軟包動力電池組集成技術研究

摘 要：科技進步、環境需要、國家政策等各個方面的趨勢，使電動汽車產業進入爆發期，軟包動力電池以其高安全性能、高能量密度、低成本、長壽命等優勢，受到車企的廣泛青睞。文章提出一種基于膠粘劑粘貼固定的軟包動力電池組集成技術，可以較快速的實現軟包動力電池組的裝配，并有效保證電池組的可靠性、抗振性等，對電動汽車用軟包動力電池組的集成研究具有重要的現實意義。

關鍵詞：軟包動力電池；電動汽車；集成技術

引言

進入“十二五”時期，我國大力支持發展新能源電動汽車高新科技的規劃，政府政策、成本和便利性三項關鍵成功因素，促使了電動汽車市場的蓬勃發展。尤其是自去年以來，新能源汽車市場已逐步打開，2014年新能源車產量同比增長近4倍，2015年一季度產量同比增長2.5倍。

電動汽車發展的主要影響因素就是動力電池，近年來，東風、比亞迪等主流的電動車企開始大量采用軟包動力電池，軟包動力電池以其高安全性能、高能量密度、低成本、長壽命等優勢，受到越來越多的青睞。主要軟包電池生產企業包括三星SDI、東莞ATL、日本索尼、LG等，紛紛加大軟包動力電池研究力度，而軟包動力電池組的集成技術研究卻稍稍落后于電動車市場的發展。文章從軟包動力電池的緊固方式、電池極耳連接方式以及測試等方面，提出一種基于膠粘劑粘貼方式的軟包動力電池組的集成技術，試驗結果表明，該方式可以較快速的實現軟包動力電池組的集成，并有效保證電池組的可靠性、抗振性等，對電動汽車用軟包動力電池組的集成研究有重要的現實意義。

1 研究現狀

軟包電池是指外殼為軟包裝材料（通常為鋁塑復合膜）的鋰電池，具有體積小、重量輕、比能量高、安全性高、設計靈活等多種優點。軟包動力電池在結構上采用鋁塑膜包裝，電池正負極也采用電池極耳結構，不同于往常的塑殼及金屬殼電池，所以，軟包動力電池的緊固及串并聯連接是軟包動力電池組集成的兩大難點。

目前，專門針對軟包動力電池組的集成技術研究還較少，一些企業或高校研究室使用將軟包動力電池安裝在開模制作的PVC塑料殼體內，并將電池極耳按照并聯要求與螺母焊接在一起的方法，進行電池組集成，串聯時采用螺栓連接。這種方法不僅裝配程度復雜，而且大大增加了電池組的重量，降低了軟包動力電池組的能量密度，體現不出其優越性。

文章根據軟包動力電池形體軟，不易固定，而且極易出現劃痕、凹坑、褶痕等情況的表面特性，研究了一種膠粘的緊固方式，將點膠機引入到軟包動力電池組的裝配過程中，使用一種特制的散熱鋁殼和膠粘劑，根據串并聯需求用膠粘劑將單體電池和散熱鋁殼粘貼在一起，實現電池組的緊固。該種方法既能保證電池緊固的可靠性和抗振性，又裝配方便，可以借助自動化工具，集成精度及效率均比較高。

2 試驗方案

文章所提出的軟包動力電池集成方案中，使用一種特制的散熱鋁殼支撐單體電池，單體電池之間、單體電池與散熱鋁殼之間的固定均靠膠粘劑粘合。文章主要從膠粘劑的選型、徒較量以及固化時間三方面進行試驗，驗證該方案的可行性。

目前工業中使用的膠粘劑種類較多，從絕緣、耐高溫、可維護性等方面綜合考慮，本研究中選定一種耐候性密封膠進行試驗。

涂膠即將膠漿（包括溶劑膠漿、膠乳和水膠漿）均勻涂覆到物體表面上的工藝，涂膠方法有刮涂、輥涂、浸涂和噴涂四種，結合實際情況，浸涂和輥涂不適用于軟包電池的涂膠，而刮涂和噴涂相對適用。

涂膠工藝的主要參數是涂膠量及膠的固化時間，軟包動力電池模塊集成過程中，將兩支電池裝入一個散熱鋁殼內作為一個電池單元，單元內電池與散熱鋁殼之間、電池與電池之間以及兩個電池單元之間都需要涂膠，不同部位的材質及作用均不相同，試驗從涂膠量、固化時間兩個方面進行，確定涂膠的工藝參數。

2.1 固化時間試驗

本試驗中，涂膠量約為8ml，操作時擠兩道直徑約為4mm長度為130±10mm的膠粘劑在電池上，用樹脂板將膠涂抹均勻，記錄試驗時間，靜置20分鐘后，查看膠的固化情況，1小時后，再次查看膠的固化情況，待膠完全干透后，記錄試驗時間。

2.2 涂膠量試驗

根據電池組允許的長度誤差，計算出單體電池允許厚度即涂膠厚度為2mm，調整涂膠面積，分別進行拉力測試，確定出合適的涂膠面積。

本試驗中選取36個散熱鋁殼和72支電池，分別裝配成36個電池單元，并將電池單元12個為一組分為A、B、C三組，其中A組12個電池單元的涂膠面積為電池表面積的1/2，B組電池單元的涂膠面積為電池表面積的2/3，C組電池單元的涂膠面積為電池表面積的3/4。裝配時，每個電池單元內電池間及散熱鋁殼間的涂膠量一致，涂膠后靜置30分鐘，目視檢查并通過拉力測試對比三組電池單元的粘貼牢固程度。

2.3 振動試驗

選取18個散熱鋁板和36支電池，涂膠面為電池表面積的2/3，先將電池粘貼為電池單元，再通過相同膠粘方式組裝成電池模組，靜置1小時，進行振動試驗，測試電池組的粘貼牢固程度。

3 試驗結果分析

3.1 固化時間試驗結果分析。膠粘劑涂抹均勻20分鐘后，表面凝固，稍微粘手；1小時后，膠的表面凝固，但未干透，剝開表面，內部有些許粘手；2.5小時后，膠基本完全干透，劃開內部已固化。

3.2 涂膠量試驗結果分析。通過試驗，將A組電池單元豎直放置，電池不會滑落；將A組電池單元水平放置，進行拉力測試撕扯電池，能較容易撕開電池。將B組電池單元豎直放置，電池不會滑落；將B組電池單元水平放置，進行拉力測試，不能完全撕開電池，當拉力達到98N左右時，電池鋁塑膜鼓脹變形。將C組電池單元豎直放置，電池不會滑落；將C組電池單元水平放置，進行拉力試驗，不能撕開電池，當拉力增加到99N左右時，電池鋁塑膜變形嚴重。拉力測試的具體結果如表1所示。

試驗結果表明，電池組裝配時，涂膠厚度2mm，涂膠面積為電池表面積的2/3，單元固化時間為20分鐘，模組固化時間為1小時，即可滿足粘貼牢固的要求。

3.3 振動試驗結果分析。對疊裝完成的4并9串電池組進行振動試驗，振動試驗參數如表2所示。

振動過程中發現，模組正負極電池單元振幅相對一致，停止振動試驗后將模組從夾具上拆下來，并未發現有電池松動現象，可知模組膠粘連接強度相對可靠。

4 結束語

經實際應用，文章所提出的軟包動力電池組膠粘緊固方式，既能保證電池緊固的可靠性及抗振性，又能保證電池間的有效絕緣，操作方便，可以借助點膠機等自動化設備，是一種可操作性強的軟包動力電池組集成方式。

參考文獻

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