锂电池封装电池(pack)课件

锂电池封装电池锂电池封装电池(pack)锂电池封装电池(pack)1主要内容1、锂离子电池（新产品）开发进程；2、锂离子电池分类；3、锂离子电池（BATTERY)结构及零部件；4、其他基本问题。主要内容1、锂离子电池（新产品）开发进程；21.新产品开发进程决策与立项评审阶段新产品开发建议书立项评审客供样品测试产品测试，实验初步设计方案产品成本核算，原理图产品外观3D图1.新产品开发进程决策与立项评审新产品开发建议书立项评审客3初步设计评审产品原理图，PCB样品要求书设计输出评审结构件打样装配工程样机产品工艺图纸，产品包装方案结构件图纸，手板模型FMEA设计建立评审塑胶件开模，试模，啤塑线路板，电子元器件打样 塑胶件配色，喷油，丝印，电镀工程样机测试报告结构及电子设计开模试模啤塑打样做样板设计验证评审初步设计评审产品原理图，PCB设计输出评审结构件打样装配工程4设计验证评审物料备料生产，送样样板产前确认评审产品规格书检验标准，BOM，物料规格书客户确认生产治具，作业指导书客户确认及产前准备阶段设计验证评审物料备料生产，送样样板产前确认评审产品规格书5产前确认评审排拉试生产试产总结评审批量生产设计完结评审完善工艺，检验文件市场反馈试 产量 产产前确认评审排拉试生产试产总结评审批量生产设计完结评审完善工6 2.2.锂离子电池分类锂离子电池分类2.1 手机锂离子电池通常分为外置电池和内置电池两种；A、外置电池现今大多采用超声方式来封装组成；B、内置电池按封装方式多分为超声电池，PVC热收缩膜电池,纸包装电池.2.锂离子电池分类7 3 3、锂离子电池结构及其零部件、锂离子电池结构及其零部件3.1 锂离子电池结构（主要以超声电池为例）锂离子电池结构通常由塑胶外壳，保护板，电芯，输出电极，连接用碰片，及其它绝缘胶纸，双面胶纸等组成。3.1.1 塑胶外壳塑胶外壳的作用：是整个电池的支撑骨架；对保护板的定位及固定；承载其他所有非壳体零部件并限位。壳体通常由工程塑料注塑成型。外壳由面壳（COVER/TOP)和底壳(REAR/BOTTOM)超声组成；A.壳体常用材料（material):3、锂离子电池结构及其零部件8*ABS:全称苯乙烯-丁二烯-丙烯氰共聚物1)综合性能好，冲击韧性，力学强度较好；2)尺寸稳定，耐化学性，电性能良好，3)易于成型和机械加工；4)价格便宜,高的流动性;5)可做双色成型塑件,表面可镀铬;此种材料适用于对强度要求不太高的部件,还有就是普遍用在要电镀的部件上.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的良好流动性，易超声，又具有PC高的强度，而且价格适中，适用于大多电池壳采用。较常用GE C1200HF;2)其中PC（聚碳酸脂）料,有冲击强度好，抗疲劳蠕变和电绝缘性较好，耐热性好，耐腐蚀和耐磨性好，无色透明，着色性好的特点。*ABS:全称苯乙烯-丁二烯-丙烯氰共聚物9B.胶壳厚度 胶壳体壁厚对部件诸多关键特性影响至关重要，其中包括结构强度，外观，成型及成本，设计阶段优化的壳体厚度可以降低后续可靠性测试的风险，修模的成本以及成型的困难。外置电池壳体壁厚通常为0.81.2mm,内置电池壳体壁厚通常为0.50.8mm;3.1.2 保护板（PCB）电池保护电路，按照板的材料划分成两种，一种是普通的玻璃纤维板。也称硬板，另一种则是柔性线路板；*硬板的板基材料是玻璃纤维，其绝缘性，高频电特性都很好，但较脆，不能弯曲，常用0.40.8mm厚的玻纤板，通常取0.6mm.B.胶壳厚度10*柔性线路板，它的板基材料是聚脂或聚酰亚胺，其特点是柔性好，可弯曲成90安装，其厚度一般为0.1mm左右，所占体积小，节省空间，但因其成本高（是玻纤板的35倍）而不被广泛使用。目前绝大多数采用的是玻纤板。3.1.3 电芯（CELL)通常将封装后的成品叫做电池，即BATTERY,而电芯称做CELL；锂离子电池所用电芯通常有锂离子电芯及锂离子聚合物电芯。因我们邦凯是做电芯的，这一块我就不多讲了。*柔性线路板，它的板基材料是聚脂或聚酰亚胺，其特点是柔113.1.4 输出电极（CONTACT)输出电极通常有三种形式，*第一种是通过在PCB上镀五金而输出，NOKIA电池多采用此种形式；*第二种是通过在PCB上穿五金极片的形式而输出，此种较常见。此五金极片材质通常为磷铜，例如C5210，C5119；表面通常镀哑金，镀金前需镀镍处理；必需通过24h盐雾测试实验。还有是通过将五金极片穿插在五金支架上，然后焊接在PCB上，此种归纳在第二种。*第三种是将五金片与塑胶件注塑成一体，然后焊接PCB上而输出。3.1.5 连接用碰片3.1.4 输出电极（CONTACT)12碰片多才采用纯镍片，镀镍钢片，普通镍片材料构成，厚度通常为0.13mm左右，通过其将电芯正极与PCB输入正极，电芯负极与PCB输入负极分别碰焊而连接起来。3.1.6 其它辅料如单面绝缘胶纸，双面绝缘胶纸，快巴纸，双面胶，耐高温绝缘胶纸，PVC垫片等。*单双面绝缘胶纸,通常采用牛皮纸,厚度在0.2mm左右；*双面胶厚度通常在0.1mm或0.08mm左右;*红色快巴纸厚度0.3mm左右；*耐高温绝缘胶纸厚度通常为0.05mm；*PVC垫片有硬质和软质两种,硬质厚度最小为0.12mm,碰片多才采用纯镍片，镀镍钢片，普通镍片材料构成，厚度通常为013常见0.15mm，0.20mm,有白色，黑色等等.4.4.其他基本问题其他基本问题 4.1 超声焊接 超声焊接的基本原理：利用超声机发生器产生频率为20KHz的高频 振荡波，通过换能器，转变成高频机械振动，作用于工件表面，通过工件表面及分子间的内部作用力，使传处到接口处的温度升高，达到工件的熔点瞬间产生微热，使工件微熔在一起。A.*超声焊接是通过在电池面底壳做超声线而作用的，一般可分布于面壳，底壳及面底壳混放；*超声线形状呈等腰三角形，也可呈直角三角形；*超声线高度一般为0.30.5mm,尽量避免做成一条线，而分成间隔及长度均等的小段；常见0.15mm，0.20mm,有白色，黑色等等.14B.超声焊接易产生以下缺陷，并采用相应的改善方法来避免：1）外观不平整：减小焊接压力及焊接时间；面底壳胶料太薄，可增加胶件厚度；面底胶件配合不良，易导致外观不良，须改善配合；2）溢胶：面底配合为过盈配合，导致超声时溢胶，可改善配合；减小焊接压力及焊接时间；胶件材料不配套，改善材料性能；3）超声焊接不牢固：超声线太小，可增加超声线；焊接压力太小且焊接时间太短，可增加焊接压力及时间；超声模焊头下降位置不够，可降低焊头位置；4.2 成品电池各项测试要求（通常）B.超声焊接易产生以下缺陷，并采用相应的改善方法来避免：15试验 试验 试验方法和技术要求项目 内容 目测检查电池表面应清洁，色泽均匀，无 划痕，缩水，裂纹，积漆等；边缘无缺口、崩口；五金件平整，镀层均匀，无锈蚀，与 手机接触良好，不掉电。标签、Logo的图案、文字清晰，无误，位置正确。电池外观电池外观标签符合GB/T 8287-2000中7.1的有关规定试验 试验 16 尺寸 符合结构工程师图纸 电池结构紧密，内部无松动，摇动结果、按压 结构 无异响；超声后，电池盖两端落差0.1mm；电池与电池卡扣、手机各组件配合、接触良好，不掉电；要求电池与手机后罩壳合缝0.15mm，合缝不均匀0.1mm，段差0.2mm。如果该型 号手机配有充电座，电池应与充电座也配合、接 触良好。材质 材质符合要求 报告 阻燃测 注塑材料阻燃达到V-0级或其它级别 试报告尺寸结构配合测试注塑材质 尺寸 符17 镀金 五金端子平整，与手机配合良好，不掉电；外观 五金件表面不允许涂防锈材料。镀金厚度要求=0.5um 盐雾 必须通过24h盐雾实验 实验 耐磨 插拔试验3000次以上,镀金层不露底 实验五金端子镀金厚度 镀金 五金端子平整，与18 用电池测试系统测试。在环境温度205的条件下，电 池以1C5A充电。当电池电压达到充电限制电压时，改为恒压充电，直 到充电电流小于等于0.01C5A停止充电。搁置0.5小时1小时后，以 1C5A电流放电到终止电压。最长充电时间不大于8小时，放电时间应不 低于51分钟 用电池测试系统测试。在环境温度205的条件下，电池以0.2C5A 充电。当电池电压达到充电限制电压时，改为恒压充电，直到充电电流 小于等于0.01C5A停止充电。搁置0.5小时1小时后，以0.2C5A电流放电 到终止电压。最长充电时间不大于8小时，放电时间应不低于5小时。内阻 电池内阻值=150m 测试常温电性能201C5A放电性能200.2C5A放电性能 19 环境温度205，测试1C5A充放电循环容量。要求100次循环后容量不能低于标称容量的90%。要求300次循环后容量不能低于标称容量的80%。电池以0.2C5A或1C5A充电结束后，放入552的高温箱 中恒温2小时，然后以1C5A电流放电到终止电压。试验结 束后，将电池取出在环境温度205的条件下搁置2小时。高温条件下放电时间应不低于51分钟，试验后电池外观应无变形、无爆裂 电池以0.2C5A或1C5A充电结束后，放入-202的低温箱中恒温16小 时24小时后，以0.2C5A电流放电到终止电压。试验结束后，将电池取 出在环境温度205的条件下搁置2小时。低温条件下放电时间 应不低于3小时，试验后电池外观应无变形、无爆裂。循环寿命高低温电性能循环寿命高温放电性能低温放电性能 20 用电池在20环境下充电结束后，放入温度402、相对湿度为 90%95%的恒温恒湿箱中搁置48小时后，将电池取出在环境温度 205的条件下搁置2小时。再以1C5A电流放电至终止电压，目测外观。试验后放电时间应不低于36分钟，电池外观应无明显 变形、锈蚀、冒烟或爆炸。电池在20环境下充电结束后，将电池直接安装在振动台的台面上，按 下面的振动频率和对应的振幅调整好设备，X、Y、Z三个方向每个方向 上从10Hz55Hz循环扫频振动30分钟，扫频速度为1oct/min；振动频 率：10Hz30Hz，位移幅值：0.38mm；振动频率：30Hz55Hz，位移 幅值：0.19mm。试验结束后用万用表测量电池正负两极的电压，电池 电压应不低于3.6V。目测外观，无明显变形、锈蚀、冒烟或爆炸。电池在振动试验结束后，将电池平均按X、Y、Z三个互相垂直轴向直接 或通过夹具坚固在台面上，以脉冲峰值加速度100m/s2，每分钟碰撞次 数4080，脉冲持续时间16ms，碰撞次数100010的试验条件进行 碰撞试验。验结束后用万用表测量电池正负两极的电压，电池电压应不低于3.6V。目测外观，无明显变形、锈蚀、冒烟或爆炸。电池碰撞试验结束后，将电池由高度（最低点高度）为1000mm的位置 自由跌落到置于水泥地面上的18mm20mm厚的硬木板上，从 XYZ正负 每方向自由跌落1次。结束后，将电池以1C5A电流放电至终止电压。然后以1C5A进行充放电循环至放电时间不低于51分钟，即可终止循环，循环次数应不多于3次。环境测试恒定湿热性能振动碰撞自由跌落 21 用恒流恒压源持续给充满电的电池加载8h，恒流恒压源电压设定为2倍 标称电压，电流设定为2C5A的外接电流，电池应不爆炸、不起火、不 冒烟或漏液。电池在环境温度205的条件下，以0.2C5A电流放电到终止电压 后，外 接30负载放电24h，电池应不爆炸、不起火、不冒烟或漏液。用小电流放电，直到电池无输出电压，然后用0.2C5A电流充电。电 池电压能够恢复正常。电池充电后，将正负极用0.1电阻器短路1h，电池应不爆炸、不起 火、不冒烟或漏液；瞬时充电后，电池电压应不小于3.6v。测试保护电路参数 保护电路要求有2级保险丝保护。锂离子电池用80温度保险丝 （PTC），并且必须贴装在电芯表面；聚合物电池允许将保险丝放置 在保护电路板上。电池安全测试过充电保护过放电保护过放电后恢复充电短路保护保护板测试保护电路参数2级保护 22 将电池放置在冲击台上，将10kg重物自1m高度自由落下，冲击已固定 在夹具中的电池（电池的面积最大的面应与台面垂直），电池允许发 生变形，但应不起火，不爆炸。将电池放置于热箱中，温度以（52）/min的速度升至1502并 保温30min，电池应不起火，不爆炸。本项试验应在拆除电池外保护线路后进行。电池的外部温度不得高于 150。将接有热电偶的电池置于通风橱中，连接正负极于一恒流恒压电源，调节电流至3C5A、电压为10V，然后对电池以3C5A充电，直到电池电 压为10V，电流降到接近0A。试验过程中监视电池温度变化，当电池温 度下降到比峰值低约10时，结束试验，电池应不起火，不爆炸。本项试验应在拆除电池外保护线路后进行。将接有热电偶的电池置于通风橱中，短路其正负极（线路总电阻不大 于50毫欧），试验过程中监视电池温度变化，当电池温度下降到比峰 值低约10，结束试验，电池应不起火，不爆炸。电芯安全测试其他重物冲击热冲击过充电短路其他测试 23