动力电池精密结构件，广义来讲包括电芯顶盖、钢/铝外壳、正负极软连接、电池软连接排等，狭义来讲主要包括电芯壳体和顶盖，对锂电池的安全性、密闭性、能源使用效率等都具有直接影响。按照电池封装技术路线的不同，主要有方形、圆柱、软包三种形状，对应的结构件分别为方形结构件、圆柱结构件和铝塑膜。

整体来看，圆柱和方形统称为硬壳，封装结构较为相似，均由壳体和盖板组成。软包电池封装较为特殊，由铝塑膜构成。

工艺端：精密制造 

盖板的主要生产工艺包括冲压、焊接、注塑等，壳体的生产工艺主要是冲压、拉 伸。铝塑膜的主要生产工艺包括精密涂布、贴合等。

对结构件的需求来自于电池封装。目前，主流的电池封装技术主要有方形电池、圆形电池以及软包电池三类。动力电池的安全性和使用寿命都受其封装工艺的影响，不同的封装技术都具有不同的技术壁垒。封装工艺设计除需满足耐撞击振动和挤压穿刺的物理冲击外，也需满足防火阻燃等化学性能要求。

图为不同封装技术电池结构

硬壳结构件：盖帽是关键，防爆片铝材有待降本

硬壳结构件包括圆柱和方形结构件，通常由壳体和盖板组成。其中，盖板的制造工艺复杂度通常远高于壳体。

盖板

盖板的主要功能包括：

1）固定/密封功能：顶盖与铝壳激光焊接，包裹固定裸电芯并实现密封作用；

2）电流导通功能（极柱）：在电池中，顶盖极柱、转接片和电芯极耳焊接导通，保证电芯充放电电流导通的功能；在模组中，顶盖极柱与汇流排激光焊接、螺栓连接，形成串/并联；

3）泄压功能（防爆片）：当电池出现异常，内部气压增大至一定值，顶盖防爆阀将开启进行泄压，降低爆炸风险；

4）熔断保护功能（翻转片）：当电池出现异常，内部气压增大至一定值，顶盖翻转片向上顶起，与负极铆接块接触，使顶盖正负极直接短路，同时铝连接片Fuse熔断，快速切断电流；

5）降低电腐蚀：正极上塑胶采用导电PPS，保证正极柱与顶盖板间有一定阻值，降低正极柱与铝壳间的电位差，防止顶盖板/铝壳电腐蚀，进而提高产品质量和使用寿命

盖板中重要部件主要有：

1）防爆片：一般磷酸铁锂体系电池顶盖采用单个防爆阀设计，防爆阀开启压力一般为0.4～0.8MPa。当内部压强增大并超过防爆阀的开启压力时，防爆阀将从刻痕处破裂并开启进行泄压；

2）翻转片：三元体系电池除了采用防爆阀外，还会叠加SSD翻转片组合设计形式，防爆阀开启压力和SSD翻转压力一般分别为0.75～1.05MPa、0.45～0.5MPa。当电池内部压强增大至SSD 翻转压力时，翻转片向上顶起，快速切断电流；

3）极柱：主要是起到电流导通作用。通常正极采用铝极柱，负极采用铜铝复合极柱。

壳体

壳体的制造相对简单，主要采用连续拉伸工艺。由于盖板集成部件较多，工艺较为复杂，且在实际作用时，防爆阀开启后电解液容易飞溅至盖板接线造成二次事故，因此出现了将防爆阀转移至壳体的现象。

铝塑膜：国产替代进行时

与圆柱、方形电池的硬壳不同，软包电池采用铝塑膜封装。铝塑膜由铝箔、多种塑料和粘合剂（包括粘接性树脂）组成，按照制作工艺区分，主要有干法和热法两种。相比热法铝塑膜，干法铝塑膜更加适用于大倍率、高能量动力电池，应用更加普遍。

因为与电池的内部材料直接连在一起，所以电解液会浸润到铝塑膜的内层，故要求其具备以下性能：

1）极高的阻隔性；2）良好的热封性能；3）内层材料耐电解液及强酸，不与电解液反应；4）良好的延展性、柔韧性和机械强度。

在结构上，铝塑膜为一种三层膜的复合材料，主要由尼龙层（ON）、铝箔层（AL）、流延或未拉伸聚丙烯层（CPP）相互粘合后构成。根据铝塑膜厚度的不同，可分为88μm、113μm、152μm，其中厚度152μm的铝塑膜适用于动力电池，而更薄的88μm和113μm适用于3C领域。

图为铝塑膜产业链示意图

动力电池模组连接片焊接方式

锂电池盖帽工作原理

一、电池盖帽的作用与原理

（1）正或负极引出端

（2）温度保护作用：PTC （电阻骤增，切断电流）

（3）断电保护功能：CID 电流断开装置

（内压上升→Vent翻转→CID焊点拉断）

（4）泄压保护功能：Vent

（内压上升→Vent翻转→CID焊点拉断→压力持续上升→ Vent破裂）

（5）密封功能：防水、气入侵、防电解液蒸发

二、盖帽的保护机制

（1）正常状态

（2）CID 断裂和Vent翻转

（3）Vent 破裂

三、盖帽压力设计

（1）内部压力推动 vent 翻转

（2）Vent 翻转拉断 CID 焊点

（3）控制点: (1) vent 翻转压力,(2) CID 焊点拉力

CID 断开压力 =Vent 翻转压力+ CID焊点拉力的等效压力

CID焊点拉力转换为等效压力：CID焊点拉力的等效压力(MPa)=CID 焊点拉力(N)/78.5

四、盖帽翻转示例

监控增加压力后vent 翻转高度；Vent 在 0.75MPa 翻转。

4.1 下图Vent翻转压力和高度数据关系图     

4.2 下图为Vent翻转后的实物照片

4.3 Vent 翻转高度的检验示意图

五、盖帽拉断与翻转关系

2.1 CID 焊接拉力希望越小越好？

对 Vent 翻转影响小

2.2 焊接拉力太小可能出现的问题？

振动导致CID焊点断开，然而CID 重量约0.1g， 0.1N 焊接拉力能抵抗100G 振动，因此我们可以忽略它的影响。

六、 焊接拉力对CID影响

实验数据表明焊接拉力在[16N,32N ]，对应CID断开压力在[ 0.2MPa,0.4MPa]。说明焊接拉力对CID 断开影响较小, CID断开主要与Vent 翻转压力关系较大。

七、盖帽设计要点

（1）减小盖帽高度

（2）Vent双面刻痕优化为单面刻痕，Vent的爆破翻转一致性更好

（3）利用硬铝CID应用，Vent刻痕不易拉伸变形其爆破一致性更好