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封装手册

龙行天下
2018-09-07 0人阅读 举报 0 0 0 暂无简介

简介:本文档为《封装手册doc》,可适用于财会税务领域

AmperexTechnologyLimitedHandbookforsealingHANDBOOKPreparedbyQMGuoProcessdepartment目录封装的用途及基本原理…………………………………………………封装的用途……………………………………………………………………封装的基本原理………………………………………………………………封装材料的结构………………………………………………………封装原理………………………………………………………………主要封装工序…………………………………………………………………封装参数的选择…………………………………………………………几种常见的封装材料…………………………………………………………设备的工作原理………………………………………………………………设备参数的选择………………………………………………………………工艺参数的选择………………………………………………………………温度……………………………………………………………………时间……………………………………………………………………压力……………………………………………………………………ProcessStructure…SOP…………………………………………………封装工艺的控制及效果检查……………………………………………常见的封装失效模式……………………………………………………分层…………………………………………………………………………电阻坏品、腐蚀………………………………………………………………胀气……………………………………………………………………………顶封起皱、鼓泡………………………………………………………………封装可靠性评估…………………………………………………………封装材料的判断…………………………………………………………封装工序FMEA……………………………………………………………附录……………………………………………………………………封装的用途及基本原理封装的用途电池的使用过程是一个不断充电放电的过程电芯内部在不断的进行动态的电化学反应电芯内部存有多用有机溶剂和遇水、氧等能迅速分解产生大量氢氟酸的电解质锂盐一旦电芯内部HF含量过高电芯电性能(如容量、循环寿命、放电平台等)会发生损耗严重影响电芯的使用。由于内部有机溶剂的存在必须要求软包装材料能够抵挡有机溶影响封装经验证明电芯极耳所包黄胶经不同电解液浸泡后产生的胶状物或电解液被污染流到交叉部位也会导致两PP产生界面隔膜不能很好的粘合表现为PP没有软化。黄胶为CE认证不能取消(如有其它胶纸可代替最好)可以控制黄胶纸在Degassing边极耳外露的尺寸。电芯定位不准定位调整或操作放置不到位会导致Degassing封边与顶边不重合引起封装不良。电阻坏品、腐蚀ATL电芯从开始到结束共有三次阻抗测试包括:极片Hipot测试、Foil电阻测试和内阻(IMP)测试。Hipot影响电芯的化成内阻(IMP)影响电芯的自放电它们只反应到电芯的电压、容量性能可以通过现有的高精度设备将坏品挑出。但Foil电阻坏品有发生腐蚀的可能性一般需要一段时间最终在客户出表现出来它的失效表现为外观Al被腐蚀破烂变黑电芯胀气无法使用可以说是最严重的坏品表现是一件非常恐怖的事情!Foil电阻坏品指的是电芯Nitab(阳极)与包装铝箔Allayer短路目前ATL定义Nitab与Allayer电阻低于×Mohm(非OEM产品)和OEM产品为低于×Mohm的为电阻坏品使用万用表测量挑出以避免电芯在客户处发生腐蚀。当然电阻越大甚至无穷大发生腐蚀的概率越低。对于这两个标准的选择是基于对电芯进行Onhold模拟测试而定大概客户反应的腐蚀坏品为ppm个别案例除外(指由于特殊原因导致电芯必然会发生腐蚀)。我们知道控制这种电阻坏品的目的是防止包装铝箔的铝层发生腐蚀下面就从腐蚀发生原因、腐蚀防止、电阻坏品防止几个方面入手介绍。腐蚀原因引起电芯腐蚀必须具备两个短路的通道:一离子短路通道即包装铝箔铝层与阳极发生离子短路二电子短路通道即包装铝箔铝层与阳极发生电子短路。这样包装铝箔的铝层就与阳极形成一个短路的回路阳极即为电芯负极处于低电势的部分一旦与铝接触会通过电导率较高的电解液引起电化学反应化学反应导致铝层的不断被消耗。空气中水分会进入电芯内部导致进一步反应产生大量气体。这两种短路是电芯发生腐蚀的必要条件两者缺一不可。腐蚀防止我们知道离子短路和电子短路是发生腐蚀的必要条件要防止腐蚀就必须弄清楚两种短路形成的原因。我们已经知道了包装铝箔的结构内部为绝缘PPPP的一个作用就是绝缘将电解液环境与铝层隔离保护铝层发生离子短路是由于PP发生破损致使电解液渗透将铝层与阳极导通因此腐蚀均发生在PP破损部位。电子短路必须是有导体在阳极和铝层(PP破损处)间能够导通电子或阳极通过Nitab直接与铝层短路导通电子。要防止腐蚀的发生就必须杜绝两种短路的存在。在电芯的封装过程中封边部位的PP受到热压后PP比较容易发生破损所以会产生比较多的电阻坏品因此只要发生电子短路腐蚀必然发生防止腐蚀必须先从防止电子短路开始。阳极通过Nitab与包装铝箔铝层在顶封部位发生短路PP绝缘胶失去保护作用Nitab与铝层接触这种情况必然会发生腐蚀。目前Nitab与包装铝层发生短路主要有两种情况:第在顶封过程中两者直接短接:a顶封封头槽位与包装铝箔厚度不匹配或封头变形损坏等导致Nitab顶封时PP变形率过大被挤压到严电芯长度方向Nitab与铝层导通b顶封夹具、Loading操作失误或顶边宽度设计不够顶封时封头压偏在Nitab上使Tab顶部PP被挤压流走发生短路c顶封封头槽位压在Nitab上或过度压偏导致两者短路d顶封夹具调整不合理或Tab中心矩不合格(尤其焊接返修产品)在loading电芯时为Nitab发生扭曲导致两者在封装过程中短路eTab上有毛刺或杂质刺穿Sealant和PP导致两者短路。第在焊接PTC或Fuse过程中折叠Nitab两者直接发生短路:a顶封后Nitab上Sealant没有外露或外露长度不够导致在折叠后Nitab直接与包装铝箔截面铝层发生短路b如×mmNitab比较柔软由于折叠方法问题导致Nitab与截面铝层导通(即使有外露Sealant保护)曾经由于此种原因在客户处发生大量腐蚀缘由是由于加工商没有考虑到折叠后对截面的绝缘保护。以上所列到的原因为实际过程中对腐蚀样品失效分析经验的总结Nitab一旦与包装铝箔铝层发生直接短路电子直接导通必然会发生腐蚀毋庸置疑!在生产过程中必须注意对以上所列举的方面的控制同时在进行腐蚀失效时也需要先从这几个方面入手。其实除阳极通过Nitab与铝层在顶封部位直接发生短路外还有另外一种情况就是在电芯内部阳极通过电子导电物质与PP破损处裸露铝层短路。电子导电物质一般为金属Partical、碳粉或导电剂物质多发生P工艺的Model上因为它的阳极几乎直接暴露在PP破损的两个侧封边部位。P工艺电芯由于表面有隔离膜包裹住电芯封边部位阳极没有与铝层接触的可能性目前位置尚未发现因为电子导电物质引起腐蚀的案例。MS卷绕工艺电芯由阴极收尾外面一层为阴极铝箔隔离膜和阴极铝箔会阻止阳极与铝层接触但MS采用的是Overhung的设计方式阳极要超出阴极mm当发生严重错位阳极膜片会在电芯底部或顶部伸出隔离膜而暴露阳极膜片比较脆碳粉等导电物质易脱落引起短路目前位置有一个电芯为此种短路案例。刚才介绍了引起电阻坏品及发生腐蚀的诸多原因引起电芯发生腐蚀最常见的直接因素便是顶封部位Nitab与包装铝箔铝层发生短接由于前面所指各种原因导致该部位绝缘胶变薄不能完全隔断Nitab与包装铝箔铝层。可以参考下面的示意图:以上为短接情况的示意图我们在分析时需要进行切边观察沿Tab方向切刮掉包装铝箔和Sealant胶在高倍率放大镜下观察切边Nitab和包装铝箔铝层的位置情况下图a为切面观察无短路情况图b为切面观察发生短路的情况。可作为参考。            图a图b  以上的是引起腐蚀的第一种情况下面为引起腐蚀的第二种情况Nitab弯折后与顶部截面铝层发生短接。图c所示Nitab在铝箔上有明显的印痕图d将Nitab弯折后测量发生为短路。                图c图d电子短路一旦形成必然会发生腐蚀因此必须在各过程中控制严防电子短路的发生工艺、夹具、操作方法规范可避免直接短路的发生还需要控制电子导电物质的存在注意顶封前的各工序对隔离膜、阴、阳极、Pocket、Tray、操作台面等partical的预防控制目前在顶封loading电芯前采用吸尘方式裸电芯和Pocket进行控制。注意卷绕工艺的膜片错位和膜片脱膜掉碳的控制检查。电阻坏品防止任何电阻坏品都有发生腐蚀的潜在可能性对电阻坏品规格的定义是经验上的总结被Reject的电芯需要进行Onhold(待潜在的腐蚀发生)不能正常出货增加了成本控制和影响到产品的总体优率。我们知道PP破损导致包装铝箔铝层发生裸露才会导致阳极通过电解液与其发生短路。提高电阻优率可降低发生潜在腐蚀的可能性也能极大地节约成本(ATL目前日产量近K)因此必须控制电芯在Topsealing、Sidesealing和Degassing三个工艺控制PP的意外受损也可能需要从设计上进行改善。目前使用的包装铝箔主要有两种:PFR和PFR两种厚度不同的包装铝箔是因为PP厚度的不同PFRPP的厚度为umPFR的PP厚度为umPP越薄越容易发生破损产生电阻坏品所以普遍来说使用薄Showa的Model电阻优率一般比厚Showa的要低些。PP破损的原因主要归结以下几个方面(包括控制检查方法):温度过高封装温度过高封边Pocket内PP受热辐射影响易被烫伤产生鼓泡折边后发生破损。目前对机器温度采用首件测量和Onlinemonitor的方式进行控制。PP变形率过大用错Stopper高度的封头或封头磨损、杂质等原因导致封装PP受过度挤压变形率过大PP胶堆积在电芯封边内部折边易发生破损。目前采用平行度检查、监控的方式保证封头处于良好状态。封头错位封头沿宽度方向错位封装热压时未重合部位直接烫伤PP。目前定期检查封头错位情况。隔离膜划伤主要表现在PModel该种工艺为叠片方式隔离膜裸露在电芯两侧热压封边周围PP受热辐射影响比较软隔离膜伸到PP将其划伤由以CD隔离膜和大电芯最最为严重,CD隔离膜萃取后变硬大电芯Pocket中间部位易发生形变。目前一些Model采用在裸电芯两侧贴短条或长条绿较(根据电芯实际情况和电解液渗透)阻止隔离膜外伸灵活调整Bicell折叠方式隔离膜比较长的一端放入深坑内同时控制侧封的未封区宽度避免隔离膜在封装过程中划伤pocketPP层。绿胶划伤为防止PModel隔离膜两侧外露划伤PP在Bicell两端加贴了绿胶但经常发生由于绿胶的松动而引起绿胶被封装在封边区域或绿胶边缘划伤PP因此在贴绿胶工序必须贴紧绿胶同时灵活地变更方式绿胶端缘(收尾)不能在Bicell侧面尽量上到电芯实体上。Bicell错位对于叠片工艺的PModel。Bicell一旦发生错位不仅隔离膜可能损伤PP。甚至集流体会严重地划破PP因此必须在叠片工序控制Bicell的错位情况尽量使用夹具限位。未封区过小不考虑切边后实际封装宽度的情况下未封区(封装区域到电芯主体的距离)越大PP受隔离膜、绿胶等损伤的机率越小。根据切边宽度和有效封装宽度将PModel未封区宽度定义在mm比较合适。虽然MS工艺和P工艺的电芯两侧没有隔离膜外露但也应有适当的未封区域否侧会受到电芯实体的挤压而造成PP拉伸变薄电阻会明显降低。电解液影响电解液是作为导体连接阳极和铝层造成电阻坏品电解液越少造成电阻坏品的机率和比例也会越低电解液越多电阻坏品也会相应的增加曾经MS和P等曾经出现过。所以需要对各Model电解液的使用系数进行优化。目前所用的系数不是最优化的条件由以MSModel最为严重。Forming折烫边的影响在Forming工序共有两种折边方式:单折和双折电芯厚度比较薄一般低于mm为保证折边不超厚和有效封装宽度一般采用双折边方式其余情况下单折就可以满足正常要求。单折边机器有切、折、烫功能必须调整好机器加热块的距离不可过度挤压电芯实体以免造成封边部位PP的破损需要对距离进行优化调节采用双折边工艺的电芯采用的都是薄的包装铝箔PP厚度只有um更加容易破损所以必须优化调节好滚论的间隙和高度防止实体封边受到过度挤压造成电阻坏品对于双折边由于调节不宕这种情况经常出现并且电阻优率非常低。产生电阻坏品必是由于某处PP受损导致铝层裸露众多原因可以归结为两种情况一是PP被划伤一是封边内堆积PP发生断裂破损。两种情况可参考下面图片:  这里介绍一种检查PP绝缘不良部位即破损部位的方法采用电镀的方法。具体操作方法为:①成型品或做成袋子形状里面灌入硫酸铜水的液体②V的电源阳极放入液体中阴极与包装膜的铝层接触③通电分钟分钟④根据铜的表面析出可找到绝缘不良处。实施方法可以参考下面模拟图:成品电芯模拟图Pocket模拟图通电反应到一定时间后会发现在包装铝箔的某些部位有金属铜析出该部位即为绝缘不良部位亦PP破损的部位。金属铜析出的情况如图所示:      原始图                放大图这里介绍一下电阻和腐蚀失效样品的分析方法:对于电阻坏品可以采用分别将每一个折边摊平测量Nitab与铝层电阻的方法假设单独摊平Degassing边电阻数据没有变化而单独摊平Sidesealing边电阻数据变大说明电阻坏品是由于Sidesealing边PP的破损造成需要拆开电芯检查Sidesealing边是何种原因造成再加以改正预防。若摊平两边电阻都没有增大可以检查顶封封边和切面同时必须要检查两侧封边是否已经发生严重破损必要的话检查一下Pocket各部位PP的情况。具体可参考附件的电阻坏品改进分析报告。对于腐蚀样品需要先测量Nitab与包装铝箔铝层间的电阻在调整万用表档位情况下电阻若只有几Mohm甚至几Ohm所明阳极与包装铝箔发生了直接的短路可观察顶封Nitab位的封装外观是否发生压Tab或压槽位或Tab折叠位置等发生异常并且可以对Nitab封装部位作横切面分析在×显微镜下观察Nitab与铝层的情况电阻很低时一般这两者必定发生了短接在某点或某个部位PP、Sealant绝缘胶失去保护作用在这里形成了电子短路然后再拆开电芯找出腐蚀部位PP的破损证据即离子短路的证据找到了离子短路和电阻短路的证据分析产生的原因加以控制。也可以采用测量Altab和包装铝箔铝层的电压反应Nitab与铝层短路的情况若两Tab间电压为V而Altab和铝层的电压在V以上则说明阳极必定与铝层发生了直接短路。还有另外一种情况就是电阻测试没有显示数据很小或显示负数(说明Pocket已经带电)这种情况一般是没有发生硬性的短路需要拆开电芯先找到腐蚀区域PP破损部位及形成原因(离子通道)同时观察是否有电子导电物质形成电子通道如阳极是否暴、是否错位严重、是否有碳粉等杂质也可以对顶封Nitab部位有无发生轻微短接。不论哪种情况进行腐蚀分析必须找到离子通道和电子通道。在附属报告里面会附上一份腐蚀分析报告的范本。胀气聚合物锂离子电芯采用的是铝塑复合膜的软包装技术当电芯内部由于异常化学反应的发生而产生气体时Pocket会被充起电芯鼓胀(有轻微鼓胀和严重鼓胀两种情况)且不论外观如何电芯的使用性能(Capacity、Cyclelife、Crate等)会发生严重的下降电芯不能使用。胀气会发生在生产过程中也会在客户甚至最终用户手中。当然电芯在化成激活或Baking过程中会正常的产生一定量(一般很少)的气体这根据所使用的原材料而异这种气体在Degassing工序会被抽掉。目前部分Model(一次封装成型电芯)通过添加V溶剂来消除这种SEI层形成、相界面稳定所产生的气体。但是由于工序异常所产生的气体在Degassing前表面非常明显或者Degassing后产生不能再消掉或者V也不能消除。这里简要介绍工序异常产生气体的原因:封装不良由封装不良所引起胀气电芯的比例已经大大地降低。前面已经介绍了引起Topsealing、Sidesealing和Degassing三边封装不良的原因任何一边封装不良都会导致电芯表现以Topsealing和Degassing居多Topsealing主要是Tab位密封不良Degassing主要是分层(包括PModel受电解液和凝胶影响导致PP与Al脱离)。封装不良引起空气中水分进入电芯内部引起电解液分解产生气体。Pocket表面破损电芯在流拉过程中受到异常损坏或人为破环导致Pocket破损(如针孔)而使水分进入电芯内部。角位破损由于折边角位铝的特殊变形气袋晃动会扭曲角位导致Al破损(电芯越大气袋越大越易破损)失去对水的阻隔作用。可以在角位加皱纹胶或热熔胶缓解。并且在顶封后的各工序禁止拿气袋移动电芯更要注意操作方式防止老化板上电芯的摆动。电芯内部水含量超标前面我们已经介绍过对电芯内水含量有一定的要求一旦水含量超标电解液会失效在化成或Degassing后产生气体。造成电池内部水含量超标的原因主要有:电解液水含量超标Baking后裸电芯水含量超标干燥房湿度超标。若经FA怀疑水含量超标导致胀气可进行工序的追溯检查。化成流程异常错误的化成流程会导致电芯发生胀气。SEI膜不稳定电芯在容量测试充放电过程中发射功能轻微胀气。过充、过放由于流程或HK机器或保护板的异常使电芯被过充至V或过度放电电芯会发生严重鼓气。短路由于操作失误导致带电电芯两Tab接触发生短路电芯会发生鼓气同时电压迅速下降Tab会被烧黑。内部短路电芯内部阴阳极短路导致电芯迅速放电发热同时严重鼓气。内部短路的原因有很多种:设计问题隔离膜收缩、卷曲、破损(ATL隔膜最为严重)Bicell错位毛刺刺穿隔离膜夹具压力过大烫边机过度挤压等。例如曾经由于宽度紧张烫边机过度挤压电芯实体导致阴阳极短路胀气。早期由于马甲的存在夹具Baking工序导致隔离膜压破阴阳极短路胀气。腐蚀电芯发生腐蚀铝层被反应消耗失去对水的阻隔作用发生胀气。真空抽气异常系统或机器的原因导致真空度异常Degassing抽气不彻底VacuumSealing的热辐射区过大(一般它的热辐射宽度为mm)导致Degassing抽气刺刀不能有效地刺破Pocket袋而导致抽气不干净。这里介绍一下胀气电芯的通用分析方法并附有一些电芯胀气后的气体成分的Database:根就电芯的Barcode了解电芯的日期是否有生产时期的异常记录(比如干燥房湿度超标、停电等)从DTS查阅电芯出货的基本信息包括电压、内阻、容量等。测量电压的开路电压、内阻数据并与出货数据比较测量它的充放电曲线。检查电芯的外观是否有Pocket破损、角位破损、封装不良等对电芯内气体进行气相色谱分析判断气体成分及比重若H含量过多可以判断为电芯内水含量超标导致为包装铝箔失效导致电芯内部与外界接触或工序过程中电芯水含量超标。                气相色谱结果分析图  对各种不同条件下电芯内部气体的成分分析统计通过气相色谱方法分析获得:① 模拟实验产生气体结果分析实验电芯:DMIP工艺电芯组成:阳极:FAM阴极:FCM电解液:E隔离膜:FSM试验条件:第组:充电至V左右然后℃baking至电芯严重鼓胀然后取出即时做气体分析(在常温停留时间不超过小时)第组:充电至V左右然后℃baking至电芯严重鼓胀然后取出在常温摆放天后做气体分析第组:恒压充电V至电芯鼓胀然后取出在常温摆放天后做气体分析第组:恒压充电V至电芯鼓胀然后取出在常温摆放天后做气体分析第组:取半充满电电芯(V左右)向电芯内注入约g水密封好后待电芯鼓胀后做气体分析第组:ºCcycle产生气体的电芯分析结果:GroupHCOCHCOCHCHCHCHCH②不同模拟条件产生气体OverdischargeElectrolyteStatusHCOCHCOCHCHCHEdischargetovatRT,EBakingModelElectrolyteProcessStatusHCOCHCOCHCHCHCHCHEP°ChEPCdaysFormationModelEProcessGasHCOCHCOCHCHCHCHEPMean  (A)EPMean  EPMean OverchargeESwellingstatusHCOCHCOCHCHCHCHECchargetovECchargetovECchargetovATLCchargetoVATLCchargetoVATLCchargetoVATLCchargetoVMean E°CbakinghrsatvEvcyclingat°CEvcyclingtimesat°CEv°CcyclesEvcyclingtimesatRTEv°CcyclesMean StorageModelEStatusHCOCHCOCHCHCHCHCHEStoragegasdaysEVbakingEVstoragedaysatRTEVstoragedayatRTEVstoragedayatRTEVstoragegas    EStoragegas  EFCRTandhalfyear  EDCRTandhalfyear    vstoragedaysEvstoragedaysat°C EVvstoragedaysat°CCycle(Atroomtemperature)ModelElectrolyteStatusHCOCHCOCHCHCHCHCHEcyclegasEVcyclegasEVcyclegasEVcyclegasEVVcyclegasEcyclegasEcyclegasEVcyclegasEVcyclegasEVVcyclegasEVVcyclegas DMCsaltcycles EMCsaltcycles PCsalt Cycle(AtHightemperatureºC)GroupElectrolyteAdditiveHCOCHCOCHCHCHCHCHHPEHPEVHPEVHPEVHPEVVHPEHPEVHPEVHPEVVHPEVVE(FCLiPF)cyclesEcyclesE°CcyclesMean GascomponentforcorrosionSwellingconditionHCOCHCOCHCHcorrosionatedgecorrosionatedgeGascomponentforbatterywithmoistureInjectingg~gHOintobatteryBatteryEStatusHCOCHCOCHOthersEVEvEvEvGascomponentforbatterywithimpurity(HF)BatteryNoHF(ppm)H()CO()CH()CO()CH()CH()Others()Normal③其它参考数据GassourceMaingascomponentsNameRangestoragegasCO~FCstorageCOCOOvercharge(longtime)COCH~~CH~Overchargecycling°CCOCH~~OverdischargeCOCHCOHOHCO~~顶封起皱、鼓泡  Pocket起皱顶封工序通常会发现在电芯顶封边或侧封边发生包装铝箔起皱现象起皱会引起封装PP层间粘结性变差不能很好的熔合有封装不良隐患同时也表现出不良的外观。这里介绍引起顶封边或侧封边产生皱痕的几种原因并提供行之有效的解决方法。① Pocket成型不良Pocket冲压成型后电池主体两端出现变形Pocket深坑和浅坑之间不能完好的重合或Pocket冲压成型后的深度太浅与电芯的厚度不符需要对冲模及配件等进行检修使Pocket符合规格要求。② 切边成型后的Pocket搁置时间过长没有进行顶封可能导致成型后的Pocket发生回弹变形。因此要求必须对Pocket做到及时使用主要表现在大电池及深坑电池Pocket上。③ 顶边Pocket切边宽度过窄设计尺寸或切刀尺寸有问题。④ Pocket坑深度过浅检查并加深Pocket坑深度到合理尺寸。⑤ 顶封Loading电芯时电芯不平整或顶边Pocket错位需要纠正操作手势。⑥ 顶封夹具的底面与封头的高度相差大封头过高或着过低都会有产生起皱的问题需要重新调整该尺寸通常封头表面和电池的封装表面完全对齐。⑦ 顶封夹具压电池压块压在电池表面的力度不均需要调整或重新设计压块以保证完全压住电池。⑧ 上下封头的运动速度不协调也是导致起皱的原因之一。⑨ 一些其它原因:TAB折叠位过高Tableadsealant肩宽过宽隔离膜宽度超宽(非标设计)顶封封头越宽越容易起皱顶封Pocket鼓泡顶封封装后出现的靠近电池主体产生的气泡原因分析:通常顶封封装出现的气泡主要表现为Pocket表面的Nylon层开裂或者产生的气孔主要原因如下:①定位夹具与封头侧面完全接触或着间隙过小使封头的热量辐射到电池主体边缘顶封或者侧封离电芯主体的距离太近或者说电池封装后的未封区尺寸偏小(mm)以下需要调整封头和顶封夹具间的距离在正常的>mm范围内。②Pocket冲压成型中模具的凹模板的所有圆角和平面表面粗糙度差使得拉伸过程中Nylon层受损在经过顶封或者侧封高温时Nylon层受到自身的内应力作用而出现开裂。需要对模版重新修整。③Pocket冲压成型中模具的凹模板的所有圆角偏小成型中Nylon层被拉伸严重需要重新修磨加大凹模板的圆角。④Packingfoil受潮或环境湿度过高冲压成型后对片料进行℃Baking⑤ 调整冲压拉伸速度和冲压压力减缓Nylon层受损。⑥ 其它原因:顶封封头调整的高度不合适调整好高度。Pocket成型切边不利索(部分扯掉)更换好刀模和盖板报。封装可靠性评估我们知道包装铝箔的作用是隔绝电芯内部与外部的环境保证电芯的正常使用性能。由于电芯的使用过程是一个不断的充放电的过程电芯内部的不断变化和外部的使用环境都会对包装铝箔产生较大的影响。目前正常工艺过程中的包装铝箔可以充分保证电芯使用过程中的密封要求。一旦工序或材料发生异常或变更根据需要应该对包装铝箔的使用密封性能进行评估可以有选择地设计模拟实验进行间接的评估。本章节介绍的是变异情况下的实验设计可供参考。关于Tab、Sealant、Tablead材料发生变化工序发生异常或工艺参数发生变化可进行以下的实验设计:制作成Tablead进行浸泡电解液的测试方法:尽量使用与电芯相同电解液浸泡也可使用E或E将Tablead浸泡在密闭塑料瓶的电解液中最好是悬空使用电解液蒸气侵蚀在ºC条件下Baking(炉子温度达到设定值后再放入测试物)抗电解液能力即Tab与Sealant分离情况Nitab至少在min以上Altab须在h以上。Tab封装平行度检查Sealant与Tab拉力测试Tab与Packingfoil拉力测试。电解液冲击测试aTablead与空Pocket进行顶、侧封后灌注一定量的电解液再递加一滴水最后封口进行ºC、hBaking检查鼓气后是否发生泄漏若泄漏是由于内部气体压力冲开还是封装失效。bTablead与Pocket加电芯进行封装灌注电解液封口后进行ºC、h夹具Baking看是否Tab位会发生漏液。关于包装铝箔出现异常或封装条件、工艺更改进行以下的实验设计:封装平行度检查顶封、侧封、Degassing拉力测试。制作成成品电芯在顶封、Degassing分别留样同时进行以下几项测试:成品电芯Degassing工序分层比例、Nitab与包装铝箔电阻分布情况成品电芯满充VºC%RHStorageh测试UL测试标准检查样品是否泄漏及失效原因成品电芯满充VºCminBaking测试UL测试标准检查样品是否泄漏及失效原因成品电芯满充VºCdays浸泡测试剪掉Altab清除周边杂质使用MAB胶水将Altab完全封住干燥后放置在水中检查样品是否泄漏及失效原因目前制作成品电芯主要采用上面所述几种方法进行密封可靠性评估有必要的话Tablead评估也可以采用成品电芯评估的方法。但需要提醒的是作评估必须要有对比可取正常状态下的产品作为参照样品。附有平行度不良包装铝箔可靠性评估报告。封装平行度判断包装铝箔的封装平行度是指封装后两层包装铝箔PP的黏结情况在撕开封装的包装铝箔时不可过快否则会影响判断效果。包装铝箔平行度最好的情况是撕开封装截面都呈现乳白色但目前很多的来料封装截面表现非常差出现大量的点状包装铝箔原色程度表现不同。现在根据两种包装铝箔平行度的情况进行分级并对各级别的包装铝箔进行可靠性评估得到是否可用的结论。PFR判断GradeAGradeBComment:NormalPPappearance,Comment:Abnormalsituation,someivorywhitePPexistonthetwopartsofeachsidePPwastakensidesofpackingfoilfullytoanother,alsomuchPPsilkappearGradeCGradeDComment:PPareallononeside,Comment:PPdistributionsimilarNoneontheother,itisthecolorasgradeC,butitismoreroughOfAllayer,PPcolorisnotclearanmuchpointsseemshasnoPPatAnditisroughall这四种不同程度的包装铝箔在经过一系列的验证和可靠性测试后(附有评估报告)可以证明GradeD的包装铝箔不能保证密封可靠性不能用于生产GradeA为正常材料GradeB和C可以使用可以以上面图示情况对包装铝箔来料进行判断。建议是只使用GradeA和GradeB两种情况的材料。PFR来料判断GradeAGradeBComment:NormalPPappearance,Comment:Abnormalsituation,PPivorywhitePPexistonthetwoappearancehasstriasidesofpackingfoilfullyGradeCGradeDComment:PPareallononesideComment:PPdistributionsimilarandnoneontheother,itistheasgradeC,butPPismoreroughandcolorofAllayerPPcolorisnormuchpointsseemshasnoPPatallclearanditssurfaceisrough可靠性实验评估证明GradeB、C和D可以保证电芯的密封要求并能够用于正常生产但建议尽量不采用物料D。封装工序FMEATopsealingProcessVacuumSealingProcessDegassingProcess附录附录一封装厚度与热封强度及绝缘性能的关系(DNP~NDVSSHOWA~PFR),资料由DNP公司提供。DNP公司测量ATL样品封边各标示位置处的厚度数据及拉力强度DNP公司对ATL样品和其公司样品进行封装厚度和拉力强度关系分析方法是采取两封边每片mmPackingfoil的拉力强度。ATL样品封边厚度在下面图示所标示范围内。蓝色线为DNP材料在不同封装厚度情况下的拉力强度和绝缘性能变化趋势红线为SHOWA材料在不同封装厚度情况下的拉力强度和绝缘性能变化趋势DNP对于PP绝缘不良位置的分析图示和不良部位PP的断面照片可以看到PP堆积后有明显的破损导致电解液的渗透造成电阻坏品。主要表现在Degassing边可参考下面报告。ATL样品测分析报告以下是DNP公司测试ATL提供的样品分析结果及解决对策的总结。1.结论·因过于要求强热封效果CPP层及周遍挤压过狠。因DELH与昭和的材料不同它的CPP层的MFR(树脂的流动性能较好)参数较大。认为现在的贵司热封条件过强。·过于挤压热封时大量流出来的树脂凝聚在电芯内恻。·大量流出来得树脂A的部位里面含有气泡。·电芯最后两边折起来的时候A的部位受力而产生龟裂的概率高。·特别是贵司热封时填充恻(电解液残留的部位的那一侧)因过于挤压热封导致此部位的绝缘性能明显下降。测定贵司样品的厚度如下。样品#①②③④⑤⑥⑦⑧⑨⑩⑪# #2#3·有可能使用昭和的材料时因填充部位(⑧⑪)的热封强度不稳定而需要进行强力的挤压热封。但DELH则不许要太强的热封条件来进行热封。2.对策·不少的电芯厂家对热封方面有个误解认为热封时加强力度热封的话提高热封效果防止龟裂漏夜现象。·但是热封时过于加大压力的话会导致热封部位变得过薄流出大量的树脂。·过大的热封压力对热封效果产生不好的效果。·这也会导致绝缘性能下降。·做为对策建议把热封条件调整弱一点热封后的厚度尽量贴进上述的理论植。·如果使用金属的热封头的话可尝试调整热封头之间的间隙来控制热封后的厚度。·另外DNP公司测定热封后的厚度时使用的是㎜φ平面头的千分尺。因使用的千分尺的头太大或球形的的话测试厚度不太精确。DNP公司的热封条件侧封 Mpa(面压)、℃、秒机耳部位Mpa(面压)、℃、~秒面压={P×(D)×(D)}÷SP供给汽缸的气压(Mpa)D汽缸的缸孔的直径S热封的表面面积(注意)因各公司的热封头的热容量不同故上述条件仅供参考。附录二 PFR使用mm顶封封头可靠性评估报告附录三有效封装宽度评估试验附录四腐蚀电芯分析报告附录五平行度异常包装铝箔评估流程报告附录六电阻坏品F分析报告附录七胀气电芯失效分析报告附录八Degassing工序能力分析附录九Degassing机器真空腔体密封性研究附录十Heatinglosswhensealingresearch附录十一SpecialSealinginlatterprocesstoeliminatedelamination附录十二SealingDOENylonAllayerPPNylonAllayerPP�EMBEDExcelCharts����EMBEDExcelCharts���DimFDimKDimBDimADimCDimHDimJDimG封印宽度DimDDIM:ADIM:BDIM:Cmmfoil拉力方向夹具夹具�EMBEDExcelCharts���控制对象:螺丝松动。控制要点:在螺丝上面画线或者作标示此线称为骑缝线和周围不运动的部件连到一起。只要骑缝线不重合就是螺丝松动了。控制对象:仪表正常。控制要点:液位在绿色区域为正常落在红色区域为过高或过低。一般DELH的热封厚度侧面①~④、⑧~⑪的热封后的厚度为~μm。机耳部位的⑤、⑦热封后的厚度为~μm。机耳的总厚度视为μm。机耳胶带μm×+金属带μm⑪⑩⑨⑧⑦⑥⑤④③②①适当热封端面过于挤压热封端面A①②③④⑤⑥⑦⑧⑨⑩⑪⑫LaminationstrengthABCPAGEATLConfidentialbinxls图表CHCHCHCOCOCOCHCHCHoverchargeoverchargecycleRTcycling°CcyclingRTstorage°CstorageGascomponentvolmainlyGasDistributionSummaryBackgroundPackagemodelswellingbecauseofNitableakageafterºstorgaefordayswetrytodesignexperimenttoimproveandsatisfycustomersDesigningNitableadmanufacture(Ultrasonicshaking)informationA:Cleanoutitwithacetone(mins)forthreetimes,eachusingfreshacetoneandthenbakedinthegloveboxforminsB:Cleanoutitwithactoneforminsonce,thenbakedinthegloveboxfortwohoursC:TeatedNitabEvaluationdesignForthreekindsofNitablead,DippedintheelectrolytesteamandºCbakingForAandC,sealingwithbarepocket(twoNitab)andinjectingelectrolyte(EV)g,thenºChrsbakingForcurrent,ºChrsbakingtestAssemblingbatterywithAandCtablead(),DoingtheºCbakingtestForassembledbattery,DoingtheºCdaystestResultanalysisTableaddippedintheelectrolytesteam(ºCbaking)WeobservethesealantseparatewithNitabTableadTypeSamplesizeminshrshrshrshrsAThreetimescleanYesBTwicecleanYesCTreatedNoneNone()NoneNoneRemark:FortreatedNitab,whentimepasthrs,onesideofonetab,sealantseparatewithNitabslightlyThefailureisbecauseofNitabisnottreatedperfectlyNitabsurfaceundertheXmicroscopeNormalTreatedGoodsurfaceTreatedpoorsurfaceSummary:FromtheGroupAandB,AshouldbecleanedbetterthanB,theyhavesameantielectrolyteperformaceTreatedNitabhasgoodantielectrolyteperformancefarthanAandB,Iftreatedisnotadequatelyenough,itcannotlasthrsSealedwithbarepocketandinjectingelectrolyte(EV)BakedunderthetemperatureofºC,electrolyteweight:gElectrolyteleakagestatisticdistributionwithbakingtimeTableadTypeSamplesizehrshrshrshrshrshrsAThreetimescleanNone()()()()CTreatedNoneNoneNoneNoneNoneNoneNoneSummary:SealingTabwithbarepocket(electrolyte),TreatedTabshowgoodperformancethannormalonantielectrolytecorrosioncellwithNormalNitabbakingtest(temperature:ºC)SamplesizePrimarystatusResulthrshrshrshrshrshrsFullychargeLeakageNoneNoneNoneNoneNoneNoneSwellingNone()AllAllAlltakeoutonetodothegasanalysisbacordeCO,CH,CO,CH,CH,CH,CHCH,recordBackgroundPackagemodelswellingbecauseofNitableakageafterºstorgaefordayswetrytodesignexperimenttoimproveandsatisfycustomersDesigningNitableadmanufactureinformationA:Cleanoutitwithacetone(mins)forthreetimes,eachusingfreshacetoneandthenbakedinthegloveboxforminsOurnormalNitab(Online)cleanoutprocedure:B:CleanoutitwithactoneminsonceC:TeatedNitabEvaluationdesignForthreekindsofNitablead,electrolytesteamºCbakingForAandC,sealingwithbarepocket(twonitab)andinjectingelectrolyte(EV)g,thenºChrsbakingForcurrent,ºChrsbakingtestAssemblingbatterywiththreekindsoftablead(),DoingtheºCbakingtestForassembledbattery,DoingtheºCdaystestResultRecordForTabAminsealantseparatewithTabcompletelydstartfrom:onOctForTabBminsealantseparatewithTabcompletelyForTabC,minnoproblem,hrsnoproblem,hrsnoproblem,hrsnoproblemhrsnoproblemhrsnoproblem,hrs,Onlypiece,pullstrengthbetweensealantandtabbecomepoor,wecanseparatethem,Other(totalpiecesnoproblem,thefailureoneshouldhassymmetricaltreatedlayer)Startfrom:onOct,hrsNoneleakage,hrsGroupAone,hrs,GroupAhaspiecesleakagehrsOKhrsgroupAhaspiecesleakage,COKStartfrom:onOct,hrspiecesofbatteryswellingandnoneleakagehrsandhrsnoneelectrolyteleaking,hrsOKnoneleakinghrsnoneleakagebutswellingseriouslygasanalysisMaterialAmperexTechnologyLimitedRDLabReportNo:GASTel,Ext:GasAnalysisReportSamplename:BatterygasClient:GuoQingmingSubmitdate:VendorNo:SampleQty:Measuredby:ChenYRBackground:Batteryswellingafterformationandbakingat°CTestmethod:InjectedmlsampleintoGC,andsplitratiois:Inlettemperature:°C,oventemperature:~°Cat°Cmin,~°Cat°Cmin,endUsingTCDdetectorAnalysisresults:BatterybacordeCO,CH,CO,CH,CH,CH,CHCH,Testedby:ChenYiRongApprovedby:Date:Date:JLxls图表ssSheetssTimeSheetsSheetsSheetssssssxls图表SealingstageVacuumstageCHDegassingtemperaturetrendSheetSheetWithteflonºCtimeCHCHCHCHtimeCHCHCHCHSheetSealingstageCHDegassingtemperaturetrendSheetCHCHCHSheetWithteflonºCTIME"CH""CH""CH""CH"VacuumstageSheet"CH""CH""CH"NoteflonºCTIME"CH""CH""CH""CH"TIME"CH""CH""CH""CH""CH""CH""CH""CH""CH""CH"xls图表PPPPattopsidePPSealantatALtabTimesTempºCTemprisecurveSumTopsealingtemptrendforatSSLfactoryTopsealingtimeintervalsTopsealingtimeintervalsConclusion:ForPPSealant,thetemperaturereachºCfromRTneeds,thehighestisºCForPPPP,need~s,thetemperatureoverºCandthehightestisºCTopsealingtimeintervalsSumPPPPattopsidePPSealantatAltabTimesTempºCTemprisecurvePPPPattopsidePPSealantatAltabTimesTempºCTemprisecurvePPPPattopsidePPSealantatALtabTimesTempºCTemprisecurveAUTOAUTOPPPPattopsidePPSealantatALtabPPPPattopsidePPSealantatAltabPPPPattopsidePPSealantatAltabxls图表PPPPattopsidePPSealantatALtabTimesTempºCTemprisecurveSumTopsealingtemptrendforatSSLfactoryTopsealingtimeintervalsTopsealingtimeintervalsConclusion:ForPPSealant,thetemperaturereachºCfromRTneeds,thehighestisºCForPPPP,need~s,thetemperatureoverºCandthehightestisºCTopsealingtimeintervalsSumPPPPattopsidePPSealantatAltabTimesTempºCTemprisecurvePPPPattopsidePPSealantatAltabTimesTempºCTemprisecurvePPPPattopsidePPSealantatALtabTimesTempºCTemprisecurveAUTOAUTOPPPPattopsidePPSealantatALtabPPPPattopsidePPSealantatAltabPPPPattopsidePPSealantatAltabxls图表PPPPattopsidePPSealantatAltabTimesTempºCTemprisecurveSumTopsealingtemptrendforatSSLfactoryTopsealingtimeintervalsTopsealingtimeintervalsConclusion:ForPPSealant,thetemperaturereachºCfromRTneeds,thehighestisºCForPPPP,need~s,thetemperatureoverºCandthehightestisºCTopsealingtimeintervalsSumPPPPattopsidePPSealantatAltabTimesTempºCTemprisecurvePPPPattopsidePPSealantatAltabTimesTempºCTemprisecurvePPPPattopsidePPSealantatALtabTimesTempºCTemprisecurveAUTOAUTOPPPPattopsidePPSealantatALtabPPPPattopsidePPSealantatAltabPPPPattopsidePPSealantatAltabbinbinbinbinbinbi

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