【新能源沖壓加工廠】}一文讀懂動(dòng)力電池精密結(jié)構(gòu)件——電池蓋板

結(jié)構(gòu)件：動(dòng)力電池關(guān)鍵材料

動(dòng)力電池精密結(jié)構(gòu)件，廣義來講包括電芯頂蓋、鋼/鋁外殼、正負(fù)極軟連接、電池軟連接等，狹義來講主要包括電芯殼體和頂蓋，對(duì)鋰電池的安全性、密閉性、 能源使用效率等都具有直接影響。

按照電池封裝技術(shù)路線的不同，主要有方形、圓柱、軟包三種形狀，對(duì)應(yīng)的結(jié)構(gòu)件分別為方形結(jié)構(gòu)件、圓柱結(jié)構(gòu)件和鋁塑膜。

整體來看，圓柱和方形統(tǒng)稱為硬殼，封裝結(jié)構(gòu)較為相似，均由殼體和蓋板組成。軟包電池封裝較為特殊，由鋁塑膜構(gòu)成。

從原料端來說，方形鋁殼結(jié)構(gòu)件原料以鋁合金為主，其次為銅、鋼材、塑料等；鋁塑膜的原料為鋁箔、尼龍、聚丙烯等，輔以必要的粘結(jié)劑。

工藝端：精密制造

蓋板的主要生產(chǎn)工藝包括沖壓、焊接、注塑等，殼體的生產(chǎn)工藝主要是沖壓、拉伸。鋁塑膜的主要生產(chǎn)工藝包括精密涂布、貼合等。

除了基本技術(shù)，結(jié)構(gòu)件也發(fā)展了眾多延伸技術(shù)，如安全閥防爆設(shè)計(jì)、焊接技術(shù)等，主要用于蓋板結(jié)構(gòu)的優(yōu)化升級(jí)。此外，為了滿足大規(guī)模精密制造的需要，行業(yè)普遍引入了自動(dòng)化設(shè)備、柔性生產(chǎn)線等。

結(jié)構(gòu)件介紹：硬殼持續(xù)降本，正在實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)替代

對(duì)結(jié)構(gòu)件的需求來自于電池封裝。目前，主流的電池封裝技術(shù)主要有方形電池、圓形電池以及軟包電池三類。動(dòng)力電池的安全性和使用壽命都受其封裝工藝的影響，不同的封裝技術(shù)都具有不同的技術(shù)壁壘。封裝工藝設(shè)計(jì)除需滿足耐撞擊振動(dòng)和擠壓穿刺的物理沖擊外，也需滿足防火阻燃等化學(xué)性能要求。

硬殼結(jié)構(gòu)件：蓋帽、防爆片是關(guān)鍵

硬殼結(jié)構(gòu)件包括圓柱和方形結(jié)構(gòu)件，以下以方形電池蓋板為例；通常由殼體和蓋板組成。其中，蓋板的制造工藝復(fù)雜度通常遠(yuǎn)高于殼體。

蓋板

蓋板的主要功能包括：

（1）固定/密封功能：頂蓋與鋁殼激光焊接，包裹固定裸電芯并實(shí)現(xiàn)密封作用；

（2）電流導(dǎo)通功能（極柱）：在電池中，頂蓋極柱、轉(zhuǎn)接片和電芯極耳焊接導(dǎo)通，保證電芯充放電電流導(dǎo)通的功能；在模組中，頂蓋極柱與匯流排激光焊接、螺栓連接，形成串/并聯(lián)；

（3）泄壓功能（防爆片）：當(dāng)電池出現(xiàn)異常，內(nèi)部氣壓增大至一定值，頂蓋防爆閥將開啟進(jìn)行泄壓，降低爆炸風(fēng)險(xiǎn)；熔斷保護(hù)功能（翻轉(zhuǎn)片）：當(dāng)電池出現(xiàn)異常，內(nèi)部氣壓增大至一定值，頂蓋翻轉(zhuǎn)片向上頂起，與負(fù)極鉚接塊接觸，使頂蓋正負(fù)極直接短路，同時(shí)鋁連接片Fuse 熔斷，快速切斷電流；

（4）降低電腐蝕：正極上塑膠采用導(dǎo)電PPS，保證正極柱與頂蓋板間有一定阻值， 降低正極柱與鋁殼間的電位差，防止頂蓋板/鋁殼電腐蝕，進(jìn)而提高產(chǎn)品質(zhì)量和使用壽命。

電池蓋板實(shí)物圖

蓋板中重要部件主要有：

1）防爆片：一般磷酸鐵鋰體系電池頂蓋采用單個(gè)防爆閥設(shè)計(jì)，防爆閥開啟壓力一般為 0.4～0.8MPa。當(dāng)內(nèi)部壓強(qiáng)增大并超過防爆閥的開啟壓力時(shí)，防爆閥將從 刻痕處破裂并開啟進(jìn)行泄壓；

2）翻轉(zhuǎn)片：三元體系電池除了采用防爆閥外，還會(huì)疊加 SSD 翻轉(zhuǎn)片組合設(shè)計(jì)形式，防爆閥開啟壓力和SSD翻轉(zhuǎn)壓力一般分別為0.75～1.05MPa、0.45～0.5MPa。當(dāng)電池內(nèi)部壓強(qiáng)增大至SSD翻轉(zhuǎn)壓力時(shí)，翻轉(zhuǎn)片向上頂起，快速切斷電流；

3）極柱：主要是起到電流導(dǎo)通作用。通常正極采用鋁極柱，負(fù)極采用銅鋁復(fù)合極柱。

防爆片和翻轉(zhuǎn)片一般采用鋁帶制作，表面刻有防爆刻痕。由于對(duì)爆破壓強(qiáng)區(qū)間精度的要求較高，目前該種鋁帶主要依賴進(jìn)口，價(jià)格也遠(yuǎn)高于普通鋁帶。

動(dòng)力電池尺寸標(biāo)準(zhǔn)化

國內(nèi)方面，由工信部主導(dǎo)，中國汽車技術(shù)研究中心、寧德時(shí)代、比亞迪、國軒高科等聯(lián)合起草的國家標(biāo)準(zhǔn)《電動(dòng)汽車用動(dòng)力蓄電池產(chǎn)品規(guī)格尺寸》（GB/T34013-2017）于 2018 年2月實(shí)施后已對(duì)應(yīng)到結(jié)構(gòu)件方面，也就是大幅提升產(chǎn)品一致性和生產(chǎn)速度。包括蓋板上生產(chǎn)裝配的自動(dòng)化、氣密性檢測的連續(xù)性，以及沖壓拉伸性能的穩(wěn)定性等。

目前，市面上的動(dòng)力電池尺寸、形狀、容量、電壓規(guī)格型號(hào)較多。對(duì)于整車企業(yè)來說，增加了匹配、采購的難度；對(duì)于電池廠商來說，阻礙了動(dòng)力電池大規(guī)模標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)，不利于動(dòng)力電池降本。在動(dòng)力電池企業(yè)訂單增長的背后，鋰電企業(yè)同樣面臨著如何實(shí)現(xiàn)訂單高質(zhì)高效完成交付、產(chǎn)能規(guī)模如何與安全如何保障的問題。

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