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软包电池常见问题与解决方法

   次浏览   钜大锂电   2021-06-24

一、冲深不良


1.1 模具


(1)边角R≥垂直R≥1mm:在1mm以下容易造成裂痕

(2)模具间隙= 0.25-0.35mm:膜厚的2-3倍左右

(3)模具表面粗糙度= 3.2s(Ra = 0.8um);R区的表面粗度= 1.6s (Ra = 0.4um):若表面粗糙度过于粗糙使成型的深度比较差。

 

1.2 成型条件


(1)面的控制压力=0.3-0.5MPa:低的话导致皱纹,高的话导致裂痕

(2)冲压速度5mm/sec:速度快则产生裂痕

(3)冲压维持时间2sec:时间短影响反弹率

 

1.3 发生不良的对策


(1)发生裂痕、穿孔的情况时

减弱面控制的压力

(2)发生成型的皱纹时

增强面控制压力

(3)发生翘曲时

减弱面控制压力,调整冲压速度

(4)角落部凹陷

拉长保持的时间、冲压的速度加快

注:通常情况下模间隙控制在0.25mm(两倍ALF厚度),R角跟冲深、成型尺寸及ALF有关,通常冲深4mm以下,R角设置1.5mm,5mm以上R角取2mm,较小类型号为了确保外观而将R角减小;尺寸型号越小,底部供有效补偿面积越小,冲深就越浅。软包装的冲壳模心的角度与R大小依成型面积/深度而定,一般上下模单边间隙在0.15-0.3mm,R为1.5-3.5mm,为保证4角安全不破损,R尽可能大。

 

二、顶封不良


2.1 顶封侧封工序发生起皱不良解决方案


膜冲壳不良:冲壳深度与电芯厚度不匹配,导致封焊困难而引起起皱;双面壳成型后深坑与浅坑不能效重合。

大电池以及厚电池型号冲壳后长时间进行顶侧封,导致膜壳回弹变形;

顶封夹具底面与封头不在同一平面上;

封头上有PP胶未及时擦拭,导致封焊容易起皱;

员工操作不良,引起封焊起皱。

 

2.2 顶封漏液问题


顶封漏液首先要排除极耳问题,由封装引起的漏液原因有:

封头实际温度过低导致PP与极耳胶受热温度不够;

极耳胶外露过长,导致封头压在极耳金属带上;

夹具定位不准,夹具与封头对位没有调整好,导致侧封边与顶封边没有重合;

辅助加热模块失效

 

三、电池角位破损


电池角位破损一般发生在电池二次封装折边处的底部(有些电芯工艺二封边在正极耳侧,有些二封边在负极耳侧);

发生原因:电池在注液至二封这一制作过程中,气袋一侧易受反复弯折,使得此位置铝塑膜易破损,特别是顶封角位及底部角位;

解决方法:电池不能拿气袋,减少弯折次数。针对铝塑膜提出180度弯折至少5次不能出现针眼。另外注液前此位置进行预封。(预封工艺:一般温度150-160℃,时间1s,压力0.1-0.2MPa)

 

四、二封边不良

 

4.1 二封漏液或者虚焊可能原因


(1)封头温度波动太大:确认温度稳定性,更换发热管

(2)注液后长时间不二封,导致PP层受电解液浸泡时间长:控制注液到二封工序时间

(3)封头平整度不够,导致虚封位实际压力不足:封头平整度检验

(4)电解液太多:此种情况在倍率电池上表现明显,建议先对角位进行预封电池夹具烘烤,导致电解液集中在二封边,在夹具烘烤时气袋朝上。

 

4.2 详细分析


(1)二封边(即注液边或抽真空边)热封不足的主要原因因为注液或抽真空的时候电解液沾在或者粘附在CPP表面上,导致CPP热封强度下降

(2)如果CPP表面粘了电解液即使热封好了其强度也不会很足,因为通过提高热封温度或者采取二次热封的方法确实可以将CPP表面的电解液蒸发,可CPP和CPP间还是会有电解液膜残存留下安全隐患

(3)最好解决方法是注液和抽真空时候注意好,不要让电解液过多粘附在CPP表层

 

4.3 解决方法


(1)将注液边的包装膜开大些圆口

(2)注液针管尽量接近电芯进行注液

(3)垂直或斜面放置电芯老化,有利于极片充分吸收电解液

(4)将电芯以斜置方法进行抽真空

 

五、边电压不良


软包电池制作完成后全测量边电压平评测封装效果以及判断电池出现鼓胀漏液风险。

 

5.1 边电压不良


理论上:正极和负极,他们与铝塑膜之间铝层是绝缘的,也就是说他们的电压应该为0。

实际上:考虑到电池材料及加工过程,会产生局部受损,导致他们间出现局部导通,形成微短路,从面有了电势差。些电压越高,说明电池可能风险就越高,电压标准每家电芯厂不一致。行业分定在1V以下。

 

5.2 测量标准


将万用表的红笔接电池正极/负极,黑笔在铝塑膜铝层上滑动,初始测量的最大电压即为边电压。一般≥1V长不良品(光宇在≥0.5V)

 

5.3 边电压产生原因


一般由电池的顶封与二封封装不良引起的,导致绝缘性差。

 

5.4 解决方法


(1)控制封焊后的铝塑膜厚度,控制PP残存率在70-90%

(2)控制封焊的预留位置

 

六、内腐蚀不良


电蚀不良,也叫黑点不良或内腐蚀


6.1 产生原因


铝塑膜铝层与负极耳形成回路,通过极耳产生电子通道,通过电解液与铝层接触产生原电池,从而引起腐蚀。

 

6.2 解决方法


(1)硬封工艺对于控制要求较为精确,极耳的歪斜和偏移易引起铝层与极耳的内部短路情况。一般情况在短路测试中测出。如没有筛选则引起黑点腐蚀的概率很大

(2)各个封边的预留控制失效也是造成黑点腐蚀原因之一。封边无预留,则铝塑膜拉伸位置的PP层容易受到热封影响而破裂。从而造成电池鼓胀、漏液风险

(3)顶封后极耳胶的外露必须要有保障,从而防止极耳金属从外部铝层形成短路。

 

七、尼龙层nylon分层


7.1 nylon层分层现象


铝塑膜在成型时有nylon层和Al层分层现象:一经热封会在某一个拐角或折边的地方发现有所谓的起泡或分层现象,这就是尼龙层与铝层分层现象;而其它边和拐角没有问题(如果是铝塑膜本身有问题,各条边都会出现问题)

 

7.2 分层原因


尼龙层在成型过程中过分延伸,在热封后尼龙层收缩,当收缩力大于尼龙层和铝层的粘结强度时出现分层。

 

7.3 解决方法


(1)给分层侧边多预留一些铝塑膜

(2)将分层侧的模具R角抛光一些(可能的话R角可以适当调大),尽可能做到镜面抛光

(3)冲压成型时给分层一侧的模具夹力调小些,有利于铝塑膜在冲压时可以拉一些膜下去减小nylon层的拉伸负担

(4)在热封时手势尽可能平推且顶角时切勿用力过大,顶角角度小用力大的话对尼龙层负担越大

(5)铝塑膜储存条件:避免光线直射,湿度RH≤70%,温度≤40℃,否则尼龙面成型有效物质会逃逸。

 

八、漏液异常分析


(1)成形:成型冲破4个角

(2)电池装配:电池本体内力T1,铝塑膜热封粘附力T2,当T1≥T2时电芯上部4角易破损,在热封后可能会漏液

(3)热封时:a)热封时,模具设计不当,造成Al层破损,从而漏液;b)热封时电池与模具预留位不够,导致分层,甚至漏液;c)热封条件(时间、压力、温度)不足,可能产生漏液

(4)电解液注液在封口残留,造成热强度不足:过熔时(CPP层于CPP层形成结晶,粘接很紧)CPP/CPP>CPP/Al,会产生撕裂面,一面是白色CPP层,一面是光亮Al层。正常时CPP/CPP<CPP/AL

(5)长时间极耳被电解液腐蚀而漏液:Al表面处理,如不进行处理HF对Al有腐蚀性;CPP太薄不能补偿金属条有胶带的缝隙。

(6)拆边过分造成热封处破损,以致漏液

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