锂电池极耳的材料软包锂离子电池极耳及连接方式，总结的太全面了|上海羊羽卓进出口贸易有限公司

软包锂离子电池极耳及连接方式，总结的太全面了

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1.电池极耳是什么？

极耳，是软包锂离子电池产品的一种组件。电池分为正极和负极，极耳就是从电芯中将正负极引出来的金属导电体，通俗的说电池正负两极的耳朵是在进行充放电时的接触点。电池的正极使用铝（Al）材料，负极使用镍（Ni）材料，负极也有铜镀镍（Ni—Cu）材料，它们都是由胶片和金属带两部分复合而成。

2.极耳的分类

2.1按极耳金属带材质分：

⑴铝（Al）极耳，一般用作正极极耳，如果电池为钛酸锂负极时，也用作负极极耳。

⑵镍（Ni）极耳，用作负极极耳，主要用在数码类小电池上，例如：手机电池、移动电源电池、平板电脑电池、智能传递设备电池等。

⑶铜镀镍（Ni—Cu）极耳，用作负极极耳，主要应用于动力电池和高倍率电池。

2.2 按照极耳胶来分（国内市场）：

⑴黑胶极耳，一般用在中低端数码类小电池上。

⑵黄胶极耳，一般用在中低端动力电池和高倍率电池上。

⑶白胶极耳，一般用在高端数码电池、动力电池和高倍率电池上。

2.3极耳的成品包装分为：

⑴盘式极耳（整条金属带通过设备加上胶片后整条的卷绕成盘），用在自动化生产产线

⑵板式极耳（金属带加上胶片后裁切成单个的，然后成排摆放用两片薄透明塑料片夹在中间），用于普通生产产线。

3.电池极耳金属带材质

AL1050铝合金为纯铝中添加少量铜元素形成，具有极佳的成形加工特性、高耐腐蚀性、良好的焊接性和导电性。

TU1为无氧铜，氧和杂质含量极低，纯度高，导电导热性极好，延展性极好，透气率低，无“氢病”或极少“氢病”；加工性能、焊接、耐蚀耐寒性均好。

4.各种品牌极耳胶结构与性质

4.1. 各种品牌极耳胶结构

目前极耳胶都是从日本进口而来，极耳胶生产技术难点是：PP材料的分子量要控制在一个比较窄的范围内，目前国内的技术生产出的PP胶达不到要求。

极耳胶结构：极耳胶一般由三层材料热压在一起而构成,除凸版及昭和制造单层改性PP构成及腾森制造五层极耳胶以外。一般极耳胶由中间骨架层及两表面改性PP层构成,两表面的改性PP材质相同。日立和腾森为了追求超高的粘合层与金属带的粘合强度，两个表面的改性PP材质不同，一面是亲金属性改性PP，另一个表面是亲塑性改性PP。这种极耳胶，制作极耳时一旦极耳胶表面用反了，则必定会造成电芯漏液气胀事故。

目前国内市场上，极耳制造所使用的极耳胶分为白胶、黑胶、黄胶和单层胶。其中高端电芯客户大多采用单层凸版80μm和50μm白胶。一般中低端客户采用DNP黑胶和DNP黄胶。三层结构的白胶在日本和韩国大量采用。单层白胶在日韩电芯公司用的极少，基本都用三层结构白胶。国内较高端的电芯公司也在逐步采用三层结构的白胶。

4.2 各品牌极耳胶性能

DNP黄胶结构为中间功能层UHR（为无纺布结构），表面两层为改性PPa。

UHR层厚度为14g/m²≈12μm,表面改性PPa厚度为44μm。

UHR熔点为310~340℃，PPa熔点为147℃。

黄胶极耳有分层的危险。但黄胶极耳的封装条件比白胶容易调节。前期日本极耳胶供应商也提到黄胶的不足，表现为3点：

1）极耳胶是由中间一层UHR和表面两层改性PP胶热压在一起的。

2）中间层无纺布,水分会从无纺布中通过毛细管渗透作用引入到电池内部,使得电池发鼓气胀。

3）无纺布容易分层，热压效果不好，电芯使用时间或搁置时间长了容易造成漏液。

DNP黑胶结构为中间功能层PEN（聚萘二甲酸乙二醇酯）薄膜，表面两层为改性PPa。PEN层厚度为12μm,表面改性PPa厚度为44μm。PEN熔点为265℃，PPa熔点为147℃。黑胶其功能层PEN和PP层为不同物质复合,存在分层风险,高端客户一般不采用此胶。

白胶

白胶又分为单层白胶、三层白胶、五层白胶。

单层白胶一般由一层改性PP构成，类似于初期的铝塑膜内层，熔点在140℃以上，与铝塑膜的内层CPP熔点接近。

三层结构白胶表面两层改性PP和中间骨架层PP经共挤制得，不存在分层风险,高端客户及动力电芯一般都采用此类极耳胶。

5.各种极耳胶性能比较

5.1 黄胶极耳和黑胶极耳的比较

DNP黑胶其功能层PEN和PPa层为不同物质复合,界面多,经过电解液浸泡后本身会分层剥离。PEN熔点为265℃，PPa熔点为147℃。且黑胶PPa层里还有3种不同融点的物质,黑色素:66℃,PE 105℃,PP167℃,界面更加不稳定。

黄胶极耳功能层本身融点300℃以上,所以热封时会更好操作。中间功能层改用了无纺纤维层代替原来的聚萘二甲酸乙二醇酯,界面融合较黑胶好,但仍然无法解决不同物质之间的彻底融合问题。黄胶由于本身PPa层技术的原因,在热封后会变得异常坚硬,失去柔韧性,在封装电池和后期加工(转镍、加板)时,易使极耳胶及极耳金属断裂,从而使电池产生漏液、气胀等。

5.2 黄胶极耳和白胶极耳的比较

白胶采用三层具有不同功能的PP材料经共挤制得，其功能层热封温度较宽165~167℃,略低于电池封装温度（180-220度),可以有效的防止切面短路问题,增大了电池封装时可操作的温度范围,提高了电池生产的成品率。

黄胶极耳由于本身PP层技术的原因,在热封后会变得异常坚硬,失去柔韧性,在封装电池和后期加工（转镍、加板）时,易使极耳胶及极耳金属断裂,从而使电池产生漏液、气胀等,而白胶极耳由于3个功能层使用的材料属于同类物质（PP类）,在热封后仍可以保持极高的柔韧性。

5.3 白胶极耳和单层白胶的比较

单层白胶类似于初期的铝塑膜内层,因只有一个融点,热封温度超过融点则易导致完全熔解短路,热封温度在不足时则形成软化,这将导致和铝塑膜的CPP层不能完全融解聚合,电池容易漏液胀气。三层结构的白胶极耳,由于外层采用与铝塑膜内层类似的材料,保证了与铝塑膜的融合,而表面改性PP与中间层PP之间的30℃以上的温差具有更广的热封温度,使封装的操作性更强，保证了极耳胶与铝塑膜之间的封装可靠性。下表为谷口80μm厚三层白胶极耳与凸版会社80μm厚单层白胶极耳硬封封装拉力测试比较:

5.4 三层白胶极耳和三层或五层白胶（分正反面）极耳的比较

如前所述，三层白胶极耳外层采用与铝塑膜内层类似的材料,具有更广的热封温度,保证了与铝塑膜的融合,而3层PP间明显的温差使封装的操作性更强。

极耳胶表面分正反面的极耳胶极耳，如果在制作极耳的过程中用反了，则电芯在极耳胶处必然会发生漏液事故，国内已经发生多次此类事故。而如果严格控制极耳制作过程，不发生用错极耳胶正反面的问题，其极耳胶与金属带之间的熔接强度比正常三层极耳胶极耳的要高。

下表为谷口100μm厚三层白胶极耳与日立100μm厚三层白胶（分正反面）极耳及滕森105 μm厚五层白胶（分正反面）极耳软封封装拉力测试比较:

5.5 日立三层白胶和单层白胶

5.6 日立三层白胶和单层白胶DSC图

6.1 电池极耳生产流程（白胶）

动力铜镀镍极耳：铜保证导电性；经过表面处理后镍起到防止铜氧化的作用，如果要保证铜镀镍极耳的焊锡性，还需要对极耳的表面钝化膜进行二次处理。市场上一些公司的极耳不进行二次处理也能勉强上锡，但极耳的耐电液腐蚀性差些。

目前，在极耳工业生产中，镀镍主要采用电镀镍和化学镀镍工艺两种，电镀镍层厚度1.8±0.3um，化学镀镍层厚度1.0±0.3um。

6.2 动力极耳金属带削边处理

动力极耳的金属带厚度超过0.2mm时，其台阶厚度超过PP胶厚度，则金属带需做侧边削边处理，否则易导致绝缘阻抗降低、产生胀气漏液的风险。

7.电池极耳的测试

7.1 电解液浸泡后渗透测试

7.2.1 电解液浸泡后热封强度测试

7.2.2 电解液浸泡后渗透测试

参照：日本某EV电芯厂家对EV与ESS极耳的技术要求。

电解液浸泡65℃×28天，极耳胶与金属导体的玻璃强度要求＞15N/15mm。

总结：国内电动EV用极耳的耐电解液判定之最低标准为：

1. 85℃×24h电解液浸泡，极耳胶与金属导体的玻璃强度

PeelStrength＞15N/15mm；

2. 85℃×24h电解液浸泡，渗透液不能侵入胶体内。

7.3 弯折测试

厚度＜0.2mm时：铝、镍Tab≥7次；镀镍铜≥6次；

厚度≥0.2mm时：铝、镍、镀镍铜Tab≥5次；

符合EV动力应用的耐震、耐疲劳韧性测试。

7.4.1 铜镀镍动力极耳——镀层密着性测试

要求：镀层无发黑。

长时间大电流、行驶震动等情况下镀层性能不足时会：

电芯内部——镀层脱落至极片——微短路——自放电；

电芯外部——PACK焊接处镀层松动——接触内阻变大——or焊接处脱落。

7.4.2 金属极耳导体关键参数对比

7.5 盘式极耳——胶块脆化程度测试

“极耳”是一个“连接、导电、密封件” 。“连接”是指电池内外连接，极耳胶与铝塑膜的连接;“导电”是指通过极耳将电引出来及产生回路；“密封”是指胶条与金属带之间的密封和胶条与铝塑膜之间的密封。

一个极耳是由两片胶片把金属带夹在中间的。目前市场使用的胶片有黑胶、白胶和单层胶三种 。常用的黑胶片是三层结构的：黑色素，熔点66℃；PE，熔点105℃；PP，熔点137℃。极耳的成品包装分为盘式（整条金属带通过设备加上胶片后整条的卷绕成盘）和板式（金属带加上胶片后裁切成单个的，然后成排摆放用两片薄透明塑料片夹在中间）。

锂电池极耳连接方法

1.钻孔攻丝后上螺丝。

优点：机械连接强度高，牢固可靠，费用低。

缺点：由于厚度未知，存在一定风险。

2.钻孔攻丝后用普通焊锡焊接铜丝，用铝块试验，步骤：打孔功丝用锡焊丝把空塞满中间别忘了塞铜丝铜丝1.0的烙铁化锡老虎钳拉不下来铜丝为保险起见一个极柱最好两到三个空然后上紫铜带相当牢固。

优点：设备简单，容易操作，费用低。

缺点：焊接是否牢固有待检验。

3.使用M51焊丝（低温焊丝）直接焊接，焊接材料：M51+M51-F，低温铜铝焊接。M51是WEWELDING-M51的简称，也叫万能51，是美国R&D工业公司出厂的牌号，它是一种含有特殊稀有元素的低温铜铝焊丝，2010年由威欧丁（天津）焊接技术有限公司引进中国大陆主要用于在低温下解决几乎所有白色金属的显著能力，白色金属包括锌（几乎不能焊接）、铜铅合金、锡铅合金、铝和铅等。M51还可将上述任何一种金属与铜、黄铜、钢、不锈钢或青铜等其他任何金属焊合。马云家上搜索，价格有点小贵，直径1.3毫米3米长的M51就要25元，M51-F助焊剂一小瓶就要50元。

优点：介绍上说设备简单、焊接牢固

缺点：费用偏高，是否牢固有待检验

4.超声波焊接

软包装锂离子动力电池极耳焊接结构技术方案是在正、负极耳焊接时，直接将极耳金属片与电池集流体通过超声焊接机以直焊的方式焊接。

锂离子电池的电芯在制作过程中，电芯由多层电芯极片叠加而成，每层电芯箔片伸出一层极耳箔片，在电芯箔片对齐后极耳箔片也贴合并对齐在一起，需要将电芯箔片焊接在一起形成电芯，并把极耳箔片焊接在一起形成极耳，由于极耳箔片很薄，仅有0.01mm左右，因此传统一般通过超声波焊接，焊接时在叠加后的极耳箔片的下部垫上底模作为支撑，将超声波焊接装置的焊头压在叠加后的极耳箔片上并通过焊头给极耳箔片施加一定的压力，然后开动超声波焊接装置，焊头直接输出超声波，在高频振动下实现相邻极耳箔片上原子的共振，从而将极耳箔片结合在一起。

锂电池超声波极片极耳焊接机

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电池材料篇——极耳、铝塑膜

电池的主材料除了正负极、电解液、隔膜外，其它的极耳和铝塑膜虽然价值没有电池主料那么高外，它们同样也是重要的一环。今天我们就看下极耳同铝塑膜产业。

极耳

前言：一个小小的极耳，是有很多的材料技术。目前主流的高端电池所采用的极耳，大部分就是进口的。在这方面，我们还有很大的空间来进行国产的替代，但首先需要的是我们的产品性能可以过关。

我们来了解下极耳，极耳是软包锂离子电池产品的一个组件。从电芯中将正负极引出来的金属导电体，简单地说电池正负两极的耳朵是在进行充放电时的接触点。电池的正极使用铝材料，负极使用镍材料，负极也有铜镀镍材料，它们都是由胶片和金属带两部分复合而成。

极耳包括极耳金属带，极耳金属带的一端与铝塑包装膜构成的包装袋内的极片连接，另一端延伸至包装袋口外，在包装袋口处的一段极耳金属带被一胶片状高分子复合材料包覆，在极耳金属带与高分子复合材料包覆及包装袋的交汇处还涂敷有一层液体胶粘剂，该胶粘剂可涂敷在包装袋口外或内或内外同时涂敷，该液体胶粘剂固化后形成一种固化膜。

电池极耳

极耳的特点

1.以引起电芯气涨，漏液的机理为研发点，研制出的金属带表面具有特殊的耐腐蚀涂层，同时使用进口的CPP胶与铝膜内层的CPP层有良好的热封性能，极好的解决了极耳处的气涨、漏夜等问题。

2.耐电解液及抗HF性能。

3.与金属表面及铝塑膜有良好的粘接性能。

4.绝缘层熔点高并能有效防止与铝塑膜铝箔之间形成的短路。

5.进口材质加特殊工艺处理生产的极耳耐腐蚀性强，防漏液，导电性能稳定。

全球电池极耳（battery tab lead）的核心生产商包括住友电气、上海昭远、Soulbrain、正业科技和ELCOM CO等。全球前五大厂所占据的市场份额约过半。中国是最大的电池极耳生产地区，市场份额超过四成，其次是日本和韩国。但绝大部分利润被国外厂家拿走，高端方面基本上被日韩占据。

铝塑膜

前言：另一个含金量高的电池材料就是铝塑膜。同极耳一样，铝塑膜技术要求高，且规模化要求大，进入门槛高，铝塑膜的前端主材料基本上被国外所把持。需要我们更多的研发人员能够打破高端材料依赖国外的局面。

铝塑膜

铝塑膜即铝塑复合膜，是锂离子电池专用封装材料，常用于软包电池和刀片电池中。单片电芯在组装后密封在铝塑膜当中，形成一个电池。铝塑膜起到保护内部电极、隔绝外界环境的作用。在软包锂电池中，铝塑膜占总材料成本10-20%，仅次于正极材料和隔膜，目前技术壁垒高、国产化率低。

根据铝塑膜的厚度，可将其分为 88μm、113μm、152μm 三种。88μm 和 113μm 厚度的铝塑膜适用于消费电子产品，88μm 铝塑膜适用于薄型化数码电池，113μm 铝塑膜适用于 3C 移动电池；152μm 厚度的铝塑膜则适用于动力电池领域。

国内做铝塑膜的主要企业有：新纶科技、明冠新材、道明光学、华正新材、紫江企业 紫江企业 是印刷出身、其旗下子公司紫江新材料制作塑料彩印出身，有多层材料复合技术积淀。公司2004年开始组建铝塑膜团队，07年研发出第一代产品，17年更新至第四代，是国内最早研发铝塑膜工艺并具量产能力的企业。目前公司动力铝塑膜和多氟多、河南锂动已有批量合作；国轩高科、孚能科技已开始送样；亿纬锂能、捷威已进入审核、商谈阶段。在数码市场，目前公司与数码类前十大电池厂中一半以上的客户已实现了持续批量合作。

紫江企业

新纶新材 ：看看报铝塑膜毛利率在25%，可以看出其单位营业成本甚至高于紫江的单价，可以看到主要原因在于其材料、设备还是来自进口，实为“进口企业”。铝塑膜产业方面还有很大的空间。

新纶科技

明冠新材 ：铝塑膜处于亏损状态，主要原因在于其干法工艺下对CPP要求较高+公司无CPP相关技术，依赖进口，进口CPP今年供应不足+涨价，且公司产量并没有大的进展。

明冠新材

璞泰来 ：铝塑膜业务毛利率在24%，在整个业务量里面相对占比较小，但璞泰来在材料方面的投入还是值得肯定的。不管是高端的负极材料——人造石墨，还是隔膜，亦或是电池生产设备。璞泰来都做的不错。在一直坚持以技术研发为驱动的理念下，有理由相信，铝塑膜业务在未来有大幅式的增长。

璞泰来营业构成

道明光学： 道明光学股份有限公司创建于2002年6月,于2011年在深圳中小板挂牌上市,是一家专业从事研究、开发、生产和销售各种功能性薄膜、高分子合成材料的国家级高新技术企业,现已形成以反光材料为主业,光学电子材料事业为核心,其他功能高分子材料为延伸的产业格局,是目前世界领先的反光材料生产上市企业,同时也是中国产品系列齐全、技术水平先进、研发制造能力强劲的新材料行业领军企业。

2013年,基于在精密涂布、复合技术及微纳米复制、转印技术领域的研究成果和积累,投资建设微纳米棱镜型反光材料及锂离子电池封装用材料生产线。2016年,基于微纳米棱镜型反光材料生产所开发和沉淀的微纳结构设计和制备技术,收购常州华威新材料,生产液晶显示微纳结构光学材料及模切组件,进入光学显示材料领域。2019年,基于在反光市场核心原材料生产时所开发出的成熟挤出、压延技术,投资建设PC/PMMA光学级复合薄膜及板材生产线,步入电子功能材料领域。