軟包電芯是指使用了鋁塑包裝膜作為包裝材料的電芯。軟包電池與方形電池制造工藝不同點(diǎn)起始于卷繞，前段工藝基本一致。相對(duì)來說，鋰離子電池的包裝分為兩大類，一類是軟包電芯，一類是金屬外殼電芯。金屬外殼電芯又包括了鋼殼與鋁殼等，近年來由于特殊需要有的電芯采用塑料外殼的，也可以劃為此類。

圖1

       外殼材料不同，決定了其封裝方式也不同。軟包電芯采用的是熱封裝，而金屬外殼電芯一般采用焊接（激光焊）。軟包電芯可以采用熱封裝的原因是其使用了鋁塑包裝膜這種材料。

       鋁塑包裝膜從截面上來看由三層構(gòu)成：尼龍層、鋁層與聚丙烯(PP)層。三層各有各的作用，首先尼龍層是保證了鋁塑膜的外形，保證在制造成鋰離子電池之前，膜不會(huì)發(fā)生變形。金屬鋁層，其作用是防止水的滲入。鋰離子電池很怕水，一般要求極片含水量都在10-6數(shù)量級(jí)，所以包裝膜一定能夠擋住水汽的滲入。尼龍不防水，無法起到保護(hù)作用。而金屬鋁在室溫下會(huì)與空氣中的氧反應(yīng)生成一層致密的氧化膜，導(dǎo)致水汽無法滲入，保護(hù)了電芯的內(nèi)部。金屬鋁層在鋁塑膜成型的時(shí)候還提供了沖坑的塑性。PP的特性是在一百多攝氏度的溫度下會(huì)發(fā)生熔化，并且具有黏性。所以電池的熱封裝主要靠的就是PP層在封頭加熱的作用下熔化黏合在一起，然后封頭撤去，降溫就固化黏結(jié)了。圖2為鋁塑包裝膜結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2 鋁塑包裝膜結(jié)構(gòu)示意圖

       鋁塑膜看上去很簡(jiǎn)單，實(shí)際做起來，把三層材料均勻、牢固地結(jié)合在一起也不是那么容易的事。很遺憾的是，現(xiàn)在質(zhì)量好的鋁塑膜基本上都是日本進(jìn)口的，國(guó)產(chǎn)的不是沒有，但質(zhì)量還有待改進(jìn)。

(1)沖坑

       鋁塑膜成型工序是軟包電池生產(chǎn)的特殊工藝，軟包電芯可以根據(jù)客戶的需求設(shè)計(jì)成不同的尺寸，當(dāng)外形尺寸設(shè)計(jì)好后，就需要開發(fā)相應(yīng)的模具，使鋁塑膜成型。成型工序也叫作沖坑，顧名思義，就是用成型模具在加熱的情況下，在鋁塑膜上沖出一個(gè)能夠裝卷芯的坑。圖3為沖坑示意圖。

圖3

       鋁塑膜沖好并裁剪成型后，一般稱為袋(pocket)。一般在電芯較薄的時(shí)候選擇沖單坑，在電芯較厚的時(shí)候選擇沖雙坑，因?yàn)橐贿叺淖冃瘟刻髸?huì)突破鋁塑膜的變形極限而導(dǎo)致破裂。

(2)頂側(cè)封工序

       頂側(cè)封工序是軟包鋰離子電芯的第一道封裝工序。頂側(cè)封實(shí)際包含了兩個(gè)工序，頂封與側(cè)封。首先要把卷繞好的卷芯放到?jīng)_好的坑里，然后沿虛線位置將包裝膜對(duì)折，圖4為頂側(cè)封示意圖。

圖4 頂側(cè)封示意圖

       鋁塑膜裝入卷芯后，需要封裝的幾個(gè)位置，包括頂封區(qū)、側(cè)封區(qū)、一封區(qū)與二封區(qū)。圖5為封裝位置示意圖。

圖5 封裝位置示意圖

       把卷芯放到坑中之后，就把整個(gè)鋁塑膜放到夾具中，在頂側(cè)封機(jī)里進(jìn)行頂封與側(cè)封。圖6為頂側(cè)封機(jī)，這種型號(hào)的頂側(cè)封機(jī)帶四個(gè)夾具，左邊那個(gè)工位是頂封，右邊那個(gè)工位是側(cè)封。兩塊金屬上封頭的下面還有一個(gè)下封頭，封裝的時(shí)候兩個(gè)封頭帶有一定的溫度（一般在180℃左右），合攏時(shí)壓在鋁塑膜上，鋁塑膜的PP層就熔化然后黏結(jié)在一起了，這樣就封裝完成了。頂封是要封住極耳的，極耳是金屬（正極鋁，負(fù)極鎳），怎么跟PP封裝到一起呢？這就要靠極耳上的一個(gè)小部件——極耳膠來完成了。封裝時(shí)，極耳膠中的PP與鋁塑膜的PP層熔化黏結(jié)，形成了有效的封裝結(jié)構(gòu)。圖7為封裝結(jié)構(gòu)示意圖。

圖6 頂側(cè)封機(jī)

圖7 封裝結(jié)構(gòu)示意圖

(3)注液、預(yù)封工序

       軟包電芯在頂側(cè)封之后，需要做X射線檢查其卷芯的平行度，然后就進(jìn)干燥房除水汽。在干燥房靜置若干時(shí)間后，就進(jìn)入了注液與預(yù)封工序。

       電芯在頂側(cè)封完成之后，就只剩下氣袋那邊的一個(gè)開口，這個(gè)開口就是用來注液的。在注液完成之后，需要馬上進(jìn)行氣袋邊的預(yù)封，也叫作一封。一封封裝完成后，電芯從理論上來說，內(nèi)部就完全與外部環(huán)境隔絕了。一封的封裝原理與頂側(cè)封相同，這里就不贅述了。

(4)靜置、化成、夾具整形工序

       在注液與一封完成后，首先需要將電芯進(jìn)行靜置，根據(jù)工藝的不同會(huì)分為高溫靜置與常溫靜置，靜置的目的是讓注入的電解液充分浸潤(rùn)極片。然后電芯就可以拿去做化成了。化成就是對(duì)電芯的首次充電，但不會(huì)充到使用的最高電壓，充電的電流也非常小?；傻哪康氖亲岆姌O表面形成穩(wěn)定的SEI膜，也就是相當(dāng)于把電芯“激活”的過程。在這個(gè)過程中，會(huì)產(chǎn)生一定量的氣體，這也就是為什么鋁塑膜要預(yù)留一個(gè)氣袋。有些工廠的工藝會(huì)使用夾具化成，即把電芯夾在夾具里（有時(shí)候圖簡(jiǎn)便就用玻璃板，然后上鋼夾子）再上柜化成，這樣產(chǎn)生的氣體會(huì)被充分地?cái)D到旁邊的氣袋中去，同時(shí)化成后的電極界面也更佳。在化成后有些電芯，尤其是厚電芯，由于內(nèi)部應(yīng)力較大，可能會(huì)產(chǎn)生一定的變形。所以某些工廠會(huì)在化成后設(shè)置一個(gè)夾具整形的工序，也叫作夾具烘烤(baking)。

(5)二封工序

       化成過程中會(huì)產(chǎn)生氣體，所以我們要將氣體抽出然后再進(jìn)行第二次封裝。在這里有些公司分為兩個(gè)工序：排氣與二封，還有后面一個(gè)剪氣袋的工序，這里就一起籠統(tǒng)地都稱為二封了。二封時(shí)，首先由鍘刀將氣袋刺破，同時(shí)抽真空，這樣氣袋中的氣體與一小部分電解液就會(huì)被抽出。然后馬上二封封頭在二封區(qū)進(jìn)行封裝，保證電芯的氣密性。最后把封裝完的電芯剪去氣袋，一個(gè)軟包電芯就基本成型了。二封是鋰離子電池的最后一個(gè)封裝工序。

(6)后續(xù)工序

       二封剪完氣袋之后需要進(jìn)行裁邊與折邊，就是將一封邊與二封邊裁到合適的寬度，然后折疊起來，保證電芯的寬度不超標(biāo)。折邊后的電芯就可以上分容柜進(jìn)行分容了，其實(shí)就是容量測(cè)試，看電芯的容量有沒有達(dá)到規(guī)定的最小值。從原則上來說，所有的電芯出廠之前都需要做分容測(cè)試，保證容量不合格的電芯不會(huì)送到客戶手中。但在電芯生產(chǎn)量大的時(shí)候，某些公司會(huì)做部分分容，以統(tǒng)計(jì)概率來判斷該批次電芯容量的合格率。分容后，容量合格的電芯就會(huì)進(jìn)入后工序，包括檢查外觀、貼黃膠、邊電壓檢測(cè)、極耳轉(zhuǎn)接焊等，可以根據(jù)客戶的需求來增減若干工序。然后就是出貨品質(zhì)管控(OQC)，最后包裝出貨了。