锂电池狗耳 软包锂离子电池极耳及连接方式，总结的太全面了

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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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。

2.1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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锂离子电池基础问题——设计篇

电芯设计过程是一个复杂的系统化工程，设计工程师们通常采用自外而内的逆向设计思维，即以客户的尺寸需求和性能需求为导向，以电化学体系工艺窗口为基础，以成本控制为重要目标进行设计开发。

要想深入挖掘电芯设计的“核心价值”，则必须充分理解其设计逻辑。鉴于此，笔者整理了常见的电芯设计要素并对其进行解析，以加深对电芯设计过程的理解。

阅前提示：全文共5474字，预计耗时10min

Ǿ1：尺寸设计-厚度 Thickness

电芯厚度设计与客户要求的电芯出货态SOC密切相关，即不同SOC下正极片和负极片反弹存在差异（正极片和负极片反弹详见反弹设计章节）。

因此，在进行厚度设计时，首先要明确电芯出货态SOC（通常是60%SOC或30%SOC航空标准），确认SOC后再对电芯进行厚度分解。

以下图所示的双错位卷绕结构（叠片结构类似）为例，根据设计表已知如下信息：

对组成电芯最终厚度的各要素进行逐层分解：

①正极料区层数：负极层数+1=36层

（包括33层双面，3层单面）

厚度=（33*2+3）*0.036*1.03=2.559mm；

②铝箔层数：负极层数+1=36层

厚度=36*0.012=0.432mm；

③负极料区层数：35层（包括34层双面，1层单面）

厚度=（34*2+1）*0.039*1.18=3.175mm；

④铜箔层数：35层

厚度=35*0.008=0.28mm；

⑤极耳层数：1层

厚度=0.1mm；

⑥胶纸层数：2+2+1=5层（2层极耳胶，2层极片胶，1层收尾胶）

厚度=5*0.016=0.08mm；

⑦铝塑膜层数：2层

厚度=2*0.111=0.222mm。

电芯出货态厚度=

2.559+0.432+3.175+0.28+0.888+0.1+0.08+0.222=7.736mm。

假设电芯厚度历史COV能力可以满足1%，则电芯3σ能力（3σ被认为是合格质量水平）：

3σ=3*7.736*1%=0.232mm

最终电芯厚度范围为：7.504~7.969mm，客户要求≤8.0mm，满足要求。

Ǿ2：尺寸设计-宽度 Width

若电芯为卷绕结构，则其宽度设计与出货态SOC有一定关系，若电芯为叠片结构，则其宽度设计与出货态SOC关系不大。

在进行宽度设计前，还要确认电芯折边方式，双折边/单折边对电芯宽度影响可能不同。

除此之外，还需要了解铝塑包装壳成型过程：显然地，电芯宽度方向还包括一个凸模R角和一个凹模R角（R角主要是为了避免应力集中导致铝塑膜破损）。

为了避免电芯折边时铝层破损，宽度方向还需要预留未封区，即封印距电芯主体的距离（通常为1.0~1.5mm），如下图所示，如果没有预留未封区，PP溢胶后极易导致折边时铝层破裂。

综上所述，电芯宽度设计需要考虑的因素有JR（卷芯）本体宽度、铝塑膜厚度、铝塑膜凸模R角和凹模R角设计、未封区宽度、折边方式等。

Ǿ3：尺寸设计-长度 Length

电芯长度设计与宽度设计推算逻辑类似，但细节方面存在一些差异性。

首先看一下电芯长度方向示意图，其组成包括：

在长度设计过程中综合考虑以上因素，从而可以避免电芯超长导致客户无法进行装配的风险。

大致的推算逻辑为：

→客户要求电芯长度；

→确认顶封宽度；

→确认铝塑膜厚度；

→开模设计R角参数；

→顶封内未封区宽度；

→“狗耳”和“狗腿”设计；

→确认铝塑膜内腔可用长度；

→确认隔膜宽度。

Ǿ4：面密度设计 Coating Weight

降低面密度是设计高倍率电芯最快速有效的方法，增加面密度是设计高能量电芯最快速有效的方法。

极片面密度越小对应的厚度也更薄，减小了Li+的扩散距离，使扩散更快速，可以有效降低浓差极化，同时Li+循环脱嵌对材料结构的破坏也更小。

不同面密度下LCO电池的快充性能

理论上说，面密度越小越有利于倍率性能，但在面密度实际设计时通常有个下限值的约束（正极面密度≥8.0mg/cm2，负极面密度≥4.5mg/cm2），这是因为当面密度小到临界值时，浆料中的大粒径颗粒无法通过涂布机模头，导致产生颗粒划痕、极片辊压亮点等严重影响电芯性能的异常问题。

消费类电池面密度设计参考表——石墨

倍率

1C

2C

3C

5C

8C

10C

面密度

≤10

≤9

≤8.5

≤7

≤5.5

≤4.5

Ǿ5：压实设计 Press Density

涂覆后的极片需要进行辊压处理减薄极片，从而大幅提升电池能量密度，并且通常认为正负极材料还具有一个最佳性能的压实密度。

不同负极片压实的循环曲线

（黑线1.6，红线1.7，绿线1.8）

压实过高： 材料组分的粒子间距离更小，接触更紧密，有利于提升电子导电性，但极片孔隙率快速下降，吸收电解液困难，不利于Li+的快速脱嵌，容易析锂；

压实过低： 材料组分的粒子间距离更大，离子通道增加，有利于Li+的快速脱嵌，但粒子间的接触面积变小，不利于电子导电，极化增大。

常用材料体系的压实设计范围

材料

体系

LCO

LMO

LFP

NCM

C

压实

范围

3.8~

4.2

2.7~

3.1

2.0~

2.4

3.2~

3.6

1.3~

1.8

对于能量型电芯（≤3C）通常采用大粒径材料，压实设计也相对更高，而对于功率型电芯（＞3C）一般采用小粒径材料，同时压实设计也相对更低。

消费类电池压实密度设计参考表——石墨

倍率

1C

2C

3C

5C

8C

10C

压实密度

≤1.8

≤1.7‍

≤1.65‍

≤1.6‍

≤1.5

≤1.45

Ǿ6：压延设计 Extension

极片辊压时，金属集流体铝箔和铜箔会发生延伸，即极片在辊压后会变长。

通常，极片MD方向（垂直辊）延伸率较大，而极片TD方向（平行辊）几乎没有延伸。

材料体系

NCM

LMO

LFP

C

TD方向

0.1~

0.2%

0.2~

0.5%

0.1~

0.3%

0%

MD方向

0.4~

1.0%

0.8~

2.0%

0.2~

0.8%

0~0.2%

正、负极在不同压实下的延伸率

由于压延的存在，辊压后面密度与涂布的面密度具有差异性，这种差异性可能导致设计NP和容量发生变化。

根据容量不变原理：

因此，进行NP设计和容量设计时，需要对面密度进行修正，一般采用辊压面密度来计算。

Ǿ7：反弹设计 Swelling

反弹设计对电芯装配过程和成品厚度至关重要，如果装配过程反弹设计不准确可能导致电芯外观不良，产生报废品，如果成品厚度反弹设计不准确，可能导致电芯超厚或超薄，不满足客户要求。

极片物理反弹与材料物性、辊压方式、压实密度、极片存放时间（一般辊压后存放两天开始变得稳定）等有较大关系，通常可以参考下表设计：

材料

体系

LCO

LMO

LFP

NCM

C

物理

反弹

1~3%

3~5%

1~3%

2~4%

5~10%

不同压实下极片物理反弹

充电态极片反弹与SOC强烈相关，SOC越大，石墨负极片厚度膨胀越明显，反弹范围在11~31%，而正极材料结构相对较稳定，不同SOC下，正极片反弹变化相对较小。

不同压实和SOC下充电反弹

Ǿ8：NP比设计 Negative/Positive

NP比又称CB值（Cell Balance），通俗的理解就是负极过量比例，通常要求理想状态下NP比≥1，否则Li+从正极脱出后无法全部被负极接纳，多余的Li+在低电位下析出在负极表面，会严重恶化电池性能和安全特性。

其计算公式为：

那么，公式中的克容量是指放电克容量还是充电克容量呢？目前多数电芯厂家为了更方便核算电芯设计容量，基本都是按照放电克容量计算NP比，因此出现了LCO、LFP、NCM体系需要按不同NP比设计的说法，如下表：

常用材料体系的NP比设计

（按首次放电克容量计算）

材料体系

LCO

LFP

NCM

NP比设计

1.08~1.12

1.10~1.14

1.12~1.17

造成这种差异的原因是这三种材料的首次效率不同（LCO 94%~96%，LFP 95%~97%，NCM 85%~88%），实际上，如果按照首次充电克容量来设计NP比，则可以统一NP比标准≥1.03即可，因此，在进行NP比设计时必须要考虑材料首次效率以防止析锂。

通常，正负极材料首次效率均小于100%，即在嵌锂和脱锂过程中存在容量损失，正极材料的容量损失主要是结构变化导致，负极材料的容量损失主要是形成了SEI膜。

如下图，揭示了正极首效和负极首效的三种相对情况：

①正极首效＜负极首效，负极脱出的Li+无法被正极完全接收，余下的Li+保留在负极；

②正极首效=负极首效，Li+被完全利用，这是一种理想的情况；

③正极首效＞负极首效，负极脱出的Li+被正极完全接收，且正极还有多余的嵌锂空间。

由此得到一个结论：全电池首次效率与正极材料或负极材料首次效率较低者相等。

搞清楚首次效率之后，我们来举一个实例说明（NCM+Gr体系）：

项目

正极

负极

1C克容量

190mAh/g

350mAh/g

0.1C克容量

204mAh/g

355mAh/g

首次效率

89%

92%

面密度

15.0mg/cm2

9.6mg/cm2

Loading

97.8%

94.8%

放电NP=（350×9.6×94.8%）/（190×15.0×97.8%）=1.14

充电NP=（355×9.6×94.8%/92%）/（204×15.0×97.8%/89%）=1.04

充电NP比≥3%认为是合理的设计，电池在首次充电过程析锂的风险较小，对应的放电NP比为1.14。

以上，充电NP比只是考虑了首次析锂问题，但随着循环的进行，正负极材料容量衰减很难保持一致，所以，最终NP比的确定还需要考虑正负极材料的衰减情况，如下图：

①正极衰减更快的情况：随着循环进行，析锂风险持续降低，应适当降低初始NP设计，让正极处于浅充放状态；

②负极衰减更快的情况：随着循环进行，析锂风险持续增加，应适当提高初始NP设计，让负极处于浅充放状态。

Ǿ9：极耳过流设计 Tab Design

锂电池极耳材质通常是Al、Ni、Cu（或在Cu表面镀镍）。

极耳过流设计通常是根据焦耳定律确定：

换算后，极耳横截面积：

式中：

S——极耳横截面积，单位mm2；

I——电流，单位A；

ρ——电阻率，单位Ω·mm；

t——持续通电时间，单位s；

C——极耳比热容，单位J/kg/℃；

∆T——温升，单位℃；

R——电阻，单位Ω；

m——极耳质量，单位kg；

L——极耳长度，单位mm；

ω——极耳密度，单位kg/mm3。

常用极耳材质信息

极耳材质

密度

kg/mm3

电阻率

Ω·mm

比热容

J/kg/℃

Al

2.70×10-6

2.83×10-5

880

Ni

8.90×10-6

6.84×10-5

460

Cu

8.96×10-6

1.75×10-5

390

以1Ah电芯为例，理想状态下，不同倍率下的极耳设计如下表：

需要注意的，极耳在产热的同时也在散热，并且随着温升增加，电阻率也会发生变化，所以上表计算的Al、Ni、Cu极耳横截面积是一个比较“宽松”的标准，电芯实际设计时，极耳的过流能力比上表计算值高得多。

通常可以参考如下经验值进行设计：

极耳设计载流值

Al极耳

Ni极耳

Cu（镀镍Cu）

极耳

3~5 A/mm2

2~3 A/mm2

5~8 A/mm2

Ǿ10：熔胶设计 PP Melted

在介绍熔胶设计之前，先简单介绍软包铝塑膜的两种封装方式：软封和硬封。

无论软封还是硬封都是通过熔胶实现密封功能，熔胶设计包括双层铝塑膜熔胶设计和极耳位置熔胶设计。

双层铝塑膜熔胶设计涉及的工序包括：

1、侧封Side sealing，2、预封Vacuum sealing，3、二封Degassing

极耳位置熔胶设计涉及的工序包括：

4、顶封Top sealing

通常而言，铝塑膜PP层和极耳CPP层熔胶比例为15%~55%为宜（优选30%~40%） ，熔胶设计结果将为封头尺寸设计提供参考。

双层铝塑膜熔胶示意图

极耳位置熔胶示意图

Ǿ11：注液量和保液量设计 E.L. Injection and Retention

注液量和保液量通常是根据电芯极组孔隙确定的，首先确定理论保液量（电芯极组孔隙×电解液密度），再根据理论保液量确定注液量，基本原则是：在浸润充分的前提下尽可能降低电解液用量。

1）首先是理论保液量计算

计算理论保液量的本质就是计算电芯极组孔隙。电芯极组孔隙包括正极片孔隙、负极片孔隙、隔膜孔隙、Overhang孔隙等。

根据体积不变原理，首先计算涂层平均密度，计算公式为：

然后计算涂层孔隙率，计算公式为：

常用材料的真密度表

通常保液量范围是1.0~5.0g/Ah，与材料物性和工艺设计关系较大，即使是相同的材料体系也不可一概而论。

2）根据理论保液量确定注液量

注液量通常按照以下经验公式确定：

注液量=理论保液量×1.06

根据经验公式进行首次验证后，需要进行注液量梯度实验，验证化成后电芯界面是否正常，二封抽气失液量是否达标，电芯循环是否满足要求等，直到探索出性价比最高的注液量值。

Ǿ12：容量设计 Capacity

在进行容量设计之前首先要明确容量测试标准：电压范围、测试温度、放电倍率 都会影响电芯容量测试结果。确认以上因素的影响后，根据如下公式计算容量：

电芯容量=正极克容量×涂覆面密度×正极有效涂覆面积×正极配方Loading

电芯容量计算公式揭示了影响电芯容量的因素，对分析电芯容量的异常发挥具有重要的指导意义。

假设需要设计一款容量1510mAh电芯，已知如下信息：

项目

数值

公差

正极克容量mAh/g

182

±1

正极面密度mg/cm2

7.3

±2.5%

正极片宽度mm

55

±0.3

正极片长度（双面）mm

2178.5

±3

正极配方Loading

98%

±0.2%

第一种方法：按照理想情况计算理论容量

理论容量

=182×7.3×（55×2178.5）×98%/100000=1560.1mAh

根据历史数据推算COV能力（COV变异系数=σ标准差/μ均值），假设容量COV可以满足≤1%，并且通常3σ能力被认为是合格质量水平（不良率≤0.03%）

3σ=3×1560.1×1%=46.8mAh

容量分布范围1560.1±3σ=1513.3~1606.9mAh＞1510mAh，满足容量设计要求。

第二种方法：模拟容量分布

根据公差控制标准，分别生成正极克容量、正极面密度、正极片宽度、正极片长度（双面）、正极配方Loading的随机正态数列。

生成随机正态数列的公式为：

根据生成结果计算容量，然后绘制分布图：

从图中可以直观的看到，容量最小值1517.5mAh，最大值1596.9mAh，容量CPK能力1.49＞1.33，满足容量设计要求。

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