聚合物軟包裝鋰電池底角裂不良控制研究

摘 要：聚合物軟包裝鋰離子電池底角裂問題一直是困擾電池生產質量提升的一個主要問題，文章對聚合物軟包裝鋰電池底角裂進行了分析與研究，所得結論對聚合物軟包裝鋰電池底角裂控制有應用意義。

關鍵詞：底角裂；沖殼；研究

1 概述

聚合物軟包裝鋰電池底角殼裂的現象是在生產過程中累積造成的結果，生產過程中，電池側邊需要進行折邊操作，折邊側底角位置殼體相對較脆弱，當對電池殼體側邊進行反復的彎折或者角部殼體受到外力撞擊時，電池底角部位的殼體容易發生破裂或者損傷，從而出現電池底角殼裂質量不良，導致電池出現鼓脹漏液的質量問題。

2 聚合物軟包裝鋰電池底角裂產生機理分析

2.1 沖殼因素

（1）沖殼概念，沖殼是將處于平面狀態的鋁塑復合膜通過沖殼模具的合模增壓，沖壓成型為坑狀的有一定深度的方形殼體的過程，它是聚合物軟包裝電池的一個重要生產工序。

（2）沖殼過程中，模具型腔的直角轉角位置，對應著成品電池的底角位置，鋁塑復合膜在此位置的拉伸延展幅度最大。模具對應轉角位置要進行圓角處理，而圓角半徑大小R的選擇直接關系到鋁塑復合膜拉伸延展的狀況，是影響成品電池底角裂質量問題的原因之一。

2.2 生產制程因素

（1）聚合物軟包裝電池的生產過程是一個較為復雜的工藝過程，涉及眾多生產工序，而在各個生產工序的制程過程中，對電池不規范、不正確操作，形成對電池底角位置的反復彎折及撞擊，這種累積也是造成電池底角質量不良的原因之一。

（2）通過分析發現主要的影響因素為：生產過程無保護措施；各工序操作方法不規范；未按照作業指導書操作；電池底角部位與設備碰撞。

3 聚合物軟包裝鋰電池底角裂控制研究

3.1 沖殼模具改善

我們對模具轉角的參數進行了優化，針對不同厚度的鋁塑拉伸膜，在不同的殼體沖壓深度范圍下，設定了不同的轉角參數值，應用到生產中，改善效果明顯。

3.2 各生產工序異常點與控制研究

（1）生產制造全自動雙邊封工序，在收電池方法的時候，異常點，收取電池時碰觸電池底角，拿電池氣袋位置，晃動或者彎折氣袋。控制方法，培訓操作者取放電池須拿取電池主體部分，不得拿取氣袋部分。

（2）生產制造噴碼工序，異常點，從周轉盒中取電池時，拿取電池氣袋部位，易造成電池底角部位彎折。控制方法，培訓操作者，取放電池須拿取電池主體部分，不得拿取氣袋部分。

（3）生產制造貼保護紙工序，異常點，電池放入貼保護紙工裝內時，彎折電池氣袋，易造成底角裂。控制方法，培訓操作者，取放電池須拿取電池主體部分，不得拿取氣袋部分。

（4）生產制造封底角工序，異常點，底角封裝邊緣到極組間的距離過近，會導致電池底角損傷；底角處出現磕傷。控制方法，及時調整封頭前后位置；底角處出現變形時，及時調整封頭高低位置。

（5）生產制造注液工序，異常點，電池入上料位時，操作者將電池從周轉盒中取出后，用手指撥開氣袋，或是直接拿取氣袋部位，易造成電池底角裂。操作者將電池掃碼放入上料位時，磕碰電池底角部位，易造成電池底角裂。控制方法，培訓操作者嚴格按照工藝要求操作，不允許拿取電池氣袋及磕碰電池。設備取料夾爪將電池放入夾具的位置時，異常點，取料夾爪將電池放入夾具中時，夾爪與夾具底端的高度異常，高度過高，導致電池掉在夾具內，磕傷底角，高度過低，導致夾爪在放電池時，彎折電池氣袋。控制方法，調整取料夾爪與上料夾具、稱重夾具、靜置轉盤夾具之間的高度，保證與電池放入夾具內的高度一致，防止電池在注液機內運轉過程中氣袋被彎折。

（6）生產制造化成工序，拿取電池時，異常點，操作者在拿取電池過程中拿取電池氣袋。控制方法，培訓操作者嚴格要求員工按照工藝要求操作，不允許拿取電池氣袋部位。

（7）生產制造熱壓工序，取料夾爪送電池時，異常點，取料夾爪送電池過程中要進行旋轉，旋轉動作很快，造成電池在夾爪下不停的來回晃動，由于夾爪夾住電池氣袋部位，電池晃動，即氣袋與電池主體的連接處不停的被彎折，易造成電池底角裂。收料器將電池吸后，在放到收料槽中時，有停頓，電池在收料器上不停的抖動，也會造成氣袋相對于電池主體彎折，易造成電池底角裂。控制方法，不同設備間取料夾爪的動作幅度不同，對于晃動比較厲害的取料夾爪進行調試，保證旋轉后，電池在夾爪下晃動的幅度不足以造成電池氣袋彎折。不同設備間收料器的停頓幅度不同，調節收料器停頓過快的電池，保證電池在放入收料槽過程中抖動幅度不足已造成氣袋彎折。異常點，操作者將電池放入定位槽過程中時，拿取電池氣袋部位，彎折氣袋，易造成電池底角裂。控制方法，培訓操作者在任何操作過程中不允許只拿取電池氣袋部位。

（8）生產制造切折邊工序，切折邊員工將電池放入定位工裝之前自檢封裝效果時，異常點，操作者將電池放入切折邊定位工裝前檢驗除氣封裝封裝效果時，掰折電池氣袋部位，易造成電池底角裂。改善控制方法，培訓操作者自檢封裝效果時，一手拿取電池主體部位，一手拖住氣袋，目測封裝效果，不能掰折氣袋。

（9）生產制造電池電壓檢測工序，將電池放入上料位時，異常點，操作者一次拿取多只電池，將電池放入上料位時用力過大，磕碰電池底角部位，電池底角被夾住，導致電池翹起這些操作都易造成電池底角裂。改善控制方法，培訓操作者按照工藝要求操作，正確取放電池不要磕碰電池底角位置。收料器收取電池過程，異常點，收料器將電池吸起后，轉向收料槽的過程中，速度過快，電池底角很劇烈的撞在收料器臂上，導致電池底角部位變形，很容易造成底角裂。控制方法，不同設備間，收料器轉動速度不同，調節氣閥，使得收料器轉動速度適中，不會將電池撞向旁邊的臂上。調節電池截止位置的定位裝置，使得電池截止位置遠離收料槽，收料吸盤吸取電池主體的位置偏向負極耳側，保證收料吸盤轉向后不會將電池底角撞在收料槽臂上。

（10）生產制造篩選工序，側邊殼體和底角檢驗操作時，異常點，操作者在進行檢驗過程中，側邊殼體掰開一次后，不得上下彎折殼體，并且只能掰開一次。控制方法，規范操作者檢驗操作方法，避免側邊殼體多次彎折，造成底角殼體發生損傷，規范彎折次數。

（11）生產制造電路控制板焊接工序，激光輔助焊接時，異常點，操作者在將電池放入焊接工裝時，為了放入順達，在工作臺上進行側邊壓實，壓實過程底角撞擊工作臺，對底角殼體造成損傷。改善控制方法，規范操作者操作，對操作者進行培訓，禁止將電池在工作臺上壓實，需用手對側邊殼體進行捋實，防止對電池底角殼體造成損傷。

（12）生產制造質量檢驗工序，側邊寬度檢驗時，異常點，檢驗人員在切折邊工序后，進行切邊寬度檢驗，需將已折邊的側邊殼體掰開捋平，對側邊殼體有彎折的力，如操作不當，造成電池多次被彎折，易造成底角殼體損傷。改善控制方法，規范檢驗人員的檢驗方法，并且要求檢驗過程對殼體的彎折次數，在90度范圍內彎折次數不得超過2次，否則，電池報廢處理。

4 結束語

通過對沖殼過程及電池生產操作過程的分析，我們發現聚合物軟包裝鋰電池底角裂不良控制，通過對沖殼模具的參數優化及生產過程的管理與執行是能夠有效進行控制。