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锂电PACK工艺设计规范!

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1、锂电池包装工艺设计宗旨

2、工艺设计重点关注的几项参数

2.1性能

电芯电压与成品出货电压:成品电压的上下限范围内;组合电池,电芯电压可不做特别要求,但在半成品老化时应注意最后一步充电截止电压需在成品出货电压范围内。

电芯内阻、保护板内阻与成品内阻:

电芯内阻+保护板内阻<成品内阻,因为组装用的连接镍片、导线等也占一定的阻值。

过流值:根据适用场景而定,一般为正常负载的3~5倍,时间为mS级, 动力类按负载功率而定,一般为功率的1~5倍。

NTC、ID:此电阻值不体现在规格书中的各项参数列表中,而是体现在电路图中,串联 在P-端的一个电阻。其它特殊性能,如智能电池通讯测试、写程序、锁码等。

2.2尺寸

电芯尺寸、保护板尺寸、辅料尺寸与成品尺寸:

根据规格书中体现的电芯尺寸、保护板尺寸和BOM中各辅料尺寸,推算出组 装后的成品理论尺寸与规格书的成品尺寸是否有冲突,原则上理论尺寸应小 于标准尺寸。如理论值大于等于标准值,则从辅料尺寸或工艺结构上做调 整,也可向客户争取最大标准值。

3、工艺设计从哪几个方面入手

3.1产品本身的工艺结构:保证安全:有安全隐患的地方一定要做绝缘防护。工艺结构最简化:装配布线走最短的路线;物料规格一次到位,尽量不要缝缝补 补;一次连接已能达到要求的效果则不应再二次连接或三次连接。

3.2制程中的作业手法:就近取材、双手作业且避免交叉作业、一次动作完成的不应分成两次动作完成, 减少取放时间。

3.3整个生产区域的布局规划:从原材料投放到成品产出的整个加工和组装过程应达到减少搬运和存储。拉线的顺畅:各工序先后的合理安排,避免前工序跑到后工序去取材作业,造成人员混乱和效率低;各工序之间的平衡,平衡率越高越好,这就需要考虑到工序之间的动作分配、人员安排、辅助 夹工具使用的合理化,避免制程中的堆积和等待。

4、锂电PACK各主要工序标准

1、电芯外观全检标准

圆柱形电芯外观标准:无短路、氧化生锈、漏贴面垫或面垫歪斜、破膜、膜皱 等现象。

方形电芯外观标准:表面无电解液、毛刺或其它污质,无漏液、发鼓、变形、短路等,面垫无歪斜、起翘,复合 镍带无氧化、脏物、脱焊等。

聚合物电芯外观标准:表面无电解液或其它污质,无漏液、气胀、变形等,极 耳无断裂、角位无破损、折边无分层等。


2、电芯贴面垫标准

要求面垫粘贴牢固、不歪斜、起翘、不超出电芯端面边沿、不盖住负极铆钉---铝壳电芯 正极盖帽(多并串时采用成型青稞纸或红钢纸粘贴)---针对钢壳圆柱电芯

包美纹纸或高温胶纸---聚合物电芯



3、电芯电压、内阻测试

测试仪器:万用表、多功能测试架、电池内阻测试仪、通用电池测试架、扫码机。测试连接法:电芯正、负极端分别与测试架的正、负极顶针接触测试。(测试架上下顶针分别为正、负 极,钢壳电芯盖帽是正极、电芯外壳是负极,铝壳电芯铆钉是负极,电芯外壳是正极)。


4、电芯组合标准

圆柱电池:滴胶粘连工艺:多并串采用胶水将2只或以上的电芯粘到一起。现改为免滴胶组合:采用相应规格点焊夹具固定,电池上下用成型青稞纸粘贴组合。聚合物电池:多采用透明胶缠绕一周半粘贴组合。


要求与自检:滴胶工艺:两电芯之间的滴胶粘连处必须有一只电芯要贴上高温胶、美纹纸之类的绝缘材料,并且 不能低于电芯端面,防止镍片桥接时电芯本身发生短路,滴胶水前要确保相粘连的电芯两端平齐, 不能错位,胶水需均匀的滴在两电芯之间的缝隙,不能溢到电芯端面而影响点焊质量。免滴胶工艺:粘贴牢固不错位、不起翘;胶纸粘贴牢固、不起皱。

5、锡焊标准

焊锡时间≤3S 焊接温度:320~360℃保护板锡焊引线、插头:按工艺要求的焊接方向将规格符合要求的引线、插头焊在保护板相应焊盘上。要求与自检:锡点完全包住引线锡头;无虚焊、脱焊、连锡、锡渣、锡尖、元件脱落、引线烫伤、 烫破、插头端子脱落等。电池极性引出镍片锡焊引线、插头、保护板。

按工艺要求的焊接方向将规格符合要求的引线、插头焊在电池组相应的极性引出镍片上或将电池组 各极性引出镍片焊在保护板相应焊盘上。可沾助焊膏锡焊,其效率是挂锡焊的2倍以上。要求与自检:工作台面整洁,零部件与工具摆放有序,不允许锡丝、刀片、剪刀、钳子等导电体从电池体上横跨 或电池体摆放在导电体之上,以免发生短路现象,重者伤及人体。电池极性引出镍片或引线与保护板焊接顺序:从低端电压B-、B1、B2、 Bn、B+顺序开始焊接。锡点光滑、完全包住引线锡头;无虚焊、脱焊、连锡、锡渣、锡尖、元件脱落、引线烫伤、烫破、 插头端子脱落;镍片锡点不得超过焊盘边沿,避免镍片或保护板弯折不到位导致尺寸、装配不良;  不得烫破电芯上 的热缩膜。

6、点焊标准:

电芯与镍带焊接:方形电芯与镍带焊接:负极铆钉点焊2个有效点,正极复合镍带点焊4个平行四方形状的有效点,位置 在复合镍带中间,不能点到两端的激光焊点上。

圆柱形电芯与镍带焊接:正负极两端都是点焊4个方形或平行四边形状的有效点,负极端焊点应避开中 间直径约4mm的圆周区,因此区域内内部有极片与电芯壳体的连接点,如外部焊点与此连接点重叠,有可能导致电芯内阻偏高;聚合物电芯极耳与镍带、镍带与镍带焊接:宽3mm以下的镍带点焊2个有效点,宽4mm以上的镍带点 焊4个方形有效点。


保护板与镍带焊接:前提是保护板焊盘上必须贴有镀镍钢片,才能与镍带点焊连接。要求与自检:焊点牢固,无炸火、脱焊、镍带断裂、点偏或点到焊盘周边的元器件上,镍带方向要 符合工艺要求或与样板一致。4*4mm以下的焊盘与镍片,点焊2个有效点, 4*4mm以上不包括4*4mm的焊盘与镍片,点焊4个方形有效点。


7、贴绝缘胶纸标准:

贴绝缘胶是为了避免组装过程中出现电芯本身短路或电池块短路,轻则烧坏保护板线路 或元件,重则伤及人体。常用的绝缘材料有:高温胶、美纹纸、青稞纸、杜邦纸、 热缩套管等。

通常需贴绝缘防护的位置有:保护板与电芯的接触面之间:要求绝缘胶完全盖住保护板与电芯的接触面,避免电池块短路;

保护板上不同极性的镍片、焊盘、走线与插头、引线的重叠位置:要求绝缘胶完全盖住能够导致两 者短路的接触面,避免电池块短路;

钢壳电芯正极端的连接片要弯折到负极面时,电芯负极面相应位置应贴绝缘胶,弯折的镍带需套热 缩管,避免电芯本身短路。

铝壳电芯负极铆钉上的镍片引出有可能会碰到正极壳体的位置,需贴上高温胶,避免电芯本身短 路;

钢壳电芯挨紧并联时,电芯正极端需贴联体绝缘垫,再点焊镍片连接,防止电芯本身短路;

钢壳电芯挨紧串联时,需在串联端粘贴联体绝缘垫,再点焊镍片串联,防止串联中的正极那颗电芯 本身短路;

方形电芯并排串联时,需在负极那颗电芯的负极端面贴高温胶或杜邦纸并折贴到侧边8-15mm, 防止串联中的负极那颗电芯本身短路;


方形电芯叠放串联时,需在两电芯的接触面之间贴上双面青稞纸或牛皮纸等绝缘材质,材质厚度根 据成品厚度空间而定,但最小不能小于0.2mm,并在串联端面两电芯之间贴青稞纸或牛皮纸等绝缘 材质,材质宽度以不盖住负极铆钉和正极复合镍带为准,以免点焊炸火;

多串电池各极性引出引线较长有可能出现相互碰触时,除正极或负极引线不用套热缩管工缠绝缘胶 以处,其它极性引线的线芯裸 露端需套热管或缠绝缘胶,以免引线线芯相碰出现电池组短路。

8、套PVC膜热缩标准:

套膜:如果电池两端都是平面或是同等弧面,则套膜后超出电池两端的膜长应基本一致;如果电池一端是平面一端是弧面或不平面,则弧面或不平面一端的膜长应比平面的一端长约1-3mm, 根据电池大小而定。

热缩:要求热缩平整,无皱痕、破膜、斜角,不露电芯、保护板或插头、引线线芯等。


9、电池装胶壳、胶框标准:

装壳:通常所有的胶壳、胶框都会有保护板的定位槽、定位柱或卡位,电池在入壳、框时,根据工艺要求 先在电池与壳、框的接触面贴上双面胶或打硅胶等,再将电池上的保护板卡到定位槽、定位柱或卡 位,最后再将电池体装入胶壳、胶框内,有上壳的还需将上壳合上。

要求与自检:保护板要完全卡到位,五金片不偏移、歪斜、下陷,电池体要装到位,胶壳、胶壳不变形,上壳与 下壳的装配不错位、盖反等。

10、超声压合标准:

指将合好上、下壳的电池置入超声波机(塑焊机)的下模上,启动超声按键,通过超声 波机的音波振动效能使上、下壳熔接。要求与自检:焊缝均匀、无溢胶、错位,壳面无压伤、烫伤,五金片无歪斜、偏移、下 陷等。

要求与自检:保护板要完全卡到位,五金片不偏移、歪斜、下陷,电池体要装到位,胶壳、胶壳不变形,上壳与 下壳的装配不错位、盖反等。


11、贴标标准:

完全裹标类:针对套胶框和只粘上盖和底片的电池,要求贴纸无错位、气泡、杂质、脱漆、折痕、卷角、起翘, 不露电芯、不露胶框缝隙等;

胶壳上贴标类:此类贴标通常胶壳上会有一个贴标槽,且有一个防呆倒角,贴时注意标贴倒角对准贴标槽的倒角, 可避免贴反。要求贴纸不歪斜、不超出贴标槽,无气泡、杂质、折痕、卷角、起翘等;

PVC外膜贴标类:此类电池两面无明显区别,所以贴标时要特别注意需参照插头或引线的引出位置作为基准,找出贴 标电池面。要求贴纸不歪斜、无气泡、杂质、折痕、卷角、起翘等;

12、成品外观检查标准:

胶壳类:胶壳无压伤、溢胶、错位、变形、腐蚀;焊缝均匀;五金片不歪斜、偏移、下陷,贴纸粘贴牢固、 位置正确,不起翘、无气泡、折痕、白点、杂质、污质等;

套PVC膜类:PVC膜热缩平整、无皱痕、破损、斜角;不露电芯、保护板、插头或引线线芯;插头端子无脱落, 引线无烫伤烫破现象;贴纸粘贴牢固、位置正确,不起翘、无气泡、折痕、白点、杂质、污质等;喷码内容、位置正确,字迹清晰;

裹标类:标贴不错位,不起翘、无气泡、折痕、白点、杂质、污质等;胶壳无变形、缺损、刮花;五金不歪 斜、偏移、下陷。

来源:锂电那些事
振动断裂电路通用新能源焊接理论材料控制
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首次发布时间:2023-06-22
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