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锂电池极耳设计公式计算!

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一般的锂电池正负极端是通过内部镍极耳(铜镀镍)或铝极耳分别与负极、正极盖帽连接。当然,极耳的设计对过流能力有着重要影响,下面介绍一下极耳设计理论


一、极耳材质理论参数

(1)镍极耳的安全载流值为11-13A/mm2,镍的电导率在140000 S/cm,熔点在 1200℃~1400℃。

(2)铜极耳的安全载流值5-8A/mm2,铜的电导率在584000 S/cm,熔点在 ≈1000℃。

(3)铝极耳的安全载流值3-5A/mm2,镍的电导率在369000 S/cm,熔点在 ≈660℃。


二、极耳的几何位对阻抗影响理论设计

集流体(箔材)过流离极耳越远,过电流过弱;平均电流值为集流体一半,简单说有效阻抗Reff为集流体阻抗值Ro一半

Reff=Rc/2 或 Ra/2

其中

① Rc为正集流体阻抗值

② Ra为负集流体阻抗值


(1)极耳位于极片中间位

E=(I/2)2*(Ro/4)+(I/2)2*(Ro/4)= I2*(1/8)Ro= I2*Reff


(2)极耳位于极片1/3位


E=(I/3)2*(Ro/6)+(2I/3)2*(2Ro/6)= I2*(1/6)Ro


(3)单极耳位于任意位


E=I2*[x2*x/2+(1-x)2*(1-x)/2]Ro


(4)双极耳位于任意位


E=(I/3)2*(Ro/6)+(I/3)2*(Ro/6)+(I/3)2*(Ro/6)  



1.电池极耳是什么?


2.极耳的分类


2.1按极耳金属带材质分:


2.2 按照极耳胶来分(国内市场):

2.3极耳的成品包装分为:


3.电池极耳金属带材质


4.各种品牌极耳胶结构与性质


4.1. 各种品牌极耳胶结构


4.2 各品牌极耳胶性能  


白胶


5.各种极耳胶性能比较


5.1 黄胶极耳和黑胶极耳的比较



5.2 黄胶极耳和白胶极耳的比较


5.3 白胶极耳和单层白胶的比较


5.4 三层白胶极耳和三层或五层白胶(分正反面)极耳的比较



5.5 日立三层白胶和单层白胶

5.6 日立三层白胶和单层白胶DSC图

6.1 电池极耳生产流程(白胶)


6.2 动力极耳金属带削边处理

7.电池极耳的测试


7.1 电解液浸泡后渗透测试

7.2.1 电解液浸泡后热封强度测试

7.2.2 电解液浸泡后渗透测试



7.3 弯折测试

7.4.1 铜镀镍动力极耳——镀层密着性测试


7.4.2 金属极耳导体关键参数对比


7.5 盘式极耳——胶块脆化程度测试


“极耳”是一个“连接、导电、密封件”。“连接”是指电池内外连接,极耳胶与铝塑膜的连接;“导电”是指通过极耳将电引出来及产生回路;“密封”是指胶条与金属带之间的密封和胶条与铝塑膜之间的密封。

       
       
       
       
       
       

 


一个极耳是由两片胶片把金属带夹在中间的。目前市场使用的胶片有黑胶、白胶和单层胶三种。常用的黑胶片是三层结构的:黑色素,熔点66℃;PE,熔点105℃;PP,熔点137℃。极耳的成品包装分为盘式(整条金属带通过设备加上胶片后整条的卷绕成盘)和板式(金属带加上胶片后裁切成单个的,然后成排摆放用两片薄透明塑料片夹在中间)。


 


锂电池极耳连接方法

1.钻孔攻丝后上螺丝。  
优点:机械连接强度高,牢固可靠,费用低。  
缺点:由于厚度未知,存在一定风险。  

2.钻孔攻丝后用普通焊锡焊接铜丝,用铝块试验,步骤:打孔功丝用锡焊丝把空塞满中间别忘了塞铜丝铜丝1.0的烙铁化锡老虎钳拉不下来铜丝为保险起见一个极柱最好两到三个空然后上紫铜带相当牢固。

优点:设备简单,容易操作,费用低。  
缺点:焊接是否牢固有待检验。  

3.使用M51焊丝(低温焊丝)直接焊接,焊接材料:M51+M51-F,低温铜铝焊接。M51是WEWELDING-M51的简称,也叫万能51,是美国R&D工业公司出厂的牌号,它是一种含有特殊稀有元素的低温铜铝焊丝,2010年由威欧丁(天津)焊接技术有限公司引进中国大陆主要用于在低温下解决几乎所有白色金属的显著能力,白色金属包括锌(几乎不能焊接)、铜铅合金、锡铅合金、铝和铅等。M51还可将上述任何一种金属与铜、黄铜、钢、不锈钢或青铜等其他任何金属焊合。马云家上搜索,价格有点小贵,直径1.3毫米3米长的M51就要25元,M51-F助焊剂一小瓶就要50元。

优点:介绍上说设备简单、焊接牢固  
缺点:费用偏高,是否牢固有待检验  

4.超声波焊接

软包装锂离子动力电池极耳焊接结构技术方案是在正、负极耳焊接时,直接将极耳金属片与电池集流体通过超声焊接机以直焊的方式焊接。

锂离子电池的电芯在制作过程中,电芯由多层电芯极片叠加而成,每层电芯箔片伸出一层极耳箔片,在电芯箔片对齐后极耳箔片也贴合并对齐在一起,需要将电芯箔片焊接在一起形成电芯,并把极耳箔片焊接在一起形成极耳,由于极耳箔片很薄,仅有0.01mm左右,因此传统一般通过超声波焊接,焊接时在叠加后的极耳箔片的下部垫上底模作为支撑,将超声波焊接装置的焊头压在叠加后的极耳箔片上并通过焊头给极耳箔片施加一定的压力,然后开动超声波焊接装置,焊头直接输出超声波,在高频振动下实现相邻极耳箔片上原子的共振,从而将极耳箔片结合在一起。


来源:锂电那些事
振动新能源焊接理论材料控制试验
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首次发布时间:2023-06-27
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