xiàng)6. 電池外殼設(shè)計(jì)注意問題7. 電芯的包裝運(yùn)輸防護(hù)一 電池特性及組成 電池：是將化學(xué)能轉(zhuǎn)化成電能的一種產(chǎn)品。1 電池常規(guī)指標(biāo)： 1）標(biāo)稱電壓： 2）容量： 3）內(nèi)阻： 4）充電限制電壓： 5）充電保護(hù)電壓： 6）放電保護(hù)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

2、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(hù)： 8）外形尺寸： 9）重量： 2 基本組成 1） 主要材料 三大部件：電芯、保護(hù)板、外殼 電芯： 為電池的核心部件。 主要功能、特點(diǎn)規(guī)格見電芯介紹資料或電芯規(guī)格書。 保護(hù)板：為保證電芯正常工作，用來對(duì)電芯提供保護(hù)功能的部件。 主要功能及特點(diǎn)祥見保護(hù)板介紹資料。 外 殼 ：根據(jù)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(duì)電芯或保護(hù)板起絕緣用。 高溫膠紙：對(duì)電芯或保護(hù)板起絕緣用。 插頭線、導(dǎo)線：根據(jù)客戶

3、需要加配。一）電芯結(jié)構(gòu)1 正極極片：將正極材料涂覆在鋁箔上，然后沖壓成型。2 負(fù)極極片：將負(fù)極材料涂覆在銅箔上，然后沖壓成型。 正極極片 負(fù)極極片3 隔膜：放在正極極片與負(fù)極極片之間，隔膜的作用是將電池正負(fù)極隔 開，防止兩極直接短路。隔膜本身不導(dǎo)電，但電解質(zhì)離子可 以通過。二 電芯結(jié)構(gòu)特點(diǎn)正極材料負(fù)極材料鋁箔銅箔4 極耳：極耳的主要作用是將內(nèi)部正負(fù)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(fù)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(shí)由于正極鋁帶很容易斷裂， 故在加工、運(yùn)輸、儲(chǔ)存、使用等過程中要特別注意防護(hù)。 為保證密封效果，極耳膠材質(zhì)與包裝膜內(nèi)層材質(zhì)

4、基本一致，主要是 PE類物質(zhì)。 5 包裝膜： 聚合物電池采用鋁塑復(fù)合膜包裝，其至少分三層：中間層為鋁 層，內(nèi)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(nèi)部短路等很容易造成氣脹現(xiàn)象，嚴(yán)重者封口處 會(huì)開裂。也正因?yàn)榇?，采取鋁塑膜包裝的電池安全性能要優(yōu)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(dá) 34.2V，因此，電解質(zhì)只能用有機(jī)溶劑，而不能用水溶液電 解質(zhì)（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(jī)溶劑 有PC（碳酸

5、丙烯酯）、EC（碳酸乙烯酯）、BC（碳酸丁烯 酯）、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(diǎn)：電導(dǎo)率高、化學(xué)及 電化學(xué)穩(wěn)定性高、可使用溫度范圍寬、安全性好、廉價(jià)等。 二）電芯結(jié)構(gòu)平面示意圖隔膜三）TCL聚合物電芯結(jié)構(gòu)示意圖正極極耳正極片負(fù)極片疊片工藝隔膜負(fù)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(chǎn)品帶外殼產(chǎn)品1)電芯正極加接鎳片(超聲波金屬焊)2)電芯兩極成型3)電芯與保護(hù)板連接(烙鐵錫焊)4

6、)扣進(jìn)外殼5)半成品檢測6)超聲波塑焊7)成品檢測8)包裝入庫不帶外殼產(chǎn)品不帶外殼產(chǎn)品1)電芯正極加接鎳片(超聲波金屬焊)2)電芯兩極成型3)電芯與保護(hù)板連接(烙鐵錫焊)4)加導(dǎo)線或其它輔料5)加防護(hù)層(熱縮膜或包裝膜)6)成品檢測7)包裝入庫四四 關(guān)鍵加工工序介紹關(guān)鍵加工工序介紹1 1 超聲波金屬點(diǎn)焊超聲波金屬點(diǎn)焊機(jī) 金屬超聲波點(diǎn)焊機(jī)焊頭 金屬超聲波焊機(jī) 注意選擇適宜的焊接設(shè)備。 注意使用適當(dāng)?shù)暮附訁?shù)。 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(diǎn)焊方法：利用超聲波產(chǎn)生高頻振蕩使兩金屬片之間摩擦

7、局部產(chǎn)生高熱，而溶合連接起來。頻率：20K35KHZ 時(shí)間約：0.8/S2 2、錫焊連接主要原理：利用烙鐵發(fā)熱將焊錫絲熔化， 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(nèi)熱式和外熱式，內(nèi)熱 式烙鐵升溫快。 B普通烙鐵、調(diào)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(jù)焊錫面積和用錫量設(shè)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(diǎn) 不光滑。烙鐵溫度一般設(shè)定在 360104）焊接姿態(tài)：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，

8、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%1.2% 現(xiàn)在大部分公司開始采用無鉛焊錫7） 焊接時(shí)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(zhì)量：焊點(diǎn)光亮均勻，牢固， 無連錫，漏焊、無虛假焊、無氣孔、 不起層。焊點(diǎn)大小與接觸點(diǎn)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(chǎn)生高頻振蕩使上下外殼 之間摩擦，局部溫度劇升產(chǎn)生高熱，兩膠件之間 將產(chǎn)生材料之“塑流”,在壓力下固化，而形成均勻 熔接

9、。 3）選用適宜的超聲波焊接機(jī)， 4）使用適宜的焊接參數(shù)： 功率因素：力速度，力有壓力（氣壓）、下降速度。 速率有頻率和振幅，能量=功率時(shí)間 頻率：20KHZ 焊接時(shí)間、保壓時(shí)間 5）外殼和保護(hù)板的設(shè)計(jì)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(hù)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(shè)計(jì)、模具等。 8）超焊質(zhì)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(cuò)誤方式正確方式避免電芯正負(fù)交叉重疊放置避免電芯正負(fù)交叉重疊放置 電芯不要放在導(dǎo)電物質(zhì)或?qū)щ姽ぞ吲?/p>

10、電芯不要放在導(dǎo)電物質(zhì)或?qū)щ姽ぞ吲晕?PACK加工需要注意的事項(xiàng)1 1 避避免免電電芯芯正正負(fù)負(fù)極極短短路路 折回凹槽 貼膠固定 內(nèi)折工藝如右圖所示：2 2 、正極鋁帶的保護(hù)正極鋁帶的保護(hù)由于鋁片本身所承受的拉力為1KG，所以加工時(shí)鋁片一般不允許獨(dú)自承受過大拉力； 鋁接鎳時(shí)，防止焊接過度或假焊，以免鋁帶焊接上鎳帶后達(dá)不到應(yīng)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(chǎn)品質(zhì)量，鋁片接鎳帶時(shí)一般采用背折與內(nèi)折工藝加工正極鋁帶，且加貼雙面膠以保護(hù)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(nèi)折工藝焊接鎳帶時(shí)，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

11、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?shù)桨疾蹅?cè)壁，容易刺破電芯 3 3、折疊正負(fù)極時(shí)注意長度折疊正負(fù)極時(shí)注意長度 嚴(yán)禁用尖銳之物刮擦其表面。應(yīng)帶指套作業(yè)，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(hù)電芯外包裝膜保護(hù) 5 5、電芯防沖擊保護(hù)電芯防沖擊保護(hù)在運(yùn)輸、儲(chǔ)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(shí)應(yīng)避免用力敲擊電芯周邊，防止電芯內(nèi)部隔膜破裂造成微短乃至短路。6 6 、電芯裝配環(huán)境注意電芯裝配環(huán)境注意臺(tái)面清潔保持工作臺(tái)面的干凈，避免鎳帶、錫渣等其它異物刺破電

12、芯。 7 7、極耳焊接時(shí)的防護(hù)極耳焊接或浸錫時(shí)間應(yīng)盡可能短，一般在360、3秒以內(nèi)。焊接時(shí)間不能過長，以免燙傷極耳膠引起漏液。手上不宜帶戒指等裝飾物品。以免劃傷電芯。8 為保護(hù)極耳，焊接 前可先浸錫 。圖示持電芯浸錫姿勢(shì)容易引起短路 鋁帶和鎳帶分開單獨(dú)浸錫9、扣盒時(shí)注意扣盒時(shí)注意 電芯放入膠殼定位時(shí)，應(yīng)注意熔接后的塑膠不會(huì)影響電芯的封邊；電芯應(yīng)控制在塑膠殼內(nèi)腔尺寸以內(nèi)。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(biāo)識(shí)清楚，層次分明，堆放高度在20-30盒左右，應(yīng)存放在比較干燥的地方。 堆放過高(70-80盒) 六 電池外殼設(shè)計(jì)時(shí)注意問題由于電芯的自身結(jié)構(gòu)較為特

13、殊，因此設(shè)計(jì)或使用時(shí)必須注意：1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(nèi)空、電芯厚度、充電膨脹厚度等尺寸1）電池外殼內(nèi)腔必須平整，無毛刺；2）電池外殼的內(nèi)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(nèi)腔長度：保證電芯裝配后兩側(cè)有0.5mm以上的空間。4）電池的內(nèi)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(yōu)化方式設(shè)計(jì) 由于TCL聚合物電芯較軟,包裝膜較薄，所以在設(shè)計(jì)電池的金手指時(shí)，應(yīng) 避免金手指直擠壓電芯，以下是幾種金手指的設(shè)計(jì)

14、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(yōu)點(diǎn)：模具制造容易,可節(jié)約電池的內(nèi) 腔空間缺點(diǎn)：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(yōu)點(diǎn)：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(shè)計(jì)。 此種方式即能保證端子承受1.52.5公斤的壓力，又節(jié)省了內(nèi)腔空間，同時(shí)解決了保護(hù)板擠壓電芯的可能性。缺點(diǎn)：模具制造精度要求高，成本高。焊接PCB3）直接以保護(hù)板的金手指作為外露端子。 優(yōu)點(diǎn)：工藝簡單，加工方便，成本低。 是最常用的一種方法 缺點(diǎn)：對(duì)PCB板鍍金質(zhì)量要求高。1） 底殼上鑲嵌金屬片 由于目前技術(shù)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 T=0.10-0.15MM的五金薄片,則可大大增加電池的內(nèi)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(yōu)化內(nèi)腔空間優(yōu)點(diǎn)：通過注塑加工把薄金屬片鑲嵌在底殼上是一種常用而有效的 設(shè)計(jì)。此方法能將底殼的內(nèi)腔高度提高至少0.3MM。缺點(diǎn)：模具制造精度要求高，成本高，單個(gè)成品的成本高。鑲嵌在底殼上的五金片由于手機(jī)個(gè)性化越來越強(qiáng)，其電池的外型也隨之變的不規(guī)則 ，在選用聚合物電芯裝配時(shí)，如何更有效地利用不規(guī)則的電池內(nèi)腔空間呢？我們可選用不規(guī)則的聚合物電芯來充分利用電池的空間，容量上比方形電芯可增加20%