鋰電池封裝電池(pack)

培訓資料

2010-9-7

主要內容1、鋰離子電池（新產品）開發進程；2、鋰離子電池分類；3、鋰離子電池（BATTERY)結構及零部件；4、其他基本問題。

1.新產品開發進程決策與立項評審階段新產品開發建議書立項評審客供樣品測試產品測試，實驗—初步設計方案產品成本核算，原理圖產品外觀3D圖設計驗證評審物料備料生產，送樣樣板產前確認評審《產品規格書》檢驗標準，BOM，物料規格書客戶確認生產治具，作業指導書客戶確認及產前準備階段產前確認評審排拉試生產試產總結評審批量生產設計完結評審完善工藝，檢驗文件市場反饋試產量產2.鋰離子電池分類2.1手機鋰離子電池通常分為外置電池和內置電池兩種；A、外置電池現今大多采用超聲方式來封裝組成；B、內置電池按封裝方式多分為超聲電池，PVC熱收縮膜電池,紙包裝電池.*ABS:全稱苯乙烯-丁二烯-丙烯氰共聚物1)綜合性能好，沖擊韌性，力學強度較好；2)尺寸穩定，耐化學性，電性能良好，3)易于成型和機械加工；4)價格便宜,高的流動性;5)可做雙色成型塑件,表面可鍍鉻;此種材料適用于對強度要求不太高的部件,還有就是普遍用在要電鍍的部件上.有如奇美PA-727,PA757,PA761等。*ABS+PC:1)具有ABS和PC共有的功能，既有ABS的良好流動性，易超聲，又具有PC高的強度，而且價格適中，適用于大多電池殼采用。較常用GEC1200HF;2)其中PC（聚碳酸脂）料,有沖擊強度好，抗疲勞蠕變和電絕緣性較好，耐熱性好，耐腐蝕和耐磨性好，無色透明，著色性好的特點。B.膠殼厚度膠殼體壁厚對部件諸多關鍵特性影響至關重要，其中包括結構強度，外觀，成型及成本，設計階段優化的殼體厚度可以降低后續可靠性測試的風險，修模的成本以及成型的困難。外置電池殼體壁厚通常為0.8~1.2mm,內置電池殼體壁厚通常為0.5~0.8mm;3.1.2保護板（PCB）電池保護電路，按照板的材料劃分成兩種，一種是普通的玻璃纖維板。也稱硬板，另一種則是柔性線路板；*硬板的板基材料是玻璃纖維，其絕緣性，高頻電特性都很好，但較脆，不能彎曲，常用0.4~0.8mm厚的玻纖板，通常取0.6mm.*柔性線路板，它的板基材料是聚脂或聚酰亞胺，其特點是柔性好，可彎曲成90°安裝，其厚度一般為0.1mm左右，所占體積小，節省空間，但因其成本高（是玻纖板的3~5倍）而不被廣泛使用。目前絕大多數采用的是玻纖板。3.1.3電芯（CELL)通常將封裝后的成品叫做電池，即BATTERY,而電芯稱做CELL；鋰離子電池所用電芯通常有鋰離子電芯及鋰離子聚合物電芯。因我們邦凱是做電芯的，這一塊我就不多講了。碰片多才采用純鎳片，鍍鎳鋼片，普通鎳片材料構成，厚度通常為0.13mm左右，通過其將電芯正極與PCB輸入正極，電芯負極與PCB輸入負極分別碰焊而連接起來。3.1.6其它輔料如單面絕緣膠紙，雙面絕緣膠紙，快巴紙，雙面膠，耐高溫絕緣膠紙，PVC墊片等。*單雙面絕緣膠紙,通常采用牛皮紙,厚度在0.2mm左右；*雙面膠厚度通常在0.1mm或0.08mm左右;*紅色快巴紙厚度0.3mm左右；*耐高溫絕緣膠紙厚度通常為0.05mm；*PVC墊片有硬質和軟質兩種,硬質厚度最小為0.12mm,常見0.15mm，0.20mm,有白色，黑色等等.4.其他基本問題

4.1超聲焊接超聲焊接的基本原理：利用超聲機發生器產生頻率為20KHz的高頻

振蕩波，通過換能器，轉變成高頻機械振動，作用于工件表面，通過工件表面及分子間的內部作用力，使傳處到接口處的溫度升高，達到工件的熔點瞬間產生微熱，使工件微熔在一起。A.*超聲焊接是通過在電池面底殼做超聲線而作用的，一般可分布于面殼，底殼及面底殼混放；

*超聲線形狀呈等腰三角形，也可呈直角三角形；*超聲線高度一般為0.3~0.5mm,盡量避免做成一條線，而分成間隔及長度均等的小段；

B.超聲焊接易產生以下缺陷，并采用相應的改善方法來避免：1）外觀不平整：減小焊接壓力及焊接時間；面底殼膠料太薄，可增加膠件厚度；面底膠件配合不良，易導致外觀不良，須改善配合；2）溢膠：面底配合為過盈配合，導致超聲時溢膠，可改善配合；減小焊接壓力及焊接時間；膠件材料不配套，改善材料性能；3）超聲焊接不牢固：超聲線太小，可增加超聲線；焊接壓力太小且焊接時間太短，可增加焊接壓力及時間；超聲模焊頭下降位置不夠，可降低焊頭位置；4.2成品電池各項測試要求（通常）尺寸符合結構工程師圖紙電池結構緊密，內部無松動，搖動結果、按壓結構無異響；超聲后，電池蓋兩端落差≤0.1mm；電池與電池卡扣、手機各組件配合、接觸良好，不掉電；要求電池與手機后罩殼合縫≤0.15mm，合縫不均勻≤0.1mm，段差≤0.2mm。如果該型號手機配有充電座，電池應與充電座也配合、接觸良好。材質材質符合要求報告阻燃測注塑材料阻燃達到V-0級或其它級別試報告尺寸結構配合測試注塑材質

鍍金五金端子平整，與手機配合良好，不掉電；外觀五金件表面不允許涂防銹材料。

鍍金厚度要求>=0.5um鹽霧必須通過24h鹽霧實驗實驗

耐磨插拔試驗3000次以上,鍍金層不露底實驗五金端子鍍金厚度用電池測試系統測試。在環境溫度20℃±5℃的條件下，電池以1C5A充電。當電池電壓達到充電限制電壓時，改為恒壓充電，直到充電電流小于等于0.01C5A停止充電。擱置0.5小時～1小時后，以1C5A電流放電到終止電壓。最長充電時間不大于8小時，放電時間應不低于51分鐘

用電池測試系統測試。在環境溫度20℃±5℃的條件下，電池以0.2C5A充電。當電池電壓達到充電限制電壓時，改為恒壓充電，直到充電電流小于等于0.01C5A停止充電。擱置0.5小時～1小時后，以0.2C5A電流放電到終止電壓。最長充電時間不大于8小時，放電時間應不低于5小時。

內阻電池內阻值<=150m?測試常溫電性能20℃1C5A放電性能20℃0.2C5A放電性能用電池在20℃環境下充電結束后，放入溫度40℃±2℃、相對濕度為90%～95%的恒溫恒濕箱中擱置48小時后，將電池取出在環境溫度20℃±5℃的條件下擱置2小時。再以1C5A電流放電至終止電壓，目測外觀。試驗后放電時間應不低于36分鐘，電池外觀應無明顯變形、銹蝕、冒煙或爆炸。電池在20℃環境下充電結束后，將電池直接安裝在振動臺的臺面上，按下面的振動頻率和對應的振幅調整好設備，X、Y、Z三個方向每個方向上從10Hz～55Hz循環掃頻振動30分鐘，掃頻速度為1oct/min；振動頻率：10Hz～30Hz，位移幅值：0.38mm；振動頻率：30Hz～55Hz，位移幅值：0.19mm。試驗結束后用萬用表測量電池正負兩極的電壓，電池電壓應不低于3.6V。目測外觀，無明顯變形、銹蝕、冒煙或爆炸。電池在振動試驗結束后，將電池平均按X、Y、Z三個互相垂直軸向直接或通過夾具堅固在臺面上，以脈沖峰值加速度100m/s2，每分鐘碰撞次數40～80，脈沖持續時間16ms，碰撞次數1000±10的試驗條件進行碰撞試驗。驗結束后用萬用表測量電池正負兩極的電壓，電池電壓應不低于3.6V。目測外觀，無明顯變形、銹蝕、冒煙或爆炸。電池碰撞試驗結束后，將電池由高度（最低點高度）為1000mm的位置自由跌落到置于水泥地面上的18mm～20mm厚的硬木板上，從XYZ正負每方向自由跌落1次。結束后，將電池以1C5A電流放電至終止電壓。然后以1C5A進行充放電循環至放電時間不低于51分鐘，即可終止循環，

循環次數應不多于3次。環境測試恒定濕熱性能振動碰撞自由跌落用恒流恒壓源持續給充滿電的電池加載8h，恒流恒壓源電壓設定為2倍標稱電壓，電流設定為2C5A的外接電流，電池應不爆炸、不起火、不冒煙或漏液。

電池在環境溫度20℃±5℃的條件下，以0.2C5A電流放電到終止電壓后，外接30Ω負載放電24h，電池應不爆炸、不起火、不冒煙或漏液。

用小電流放電，直到電池無輸出電壓，然后用0.2C5A電流充電。電池電壓能夠恢復正常。

電池充電后，將正負極用0.1Ω電阻器短路1h，電池應不爆炸、不起火、不冒煙或漏液；瞬時充電后，電池電壓應不小于3.6v。

測試保護電路參數

保護電路要求有2級保險絲保護。鋰離子電池用80℃溫度保險絲（PTC），并且必須貼裝在電芯表面；聚合物電池允許將保險絲放置在保護電路板上。電池安全測試過充電保護過放電保護過放電后恢復充電短路保護保護板測試保護電路參數2級保護將電池放置在沖擊臺上，將10kg重物自1m高度自由落下，沖擊已固定在夾具中的電池（電池的面積最大的面應與臺面垂直），電池允許發生變形，但應不起火，不爆炸。

將電池放置于熱箱中，溫度以（5±2）℃/min的速度升至150±2℃并保溫30min，電池應不起火，不爆炸。

本項試驗應在拆除電池外保護線路后進行。電池的外部溫度不得高于