動力電池結構件專題分析：空間、工藝、格局

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   動力電池精密結構件，廣義來講包括電芯頂蓋、鋼/鋁外殼、正負極軟連接、電池軟連接排等，狹義來講主要包括電芯殼體和頂蓋，對鋰電池的安全性、密閉性、能源使用效率等都具有直接影響。按照電池封裝技術路線的不同，主要有方形、圓柱、軟包三種形狀，對應的結構件分別為方形結構件、圓柱結構件和鋁塑膜。
整體來看，圓柱和方形統稱為硬殼，封裝結構較為相似，均由殼體和蓋板組成。軟包電池封裝較為特殊，由鋁塑膜構成。

   工藝端：精密制造 

   蓋板的主要生產工藝包括沖壓、焊接、注塑等，殼體的生產工藝主要是沖壓、拉 伸。鋁塑膜的主要生產工藝包括精密涂布、貼合等。

   對結構件的需求來自于電池封裝。目前，主流的電池封裝技術主要有方形電池、圓形電池以及軟包電池三類。動力電池的安全性和使用壽命都受其封裝工藝的影響，不同的封裝技術都具有不同的技術壁壘。封裝工藝設計除需滿足耐撞擊振動和擠壓穿刺的物理沖擊外，也需滿足防火阻燃等化學性能要求。


 
   硬殼結構件：蓋帽是關鍵，防爆片鋁材有待降本
   硬殼結構件包括圓柱和方形結構件，通常由殼體和蓋板組成。其中，蓋板的制造工藝復雜度通常遠高于殼體。
蓋板
   蓋板的主要功能包括：
   1）固定/密封功能：頂蓋與鋁殼激光焊接，包裹固定裸電芯并實現密封作用；
   2）電流導通功能（極柱）：在電池中，頂蓋極柱、轉接片和電芯極耳焊接導通，保證電芯充放電電流導通的功能；在模組中，頂蓋極柱與匯流排激光焊接、螺栓連接，形成串/并聯；
   3）泄壓功能（防爆片）：當電池出現異常，內部氣壓增大至一定值，頂蓋防爆閥將開啟進行泄壓，降低爆炸風險；
   4）熔斷保護功能（翻轉片）：當電池出現異常，內部氣壓增大至一定值，頂蓋翻轉片向上頂起，與負極鉚接塊接觸，使頂蓋正負極直接短路，同時鋁連接片Fuse熔斷，快速切斷電流；
   5）降低電腐蝕：正極上塑膠采用導電PPS，保證正極柱與頂蓋板間有一定阻值，降低正極柱與鋁殼間的電位差，防止頂蓋板/鋁殼電腐蝕，進而提高產品質量和使用壽命
   蓋板中重要部件主要有：
   1）防爆片：一般磷酸鐵鋰體系電池頂蓋采用單個防爆閥設計，防爆閥開啟壓力一般為0.4～0.8MPa。當內部壓強增大并超過防爆閥的開啟壓力時，防爆閥將從刻痕處破裂并開啟進行泄壓；
   2）翻轉片：三元體系電池除了采用防爆閥外，還會疊加SSD翻轉片組合設計形式，防爆閥開啟壓力和SSD翻轉壓力一般分別為0.75～1.05MPa、0.45～0.5MPa。當電池內部壓強增大至SSD 翻轉壓力時，翻轉片向上頂起，快速切斷電流；
   3）極柱：主要是起到電流導通作用。通常正極采用鋁極柱，負極采用銅鋁復合極柱。
殼體
   殼體的制造相對簡單，主要采用連續拉伸工藝。由于蓋板集成部件較多，工藝較為復雜，且在實際作用時，防爆閥開啟后電解液容易飛濺至蓋板接線造成二次事故，因此出現了將防爆閥轉移至殼體的現象。

   鋁塑膜：國產替代進行時
   與圓柱、方形電池的硬殼不同，軟包電池采用鋁塑膜封裝。鋁塑膜由鋁箔、多種塑料和粘合劑（包括粘接性樹脂）組成，按照制作工藝區分，主要有干法和熱法兩種。相比熱法鋁塑膜，干法鋁塑膜更加適用于大倍率、高能量動力電池，應用更加普遍。
   因為與電池的內部材料直接連在一起，所以電解液會浸潤到鋁塑膜的內層，故要求其具備以下性能：
   1）極高的阻隔性；2）良好的熱封性能；3）內層材料耐電解液及強酸，不與電解液反應；4）良好的延展性、柔韌性和機械強度。
   在結構上，鋁塑膜為一種三層膜的復合材料，主要由尼龍層（ON）、鋁箔層（AL）、流延或未拉伸聚丙烯層（CPP）相互粘合后構成。根據鋁塑膜厚度的不同，可分為88μm、113μm、152μm，其中厚度152μm的鋁塑膜適用于動力電池，而更薄的88μm和113μm適用于3C領域。




   在成本上，鋁塑膜占到整只電芯的18%，僅次于正極（30%）和電解液（25%），屬于占比較大的一種成分。在鋁塑膜本身的構成中，鋁箔的成本占到65%。在鋁塑膜的原材料中，鋁箔是核心材料，厚度5-9μm，國內產能較豐富，領先的壓延鋁箔企業包括華西鋁業、渤海鋁業、河南神馬等，但國內產品在性能方面不及國際產品，主要供應中低端3C消費電子領域。CPP（流延聚丙烯薄膜）主要起到封口作用，國內生產企業主要有佛塑科技、廣東仕誠、佛山俊嘉等，但產品主要用于低端3C消費電子領域。BOPA（雙向拉伸尼龍薄膜）位于最外層，主要起到保護作用。國內廠家主要有滄州明珠、佛塑科技、廈門長塑等，但主要應用領域為3C消費電子領域。綜上，國內原材料主要應用于3C消費電子領域，在軟包動力電池領域所需原材料仍依賴進口。