电池Pack知识培训

电池Pack知识培训资料日期：2013年11月4日目录：一、锂离子电池分类二、锂离子电池组成三、PACK工艺流程四、PACK成本分析五、电芯厂接单与封装厂接单对比一、锂离子电池分类1、锂离子电池分类•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：一般指电池与手机后盖为一体，常通过超声方式来封装。•B、内置电池：一般指电池与手机后盖独立分开，依靠头部卡口位来固定在电池仓。外置电池示例内置电池示例2、外置电池与内置电池对比①、内置式电池通用性好：同一个内置式电池可以同时应用于很多型号的手机上，避免了外置电池一般只能应用到一个手机上的局限性。②、内置式电池节约手机厂商的设计成本：同时内置式电池的塑胶壳相对外置塑胶壳（喷涂）价格要便宜，如此设计是降低手机成本的最佳选择。③、有效避免了色差的问题：一般外置电池都要考虑到电池壳与手机壳的色差问题，是至今都很难解决的问题，而内置电池则不会出现这样的情况。④、有效的避免了超声波焊接的问题：外置电池的超声波不良率直接影响到成本问题。而内置式电池不会因超声波焊接等情况导致大量的不良品。⑤、外置式电池塑胶壳分为上下两部分，采用超声工艺，给电芯预留的空间比较紧凑，相对内置电池来说，可达到的容量较低。3、宇龙对外置电池和内置电池的定义前面所述外置电池和内置电池的区别，是站在行业说法的角度所做的一个分析。外置电池和内置电池的定义并没有具体的相关行业标准来界定，宇龙对于外置电池和内置电池的定义如下：A、外置电池：一般指可拆卸的电池，如出货量较大的8750电池。B、内置电池：一般指不可拆卸的电池，如apple的iphone4电池。外置电池（可拆卸）内置电池（不可拆卸）4、外置电池与内置电池对比①、外置电池有较多的零部件，留给电芯的空间有限，而内置电池则能将电芯的空间及容量做到最大化。②、外置电池需要使用到塑胶件或五金件，此部件及其开模费用较高。内置电池一般为板+线模式，结构比较简单易操作，成本较低。③、外置电池常用低压注塑形式来封装，周边很牢固，跌落时不容易变形。内置电池跌落时变形度大，且会影响电芯的安全。④、外置电池尺寸一致性容易管控，且外观比较美观。内置电池外形尺寸一般以Max来标注，不利于CPK的管控，外观较差。⑤、外置电池拆卸比较方便，可直接从电池仓取出。内置电池拆卸比较麻烦，需要将手机拆开才能取出。外置电池（可拆卸）内置电池（不可拆卸）二、锂离子电池组成（外置电池）a.塑胶外壳b.保护板c.电芯d.标贴1.塑胶外壳塑胶外壳是整个电池的支撑骨架，固定保护板，承载其他所有非壳体零部件并限位，外壳通常由工程塑料注塑成型。•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.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，适用于大多电池塑胶外壳，较常用GEC1200HF。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。塑胶框2.保护板锂电池(可充型)之所以需要保护，是由它本身特性决定的。由于锂电池本身的材料决定了它不能被过充、过放、过流、短路及超高温充放电，因此锂电池锂电组件总会跟着一块保护板出现。保护板一般由控制IC、MOSFET开关、电阻、电容、PCB板及辅助器件FUSE、NTC、PTC、ID电阻等，如下图示：电容控制ICPCB板电阻MOSFET一般保护板的组成2.1保护板的分类1）A级市场注：A级市场的保护IC主要的生产商有精工、理光、美之美；MOSFET主要的生产商有三洋、AO、松下；2）B级市场注：B级市场的保护IC主要的生产商有富晶、新德、中星微；MOSFET主要的生产商有三合微、华瑞、南海、喧昶、茂达；3）C级市场注：C级市场的保护IC主要的生产商有士兰、黑森林、金微科；MOSFET主要的生产商有珠海南科、黑森林、金微科；注：目前宇龙要求的品牌有：美之美、松下（均为日系品牌）2.2锂电池保护板工作原理图：C1R1B+FUSER2546132P+P-C2B-MOSFET锂电芯IC2.3过充保护锂电池在充电的过程中对充电电压有较高的要求，必须严格控制在单节为4.2V的电压上，为了防止因过充造成的电池漏液、鼓包、甚至爆炸等安全问题，可充型锂电都设有过充保护功能。其原理为：当外部充电器对锂电池进行充电时，保护IC对电芯两端电压进行检测监控，当到达4.25V时（假设电池过充点为4.25V）即启动过度充电保护，将功率MOS由开转为切断，进而截止充电。2.4过放保护单节锂离子电池的终止放电电压为2.75V～3.0V(电池厂给出工作电压范围或给出终止放电电压,各参数略有不同)。低于终止放电电压继续放电称为过放，由于电池本身存在自放电的特性，因此即使放置情况下不使用，依然可能因为长期放置而过分被耗电，造成电池性能劣化、寿命缩短甚至漏液。因此锂二次电池通常设有过放保护，当IC检测电芯电压降至临界点（如2.25V），即启动过度放电保护，将功率MOS由开转为切断，此电池无电压输出。2.5、过流、短路保护过流保护：电池在充电和放电过程中如果电流过大会使电芯和部分元器件温度过高，容易产生安全问题，并且会影响电池的寿命。短路保护：为了防止电池的外部受到导体把电池的正负极连接后造成短路，保证安全性能。2.6、ID电阻识别电阻/码片：由于手机/数码相机以及各种设备在开机时需要得到一个验证码值进行识别。2.7PTCPTC为正温度系数可变电阻，在常温下，其阻值为毫欧级，相当于通路。在高温下（一般为120-150℃）电阻为兆欧级，相当于开路。当温度恢复为常温后，其阻值恢复为毫欧级。所以PTC一般放置在主回路中作为温度-开关使用和二次保护器件使用，相当于可恢复的保险丝。说明：PTC每次动作后，其恢复的阻值都会比动作前的阻值稍大，所以在生产过程中应该避免动作。UL2054中的AbusiveOverchargeTest中使用2C的电流进行充电测试，一般需要使用二次保护器件。PTC2.8NTCNTC为负温度系数可变电阻，其规格由25℃的阻值，阻值精度，B值，B值精度，封装构成。NTC通常作为温度感应器使用。NTC的电阻变化并不是直线式的，但是我们发现通过对温度取对数之后，其变化规律基本是直线，这就是B值，所以NTC的B值为描述NTC电阻变化的规律的参数。2.9电量计IC电池能通过电量管理芯片来精确的报告剩余运行时间，延长系统运行时间，并且可以提供可靠的关机/备份点，使设备有顺序地关机，当电池不可用的时候自动地保存数据到带有储备能量的闪存器。还可以利用电量计作软件的一级保护（电压，电流，温度）。常用的带电量管理的芯片有TI的BQ27541。认证过程：2.9.1电量计IC：BQ27541BQ27541工作原理图BQ27541典型工作电路3.电芯（CELL)●钢壳锂离子电池早期角形锂离子电池大多为钢壳，多用于手机电池，后由于钢壳重量比能量低，且安全性差，逐步被铝壳和软包装锂离子电池所替代。目前仍有一些小厂采用钢壳制作B品手机电池和一些低附加值的MP3,MP4电池。●铝壳锂离子电池铝壳锂离子电池由于质量较轻且安全性稍优于钢壳锂离子电池，目前已成为手机电池的主力军。由于铝壳开模成本较高，因此型号比较少，且订单起订量要求较高，主要型号集中于一些常见手机电池型号。●软包装锂离子电池软包装锂离子电池由于其质量轻，开模成本较低，安全性高等优点，逐步在扩大其市场份额。主要应用于数码产品，目前也逐渐往手机、笔记本电脑、电动工具等市场发展。可以预见在未来几年内软包装锂离子电池的市场份额还将继续稳步扩大，应用范围更加广泛，因外包为铝塑膜，抗压力很弱，限于目前国内封装厂的技术和环境限制，发生鼓胀的比例还是较为偏高。3.1聚合物电芯和铝壳电芯对比●一旦发生安全隐患，液态电芯容易爆炸，而聚合物电芯最多只会起鼓。●铝壳电芯厚度做到3.6mm以下存在技术瓶颈，聚合物电芯则不存在这一问题，厚度可做到1mm以下，符合时下手机需求方向。●聚合物电池重量较同等容量规格的钢壳电芯轻40%，较铝壳电芯轻20%。●聚合物电芯较同等尺寸规格的钢壳电芯容量高10～15%，较铝壳电芯高5～10%●聚合物电芯的内阻较一般液态电芯小，目前国产聚合物电芯的内阻甚至可以做到35mΩ以下，极大的减低了电池的自耗电，延长手机的待机时间●聚合物电芯制造商不用局限于标准外形，能够经济地做成合适的大小。●聚合物电芯采用胶体电解质，相比液态电解质，胶体电解质具有平稳的放电特性和更高的放电平台。基于以上分析，容量1600mAh以上的电池我们建议使用聚合物电芯。3.2各电芯厂优劣对比我司作为封装厂，目前使用的电芯主要由光宇、比克、维科、ATL、sony等提供。几家电芯厂对比如下：1.宇龙大部分电池产品使用聚合物电芯，封装工艺为低压注塑。此封装工艺对于电芯厚度尺寸一致性要求较高，从已做的项目来看，光宇电芯在此方面控制的比较好。2.宇龙对于电池的容量及安全性能要求比较高，此方面光宇电芯管控的比较好，但电芯单价较比克、维科要高。3.比克、维科电芯价格相对比较便宜，其强项为铝壳电芯，聚合物电芯品质不稳定。4.sony电芯品质较好，但单价较贵，批量时交期难以保证。5.ATL电芯品质稳定，单价较高，我司目前使用其18650圆柱电芯封装完成了多个动力电池项目，聚合物电芯暂未合作。4.标贴常用标签材料分类如下：a.珠光合成纸b.消银龙c.PETd.银色复合PET酷派电池标贴4.1标贴常用材料的优缺点对比a.珠光合成纸优点：通用性好，成本和pet.消银龙对比相对比较优惠缺点：这需根据市场和客户的观点定论，要求各不相同b.消银龙优点：通用性好，档次高，适用范围广缺点：这需根据市场和客户的观点定论，要求各不相同c.PET优点：通用性好，档次高，适用范围广缺点：这需根据市场和客户的观点定论，要求各不相同d.银色复合PET优点：此材料具有市场垄断性，供货渠道比较单一缺点：印刷效果不好，品质不稳定，生产工艺非常复杂，材料成本和生产成本很高.三、PACK工艺流程1、聚合物电池分解示意图标贴拉带热熔胶料电芯胶框PTC保护板1.1聚合物电池低压注塑工艺流程2、铝壳电池分解示意图标贴PTC热熔胶料电芯头盖底盖保护板镍片2.1铝壳电池低压注塑工艺流程3.内置电池分解示意图电芯热缩膜保护板高温胶纸导线3.1内置电池pack工艺流程4、宇龙聚合物电池封装工艺A.封装工艺一：注塑后直接裹标B.封装工艺二：注塑后贴钢片再裹标电芯与保护板点焊装胶框半成品低压注塑包商标，成品完成电芯与保护板点焊装胶框半成品低压注塑包商标，成品完成贴钢片4.1、宇龙聚合物电池封装工艺对比A.封装工艺一：注塑后直接裹标1.工艺比较简单，生产效率较高。2.当电芯偏薄，注塑时会有溢胶现象，影响电池外观。3.电池表面遇尖锐物体，会有刺破的隐患。B.封装工艺二：注塑后贴钢片再裹标1.电池表面平整度很好，外观比较美观。2.工艺比较复杂，生产效率比较低。3.对低压注塑模具要求比较高，增加了模具的制作难度。4.钢片较贵，整个电池的成本会增高。5.电池返工时不易操作四、PACK成本分析7295电池封装费5.6元，自购料成本3.82元，人工成本0.8元，管理成本0.4元，损耗0.2元，列表如下：五、电芯厂接单与封装厂接单对比电芯厂接单与封装厂接单对比●电芯厂自己完成PACK生产，其自身获得的产品利润较高。●电芯厂可以根据客户的不同需求，从前端电芯产品的材料选择、结构设计、生产制造，再到后面阶段的电池PACK组装，灵活的完成。●通过pack厂寻求电芯厂的途径，可以促使电芯厂制造出更好品质的电芯。●根据行业经验，好的封装厂管制中等电芯厂才能产生出高品质的产品。●设备和技术上，电芯厂