鋰電池結構件精密加（jiā）工產業鏈：動力電池精密結構件（jiàn）

動力電池精密結構件，廣義來（lái）講包括電芯頂蓋、鋼/鋁外殼、正負極軟連接、電（diàn）池軟連接排等，狹義來講（jiǎng）主要包括電芯（xīn）殼體和頂蓋，對鋰（lǐ）電池的安（ān）全性、密閉性、能源使用效率等都具（jù）有直接影（yǐng）響。按照電池封裝技術路線的不同，主要（yào）有方形、圓（yuán）柱（zhù）、軟包三種形狀，對應的結（jié）構件（jiàn）分別為方（fāng）形結構件、圓柱結（jié）構件和鋁塑膜（mó）。

整體來看，圓柱和方形統稱為硬殼，封裝結構較為相似，均由殼體和（hé）蓋板組成。軟包電池封裝較為特殊，由鋁塑膜構成。

圖為鋰電池結（jié）構（gòu）件產業鏈圖解

工藝端：精密製造

蓋板的主要生產（chǎn）工（gōng）藝包括衝壓、焊接、注塑等（děng），殼體（tǐ）的生產工藝主要是衝壓、拉 伸。鋁塑膜的主要生產（chǎn）工藝包括精密塗布、貼合等。

圖為鋁塑膜流程

對結構件（jiàn）的需（xū）求來自於電池封裝。目前，主流的（de）電池封裝技術主要有方形（xíng）電池、圓形電池（chí）以（yǐ）及軟包電池三類。動力電池的安（ān）全性和使用壽命都受其封裝工藝的影響，不（bú）同的封裝技術（shù）都具有不同的技術壁壘。封裝工藝設計除需（xū）滿足耐撞擊振動（dòng）和擠壓穿刺的物理衝擊外，也需滿足防火阻燃等（děng）化學性能要求（qiú）。

圖為不同封裝（zhuāng）技（jì）術電池結構（gòu）

硬殼結構件：蓋帽是關鍵，防爆片鋁材有待降本

硬殼結構件（jiàn）包括圓柱和方形結構件，通常（cháng）由殼體和蓋板組成。其中，蓋板的製（zhì）造（zào）工藝複雜度通常遠高於殼體。

蓋板

蓋板的主要功能包括：

1）固（gù）定/密封功能：頂蓋與鋁殼激光焊接，包（bāo）裹固定（dìng）裸電芯並實現密封（fēng）作用；

2）電流導通功能（極柱）：在（zài）電池（chí）中，頂蓋（gài）極柱、轉接片和電芯極耳焊接導通，保證電芯充放電電流導通的功能；在模組中（zhōng），頂蓋極柱與匯流排激光焊接、螺栓連接，形成（chéng）串/並聯；

3）泄壓功（gōng）能（防爆片）：當電池出現異常，內部氣壓增大至一定值，頂蓋防爆閥將開啟進行泄壓，降低爆炸風險；

4）熔斷（duàn）保護功能（翻轉片）：當（dāng）電池出現異（yì）常，內部氣壓增大至一定值，頂蓋翻轉片向上頂起，與負極鉚接塊接觸，使頂蓋正負極直接短路（lù），同（tóng）時鋁連接片Fuse熔斷，快速切斷電流；

5）降低電腐蝕：正極上塑膠采用導電PPS，保證正極柱與頂蓋板間有一定阻值，降低正極（jí）柱與鋁殼間的電位差，防止頂蓋板/鋁殼電腐蝕，進而提高產品質量和使（shǐ）用壽命

蓋板中（zhōng）重要部件主要有：

1）防爆片（piàn）：一般磷酸鐵鋰體係電（diàn）池頂蓋（gài）采用單個防爆閥設計，防爆閥（fá）開啟壓力一般為0.4～0.8MPa。當內部（bù）壓強增（zēng）大並超過防爆閥的開啟壓力時，防爆閥將從刻（kè）痕處破裂並開啟進（jìn）行泄壓（yā）；

2）翻轉片：三元體（tǐ）係電池除了采用防爆閥外，還會疊加（jiā）SSD翻轉片組合設計形式，防（fáng）爆閥開啟壓力和SSD翻轉壓力一般分別為0.75～1.05MPa、0.45～0.5MPa。當電池內（nèi）部壓強增大至SSD 翻轉壓（yā）力時，翻轉片向上頂起，快速（sù）切斷電流；

3）極柱：主要是起到電流導通作用。通常正極采用鋁極（jí）柱，負極采用銅鋁複（fù）合極柱。

殼體（tǐ）

殼體的製造相對簡單（dān），主要采用連續拉伸工（gōng）藝。由於蓋板集成部件較多，工藝較為複雜，且在實際作用時，防爆閥開啟後電解液（yè）容易飛濺至蓋板接線造成二次事故，因此出現了將防爆閥轉移至殼體的現象。

鋁塑（sù）膜：國（guó）產替代（dài）進行時

與圓柱（zhù）、方形電池的硬殼不同，軟包電池采用鋁塑膜封裝。鋁塑膜（mó）由鋁箔、多（duō）種塑（sù）料和粘合劑（包括粘接性樹脂）組成，按照製作工藝區分，主要有幹法和熱法兩種。相比熱法鋁（lǚ）塑膜，幹（gàn）法鋁（lǚ）塑膜更加適用於大倍（bèi）率、高能量動力電池，應用更加普遍（biàn）。

因為與電池（chí）的內部材（cái）料直接連在一（yī）起，所以電解液會浸潤到鋁塑膜的內層，故要（yào）求其具備以（yǐ）下性能：

1）極高的阻（zǔ）隔性；2）良好的熱封性能；3）內層材料（liào）耐電解液及（jí）強酸，不與電解液（yè）反應；4）良好（hǎo）的延展性、柔韌性和機械強度。

在結（jié）構上，鋁塑膜為一種三層膜的複合材料，主要由尼龍（lóng）層（ON）、鋁箔（bó）層（AL）、流延或未拉伸聚（jù）丙烯層（CPP）相互粘合後構成。根據鋁塑（sù）膜厚度的不同，可（kě）分為88μm、113μm、152μm，其中厚度152μm的鋁塑膜適用於動力電池，而更薄的88μm和（hé）113μm適用於3C領域。

圖為鋁塑膜結構（gòu）示意圖

在成（chéng）本上，鋁塑膜（mó）占到整隻電芯（xīn）的18%，僅次於正極（30%）和電解液（25%），屬於占比較大的一種成分。在鋁塑膜本身的構成中，鋁箔的成本占到65%。在鋁（lǚ）塑膜的原材料中，鋁箔是核心材料，厚度5-9μm，國內產能較豐富，領先的壓（yā）延鋁箔企業包括華西鋁業、渤海鋁業、河南神馬等，但國內產品在性能方麵不及國際產品，主要（yào）供應中低端3C消費電子領域。CPP（流延聚丙烯（xī）薄膜）主要起到封口作用，國內生（shēng）產企業主要有佛塑科技、廣東仕誠、佛（fó）山俊嘉等，但產品主要用於低（dī）端3C消費（fèi）電子領域。BOPA（雙向拉（lā）伸尼（ní）龍薄膜）位於最外（wài）層，主要起到保護作用。國內廠家主要有滄州明珠、佛塑科（kē）技、廈門長塑等，但主要應用領（lǐng）域為3C消費電（diàn）子領（lǐng）域。綜（zōng）上（shàng），國內原材料主要應用（yòng）於3C消費（fèi）電子（zǐ）領域，在軟包動力電池領域所需（xū）原材料（liào）仍依賴進口。
圖片（piàn）

圖（tú）為（wéi）鋁塑膜產業鏈示（shì）意（yì）圖

動力電（diàn）池模組連接片焊（hàn）接方式
新能源動力鋰電池

新能源汽車需要使用鋰電池作為動力電池。動力電池即（jí）為工具提（tí）供動力來源的電源，多指為電動汽車、電動列車、電動自行車、高爾夫（fū）球車提供動力的蓄電池。其主要區別於用（yòng）於汽車發動機起動的起動電池。

動力電池（chí）作為新能源汽車的核心零部件，其用來導電連接的配置就是其重中之重。動（dòng）力電池電芯單體與模組母排之間（jiān）的連接方式，不僅影響（xiǎng）動力電池的製造效（xiào）率，還決定動力電池生產（chǎn）是否（fǒu）可以實現自動化，其對動力（lì）電池模組裝車以後的性能表現同樣有（yǒu）不容忽視的影響。

動力電池模組連接片

動力電池模塊的連接片大多采用多層材料複（fù）合材料的方法，其中一層材料是連接件和極柱之間的連接層（céng），以保證（zhèng）焊接性能。采用（yòng）多層材（cái）料疊加，保證連接片的（de）導電性。

連接板基板經（jīng）過多層箔堆疊後加工成型，可形（xíng）成柔性區域，用於補償動力電池芯部膨脹引起的位移，減小對低強度（dù）界麵（miàn）的影響。

銅軟連接

動力電池模塊的連接件一般為矩形、梯形、三角（jiǎo）形、台形，連接麵（miàn）粘貼0.1厚的鍍鎳銅箔，焊接時表麵在高溫（wēn）下容易氧化變色，並在不破壞產品表麵塗層的情況下進行拋光清洗。這樣的產品不僅解決了整體電鍍的問題，還解決了電導率最大化的問題。

銅（tóng）鍍鎳連接片最好，其次純鎳連（lián）接片，可是價格偏貴，最後是鍍鎳鋼連接片，鍍鎳鋼連接片價格（gé）相對便宜，並容易焊接。

各動力電（diàn）池生產商選用連接片的厚度是不同的，因連接片的厚度關係到（dào）耗用材料的重量及整體（tǐ）動力（lì）電池模組的重量，降低厚度是動（dòng）力電池模組向輕量化設計的方向。

鋁軟連接

動力電池模組常用的匯流（liú）排有：鎳（niè）片、銅鋁複合匯（huì）流排（pái）、銅匯流（liú）排、總正總負匯流排、鋁匯流排，銅軟連接、鋁軟連接、銅（tóng）箔軟連接等。

動力電池模組連接的焊（hàn）接方法

動（dòng）力電池電芯單體與模組母排之間的連接方式，不僅影響動力電池的製造效率，還決定動力電池生產是否可以實現自動化，其對動力電池模組裝車以後的（de）性（xìng）能表現同（tóng）樣（yàng）有不容（róng）忽視（shì）的影響。

應用於動力電池模（mó）組連接的焊接方法主要有：

1.電阻焊

電阻焊是一（yī）種以電阻熱為能量的焊（hàn）接方法。電阻焊是（shì）利用電流流過工件接觸麵和相鄰區域產生（shēng）的電阻熱效（xiào）應，將其（qí）加（jiā）熱到熔融或塑性狀態，同時加壓（yā）形成（chéng）金屬結合。

電阻焊焊接時不需要填充（chōng）金屬，生產率高，焊件變形小，易於自動化。為（wéi）了防（fáng）止接觸麵上（shàng）的電（diàn）弧和鍛焊金屬，焊接時應始終施加壓力。在電阻焊接過程中，待焊接工件的（de）接（jiē）觸表麵（miàn）對於獲得穩定的焊接質量至（zhì）關重要。因此，在焊接之前，必須清潔電極和工件之間以及工件之（zhī）間的接觸表麵。

在動力電（diàn）池的分組工藝中，電阻焊是（shì）比較成（chéng）熟的工藝，應用於動（dòng）力電池（chí）連（lián）接片與（yǔ）匯流條的焊接，動力電池（chí）極與並聯導電條的連接等。

由於（yú）其設（shè）備（bèi）簡單、成本低廉，在動力電池行業發展初期得到了廣泛應（yīng）用。近年來逐漸被更先進的激光焊接和高分子擴散焊所取代。

2.激光焊

激光焊接效率高，易於實現自動化生產。在不斷改進焊接工藝，限製成型（xíng）過（guò）程中的熱影響以後，在實際生產中的（de）應用也越來（lái）越多，激光（guāng）焊接配（pèi）合工業（yè）機器（qì）人正在逐步（bù）成為自（zì）動化動力電池模組生產線的主力。

激光焊（hàn）接

激光焊接是（shì）利用高能量密度的（de）激（jī）光束作為熱源的一（yī）種高效精密（mì）焊接方法（fǎ），激光（guāng）焊接（jiē）主要用於（yú）焊接薄壁（bì）材料和低速焊接，激光焊接過程屬（shǔ）熱傳導型，即激光輻射加熱工件表麵，表麵熱量通過熱傳導（dǎo）向內部擴散，通過控製激光脈衝的寬度（dù）、能量、峰值功（gōng）率和重（chóng）複頻率等（děng）參數，使工件熔化，形成特定的熔池。

3.高分子擴散焊

高分子擴散焊是新一代的擴散（sàn）焊（hàn）機， 導電帶軟連接設備，主要由主機與（yǔ）控製兩部分（fèn）組成，可（kě）實現高分子材料間（jiān）的擴散焊接廣（guǎng）泛應用於電力、化工、冶（yě）煉等行業（yè），主要生產（chǎn）行業急（jí）需的母線伸（shēn）縮節和軟連接導電帶產品，可實現軟母（mǔ）線、軟母線與硬母線、硬母線之間的擴（kuò）散焊接。

其原理（lǐ）就是在一定溫（wēn）度和壓力下，將待焊物質（zhì）的焊接表麵相互接觸，通過微觀塑（sù）性（xìng）變形或通過焊接麵產生微量液相而擴大待（dài）焊表麵的物（wù）理接觸，使之距（jù）離（lí）達(1～5)×10-8cm以內(這樣原子間的引力起作用，才可能形成金屬鍵)，再經較長時間的原子相互間的不斷擴（kuò）散，相互滲透，實現冶金結合的一種焊接方法。

高分子擴散焊是（shì）一種特殊的焊接工藝，能使用不同強（qiáng）度的銅箔在特定（dìng）的區域焊接在一起，這（zhè）種焊接工（gōng）藝（yì）不需要使用任何形式的助焊劑，可（kě）實（shí）現完美的分子連接性，主要用於動力電池的軟連接。安裝接觸麵（miàn）可以承受任何形式的擠壓、彎曲、或者碰撞。由於安裝接觸麵是定製的，所以它可以安裝到隻有2mm的空間內。

對於新能源（yuán）汽車電池模組連接片的焊（hàn）接來說，高分子這項工藝不需要焊料，就可以實（shí）現焊（hàn）接，且焊接後質量合（hé）格，外觀平整精美。且高分（fèn）子擴散焊機采用高頻變壓器，電壓低，從而可以有（yǒu）效降低了由高壓引起的絕緣和打火（huǒ）問題，增強了（le）設備的可（kě）靠性。
鋰電池蓋帽工作原理
一、電池（chí）蓋帽的作用與原理

（1）正或負極引出端

（2）溫度保護作用：PTC （電阻驟增，切斷電流）

（3）斷電保護功能（néng）：CID 電流斷開（kāi）裝置（zhì）

（內壓上升→Vent翻轉→CID焊點（diǎn）拉（lā）斷）

（4）泄壓保護功能：Vent

（內壓上升→Vent翻轉→CID焊點拉斷→壓力持（chí）續上升→ Vent破裂）

（5）密（mì）封功能：防水、氣入侵、防電解液蒸發

二、蓋帽（mào）的保（bǎo）護（hù）機製

（1）正常狀（zhuàng）態

（2）CID 斷裂和Vent翻轉

（3）Vent 破裂（liè）
三（sān）、蓋帽壓力設計

（1）內部壓力推動（dòng） vent 翻轉

（2）Vent 翻轉拉斷 CID 焊點（diǎn）

（3）控製點: (1) vent 翻轉壓力,(2) CID 焊點拉（lā）力

CID 斷開壓力 =Vent 翻轉壓力+ CID焊點拉力的等效壓力

CID焊點（diǎn）拉力轉換為等（děng）效壓力：CID焊點拉力的等（děng）效壓（yā）力(MPa)=CID 焊點拉力(N)/78.5

四（sì）、蓋帽翻轉示例

監控（kòng）增加壓力後vent 翻轉高（gāo）度；Vent 在 0.75MPa 翻轉。

4.1 下圖Vent翻轉壓（yā）力（lì）和高度數據關係圖                  

4.2 下圖為Vent翻轉後的實物照片

4.3 Vent 翻轉高度的檢驗示意圖

五、蓋帽拉斷與翻轉關係

2.1 CID 焊接拉力（lì）希望（wàng）越小越好？

對 Vent 翻轉（zhuǎn）影響小

2.2 焊接拉力太小可能出現的問題？

振動導致CID焊點斷開，然而CID 重量約0.1g， 0.1N 焊接拉力能抵抗100G 振動，因此我們可以忽略它的影響。

六、 焊接拉力對CID影響

實（shí）驗數據表明焊接拉力在[16N,32N ]，對應CID斷開壓力在[ 0.2MPa,0.4MPa]。說明焊接拉力對CID 斷開影（yǐng）響較小, CID斷開主要與Vent 翻轉壓力關係較大。

七、蓋帽（mào）設計要點（diǎn）

（1）減小蓋帽高度

（2）Vent雙麵刻痕（hén）優化為單麵刻痕，Vent的爆破翻轉一致性更好

（3）利用硬鋁CID應（yīng）用，Vent刻痕不易拉伸變形其爆破一（yī）致性更好

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