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    低溫磷酸3.2V 20Ah
    低溫18650 3350mAh
    低溫26650 3300mAh
    20年專注鋰電池定制

    軟包鋰離子電池極耳是什么?

    环彩网LARGE  |  點擊量:10143次  |  2019年06月11日  

    摘要
    極耳,是軟包鋰離子電池环彩网的一種組件。電池分為正極和負極,極耳就是從電芯中將正負極引出來的金屬導電體,通俗的說電池正負兩極的耳朵是在進行充放電時的接觸點。電池的正極運用鋁(Al)資料,負極運用鎳(Ni)資料,負極也有銅鍍鎳(Ni—Cu)資料,它們都是由膠片和金屬帶兩部分復合而成。

    1.電池極耳是什么?


    極耳,是軟包鋰離子電池环彩网的一種組件。電池分為正極和負極,極耳就是從電芯中將正負極引出來的金屬導電體,通俗的說電池正負兩極的耳朵是在進行充放電時的接觸點。電池的正極運用鋁(Al)資料,負極運用鎳(Ni)資料,負極也有銅鍍鎳(Ni—Cu)資料,它們都是由膠片和金屬帶兩部分復合而成。


    2.極耳的分類


    2.1按極耳金屬帶原料分:

    低溫磷酸鐵鋰電池3.2V 20A
    -20℃充電,-40℃ 3C放電容量≥70%

    充電溫度:-20~45℃
    -放電溫度:-40~+55℃
    -40℃支持最大放電倍率:3C
    -40℃ 3C放電容量保持率≥70%

    ⑴鋁(Al)極耳:一般用作正極極耳,假如電池為鈦酸鋰負極時,也用作負極極耳。


    ⑵鎳(Ni)極耳:用作負極極耳,首要用在數碼類小電池上,例如:手機電池、移動電源電池、平板電腦電池、智能傳遞設備電池等。


    ⑶銅鍍鎳(Ni—Cu)極耳:用作負極極耳,首要使用于動力電池和高倍率電池。


    2.2依照極耳膠來分(國內市場):


    ⑴黑膠極耳:一般用在中低端數碼類小電池上。

    低溫高能量密度18650 3350mAh
    -40℃ 0.5C放電容量≥60%

    充電溫度:0~45℃
    放電溫度:-40~+55℃
    比能量:240Wh/kg
    -40℃放電容量保持率:0.5C放電容量≥60%

    ⑵黃膠極耳:一般用在中低端動力電池和高倍率電池上。


    ⑶白膠極耳:一般用在高端數碼電池、動力電池和高倍率電池上。


    2.3極耳的成品包裝分為:


    ⑴盤式極耳(整條金屬帶經過設備加上膠片后整條的卷繞成盤),用在自動化出產產線


    ⑵板式極耳(金屬帶加上膠片后裁切成單個的,然后成排擺放用兩片薄透明塑料片夾在中心),用于普通出產產線。


    3.電池極耳金屬帶原料


    AL1050鋁合金為純鋁中增加少量銅元素形成,具有極佳的成形加工特性、高耐腐蝕性、良好的焊接性和導電性。


    TU1為無氧銅,氧和雜質含量極低,純度高,導電導熱性極好,延展性極好,透氣率低,無“氫病”或極少“氫病”;加工功用、焊接、耐蝕耐寒性均好。


    4.各種品牌極耳膠結構與性質


    4.1.各種品牌極耳膠結構


    現在極耳膠都是從日本進口而來,極耳膠出產技能難點是:PP資料的分子量要控制在一個比較窄的范圍內,現在國內的技能出產出的PP膠達不到要求。


    極耳膠結構:極耳膠一般由三層資料熱壓在一起而構成,除凸版及昭和制造單層改性PP構成及騰森制造五層極耳膠以外。一般極耳膠由中心骨架層及兩外表改性PP層構成,兩外表的改性PP原料相同。日立和騰森為了尋求超高的粘合層與金屬帶的粘合強度,兩個外表的改性PP原料不同,一面是親金屬性改性PP,另一個外表是親塑性改性PP。這種極耳膠,制造極耳時一旦極耳膠外表用反了,則必定會造成電芯漏液氣脹事故。


    現在國內市場上,極耳制造所運用的極耳膠分為白膠、黑膠、黃膠和單層膠。其中高端電芯环彩网大多選用單層凸版80μm和50μm白膠。一般中低端环彩网選用DNP黑膠和DNP黃膠。三層結構的白膠在日本和韓國很多選用。單層白膠在日韓電芯公司用的極少,基本都用三層結構白膠。國內較高端的電芯公司也在逐步選用三層結構的白膠。


    4.2各品牌極耳膠功用


    DNP黃膠結構為中心功用層UHR(為無紡布結構),外表兩層為改性PPa。


    UHR層厚度為14g/m2≈12μm,外表改性PPa厚度為44μm。


    UHR熔點為310~340℃,PPa熔點為147℃。


    黃膠極耳有分層的危險。但黃膠極耳的封裝條件比白膠簡單調節。前期日本極耳膠供貨商也提到黃膠的缺乏,表現為三點:


    1)極耳膠是由中心一層UHR和外表兩層改性PP膠熱壓在一起的。


    2)中心層無紡布,水分會從無紡布中經過毛細管浸透效果引入到電池內部,使得電池發鼓氣脹。


    3)無紡布簡單分層,熱壓效果不好,電芯運用時刻或放置時刻長了簡單造成漏液。


    DNP黑膠結構為中心功用層PEN(聚萘二甲酸乙二醇酯)薄膜,外表兩層為改性PPa。PEN層厚度為12μm,外表改性PPa厚度為44μm。PEN熔點為265℃,PPa熔點為147℃。黑膠其功用層PEN和PP層為不同物質復合,存在分層危險,高端环彩网一般不選用此膠。


    白膠:白膠又分為單層白膠、三層白膠、五層白膠。


    單層白膠一般由一層改性PP構成,類似于初期的鋁塑膜內層,熔點在140℃以上,與鋁塑膜的內層CPP熔點接近。


    三層結構白膠外表兩層改性PP和中心骨架層PP經共擠制得,不存在分層危險,高端环彩网及動力電芯一般都選用此類極耳膠。


    5.各種極耳膠功用比較


    5.1黃膠極耳和黑膠極耳的比較


    DNP黑膠其功用層PEN和PPa層為不同物質復合,界面多,經過電解液浸泡后自身會分層剝離。PEN熔點為265℃,PPa熔點為147℃。且黑膠PPa層里還有3種不同融點的物質,黑色素:66℃,PE105℃,PP167℃,界面更加不穩定。


    黃膠極耳功用層自身融點300℃以上,所以熱封時會更好操作。中心功用層改用了無紡纖維層替代本來的聚萘二甲酸乙二醇酯,界面交融較黑膠好,但仍然無法解決不同物質之間的徹底交融問題。黃膠因為自身PPa層技能的原因,在熱封后會變得反常堅固,失掉柔韌性,在封裝電池和后期加工(轉鎳、加板)時,易使極耳膠及極耳金屬開裂,從而使電池發生漏液、氣脹等。


    5.2黃膠極耳和白膠極耳的比較


    白膠選用三層具有不同功用的PP資料經共擠制得,其功用層熱封溫度較寬165~167℃,略低于電池封裝溫度(180-220℃),能夠有效的防止切面短路問題,增大了電池封裝時可操作的溫度范圍,提高了電池出產的成品率。


    黃膠極耳因為自身PP層技能的原因,在熱封后會變得反常堅固,失掉柔韌性,在封裝電池和后期加工(轉鎳、加板)時,易使極耳膠及極耳金屬開裂,從而使電池發生漏液、氣脹等,而白膠極耳因為3個功用層運用的資料屬于同類物質(PP類),在熱封后仍能夠保持極高的柔韌性。


    5.3白膠極耳和單層白膠的比較


    單層白膠類似于初期的鋁塑膜內層,因只要一個融點,熱封溫度超越融點則易導致徹底熔解短路,熱封溫度在缺乏時則形成軟化,這將導致和鋁塑膜的CPP層不能徹底融解聚合,電池簡單漏液脹氣。三層結構的白膠極耳,因為外層選用與鋁塑膜內層類似的資料,確保了與鋁塑膜的交融,而外表改性PP與中心層PP之間的30℃以上的溫差具有更廣的熱封溫度,使封裝的操作性更強,確保了極耳膠與鋁塑膜之間的封裝可靠性。下表為谷口80μm厚三層白膠極耳與凸版會社80μm厚單層白膠極耳硬封封裝拉力測驗比較:


    5.4三層白膠極耳和三層或五層白膠(分正反面)極耳的比較


    如前所述,三層白膠極耳外層選用與鋁塑膜內層類似的資料,具有更廣的熱封溫度,確保了與鋁塑膜的交融,而3層PP間顯著的溫差使封裝的操作性更強。


    極耳膠外表分正反面的極耳膠極耳,假如在制造極耳的過程中用反了,則電芯在極耳膠處必然會發生漏液事故,國內已經發生屢次此類事故。而假如嚴格控制極耳制造過程,不發生用錯極耳膠正反面的問題,其極耳膠與金屬帶之間的熔接強度比正常三層極耳膠極耳的要高。


    下表為谷口100μm厚三層白膠極耳與日立100μm厚三層白膠(分正反面)極耳及滕森105μm厚五層白膠(分正反面)極耳軟封封裝拉力測驗比較:


    5.5日立三層白膠和單層白膠


    5.6日立三層白膠和單層白膠DSC圖


    6.1電池極耳出產流程(白膠)


    動力銅鍍鎳極耳:銅確保導電性;經過外表處理后鎳起到防止銅氧化的效果,假如要確保銅鍍鎳極耳的焊錫性,還需要對極耳的外表鈍化膜進行二次處理。市場上一些公司的極耳不進行二次處理也能牽強上錫,但極耳的耐電液腐蝕性差些。


    現在,在極耳工業出產中,鍍鎳首要選用電鍍鎳和化學鍍鎳工藝兩種,電鍍鎳層厚度1.8±0.3um,化學鍍鎳層厚度1.0±0.3um。電鍍和化學鍍鎳原理及區別請參閱我的技能文章《電化學常識在鋰離子電池中的相關使用》


    6.2動力極耳金屬帶削邊處理


    動力極耳的金屬帶厚度超越0.2mm時,其臺階厚度超越PP膠厚度,則金屬帶需做側邊削邊處理,否則易導致絕緣阻抗降低、發生脹氣漏液的危險。


    7.電池極耳的測驗


    7.1電解液浸泡后浸透測驗


    7.2.1電解液浸泡后熱封強度測驗


    7.2.2電解液浸泡后浸透測驗


    參照:日本某EV電芯廠家對EV與ESS極耳的技能要求。


    電解液浸泡65℃×28天,極耳膠與金屬導體的玻璃強度要求>15N/15mm。


    總結:國內電動EV用極耳的耐電解液斷定之最低標準為:


    1.85℃×24h電解液浸泡,極耳膠與金屬導體的玻璃強度PeelStrength>15N/15mm;


    2.85℃×24h電解液浸泡,浸透液不能侵入膠體內。


    7.3彎折測驗


    厚度<0.2mm時:鋁、鎳Tab≥7次;鍍鎳銅≥6次;


    厚度≥0.2mm時:鋁、鎳、鍍鎳銅Tab≥5次;


    契合EV動力使用的耐震、耐疲勞韌性測驗。


    7.4.1銅鍍鎳動力極耳——鍍層密著性測驗


    要求:鍍層無發黑。


    長時刻大電流、行駛轟動等情況下鍍層功用缺乏時會:


    電芯內部——鍍層掉落至極片——微短路——自放電;


    電芯外部——PACK焊接處鍍層松動——接觸內阻變大——or焊接處掉落。


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