1.電池極耳是什么？

極耳，是軟包鋰離子電池產品的一種組件。電池分為正極和負極，極耳就是從電芯中將正負極引出來的金屬導電體，通俗的說電池正負兩極的耳朵是在進行充放電時的接觸點。電池的正極使用鋁（Al）材料，負極使用鎳（Ni）材料，負極也有銅鍍鎳（Ni—Cu）材料，它們都是由膠片和金屬帶兩部分復合而成。

2.極耳的分類

2.1按極耳金屬帶材質分：

⑴鋁（Al）極耳：一般用作正極極耳，假如電池為鈦酸鋰負極時，也用作負極極耳。

⑵鎳（Ni）極耳：用作負極極耳，重要用在數碼類小電池上，例如：手機電池、移動電源電池、平板電腦電池、智能傳遞設備電池等。

⑶銅鍍鎳（Ni—Cu）極耳：用作負極極耳，重要應用于動力鋰電池和高倍率電池。

2.2按照極耳膠來分（國內市場）：

⑴黑膠極耳：一般用在中低端數碼類小電池上。

⑵黃膠極耳：一般用在中低端動力鋰電池和高倍率電池上。

⑶白膠極耳：一般用在高端數碼電池、動力鋰電池和高倍率電池上。

2.3極耳的成品包裝分為：

⑴盤式極耳（整條金屬帶通過設備加上膠片后整條的卷繞成盤），用在自動化生產產線

⑵板式極耳（金屬帶加上膠片后裁切成單個的，然后成排擺放用兩片薄透明塑料片夾在中間），用于普通生產產線。

3.電池極耳金屬帶材質

AL1050鋁合金為純鋁中添加少量銅元素形成，具有極佳的成形加工特性、高耐腐蝕性、良好的焊接性和導電性。

TU1為無氧銅，氧和雜質含量極低，純度高，導電導熱性極好，延展性極好，透氣率低，無“氫病”或極少“氫病”；加工性能、焊接、耐蝕耐寒性均好。

4.各種品牌極耳膠結構與性質

4.1.各種品牌極耳膠結構

目前極耳膠都是從日本進口而來，極耳膠生產技術難點是：PP材料的分子量要控制在一個比較窄的范圍內，目前國內的技術生產出的PP膠達不到要求。

極耳膠結構：極耳膠一般由三層材料熱壓在一起而構成,除凸版及昭和制造單層改性PP構成及騰森制造五層極耳膠以外。一般極耳膠由中間骨架層及兩表面改性PP層構成,兩表面的改性PP材質相同。日立和騰森為了追求超高的粘合層與金屬帶的粘合強度，兩個表面的改性PP材質不同，一面是親金屬性改性PP，另一個表面是親塑性改性PP。這種極耳膠，制作極耳時一旦極耳膠表面用反了，則必定會造成電芯漏液氣脹事故。

目前國內市場上，極耳制造所使用的極耳膠分為白膠、黑膠、黃膠和單層膠。其中高端電芯客戶大多采用單層凸版80μm和50μm白膠。一般中低端客戶采用DNP黑膠和DNP黃膠。三層結構的白膠在日本和韓國大量采用。單層白膠在日韓電芯公司用的極少，基本都用三層結構白膠。國內較高端的電芯公司也在逐步采用三層結構的白膠。

4.2各品牌極耳膠性能

DNP黃膠結構為中間功能層UHR（為無紡布結構），表面兩層為改性PPa。

UHR層厚度為14g/m2≈12μm,表面改性PPa厚度為44μm。

UHR熔點為310~340℃，PPa熔點為147℃。

黃膠極耳有分層的危險。但黃膠極耳的封裝條件比白膠容易調節。前期日本極耳膠供應商也提到黃膠的不足，表現為三點：

1）極耳膠是由中間一層UHR和表面兩層改性PP膠熱壓在一起的。

2）中間層無紡布,水分會從無紡布中通過毛細管滲透作用引入到電池內部,使得電池發鼓氣脹。

3）無紡布容易分層，熱壓效果不好，電芯使用時間或擱置時間長了容易造成漏液。

DNP黑膠結構為中間功能層PEN（聚萘二甲酸乙二醇酯）薄膜，表面兩層為改性PPa。PEN層厚度為12μm,表面改性PPa厚度為44μm。PEN熔點為265℃，PPa熔點為147℃。黑膠其功能層PEN和PP層為不同物質復合,存在分層風險,高端客戶一般不采用此膠。

白膠:白膠又分為單層白膠、三層白膠、五層白膠。

單層白膠一般由一層改性PP構成，類似于初期的鋁塑膜內層，熔點在140℃以上，與鋁塑膜的內層CPP熔點接近。

三層結構白膠表面兩層改性PP和中間骨架層PP經共擠制得，不存在分層風險,高端客戶及動力電芯一般都采用此類極耳膠。

5.各種極耳膠性能比較

5.1黃膠極耳和黑膠極耳的比較

DNP黑膠其功能層PEN和PPa層為不同物質復合,界面多,經過電解液浸泡后本身會分層剝離。PEN熔點為265℃，PPa熔點為147℃。且黑膠PPa層里還有3種不同融點的物質,黑色素:66℃,PE105℃,PP167℃,界面更加不穩定。

黃膠極耳功能層本身融點300℃以上,所以熱封時會更好操作。中間功能層改用了無紡纖維層代替原來的聚萘二甲酸乙二醇酯,界面融合較黑膠好,但仍然無法解決不同物質之間的徹底融合問題。黃膠由于本身PPa層技術的原因,在熱封后會變得異常堅硬,失去柔韌性,在封裝電池和后期加工(轉鎳、加板)時,易使極耳膠及極耳金屬斷裂,從而使電池產生漏液、氣脹等。

5.2黃膠極耳和白膠極耳的比較

白膠采用三層具有不同功能的PP材料經共擠制得，其功能層熱封溫度較寬165~167℃,略低于電池封裝溫度（180-220℃),可以有效的防止切面短路問題,增大了電池封裝時可操作的溫度范圍,提高了電池生產的成品率。

黃膠極耳由于本身PP層技術的原因,在熱封后會變得異常堅硬,失去柔韌性,在封裝電池和后期加工（轉鎳、加板）時,易使極耳膠及極耳金屬斷裂,從而使電池產生漏液、氣脹等,而白膠極耳由于3個功能層使用的材料屬于同類物質（PP類）,在熱封后仍可以保持極高的柔韌性。

5.3白膠極耳和單層白膠的比較

單層白膠類似于初期的鋁塑膜內層,因只有一個融點,熱封溫度超過融點則易導致完全熔解短路,熱封溫度在不足時則形成軟化,這將導致和鋁塑膜的CPP層不能完全融解聚合,電池容易漏液脹氣。三層結構的白膠極耳,由于外層采用與鋁塑膜內層類似的材料,保證了與鋁塑膜的融合,而表面改性PP與中間層PP之間的30℃以上的溫差具有更廣的熱封溫度,使封裝的操作性更強，保證了極耳膠與鋁塑膜之間的封裝可靠性。下表為谷口80μm厚三層白膠極耳與凸版會社80μm厚單層白膠極耳硬封封裝拉力測試比較:

5.4三層白膠極耳和三層或五層白膠（分正反面）極耳的比較

如前所述，三層白膠極耳外層采用與鋁塑膜內層類似的材料,具有更廣的熱封溫度,保證了與鋁塑膜的融合,而3層PP間明顯的溫差使封裝的操作性更強。

極耳膠表面分正反面的極耳膠極耳，假如在制作極耳的過程中用反了，則電芯在極耳膠處必然會發生漏液事故，國內已經發生多次此類事故。而假如嚴格控制極耳制作過程，不發生用錯極耳膠正反面的問題，其極耳膠與金屬帶之間的熔接強度比正常三層極耳膠極耳的要高。

下表為谷口100μm厚三層白膠極耳與日立100μm厚三層白膠（分正反面）極耳及滕森105μm厚五層白膠（分正反面）極耳軟封封裝拉力測試比較:

5.五日立三層白膠和單層白膠

5.六日立三層白膠和單層白膠DSC圖

6.1電池極耳生產流程（白膠）

動力銅鍍鎳極耳：銅保證導電性；經過表面處理后鎳起到防止銅氧化的作用，假如要保證銅鍍鎳極耳的焊錫性，還要對極耳的表面鈍化膜進行二次處理。市場上一些公司的極耳不進行二次處理也能勉強上錫，但極耳的耐電液腐蝕性差些。

目前，在極耳工業生產中，鍍鎳重要采用電鍍鎳和化學鍍鎳工藝兩種，電鍍鎳層厚度1.8±0.3um，化學鍍鎳層厚度1.0±0.3um。電鍍和化學鍍鎳原理及差別請參考我的技術文章《電化學知識在鋰離子電池中的相關應用》

6.2動力極耳金屬帶削邊處理

動力極耳的金屬帶厚度超過0.2mm時，其臺階厚度超過PP膠厚度，則金屬帶需做側邊削邊處理，否則易導致絕緣阻抗降低、產生脹氣漏液的風險。

7.電池極耳的測試

7.1電解液浸泡后滲透測試

7.2.1電解液浸泡后熱封強度測試

7.2.2電解液浸泡后滲透測試

參照：日本某EV電芯廠家對EV與ESS極耳的技術要求。

電解液浸泡65℃×28天，極耳膠與金屬導體的玻璃強度要求＞15N/15mm。

總結：國內電動EV用極耳的耐電解液判定之最低標準為：

1.85℃×24h電解液浸泡，極耳膠與金屬導體的玻璃強度PeelStrength＞15N/15mm；

2.85℃×24h電解液浸泡，滲透液不能侵入膠體內。

7.3彎折測試

厚度＜0.2mm時：鋁、鎳Tab≥7次；鍍鎳銅≥6次；

厚度≥0.2mm時：鋁、鎳、鍍鎳銅Tab≥5次；

符合EV動力應用的耐震、耐疲勞韌性測試。

7.4.1銅鍍鎳動力極耳——鍍層密著性測試

要求：鍍層無發黑。

長時間大電流、行駛震動等情況下鍍層性能不足時會：

電芯內部——鍍層脫落至極片——微短路——自放電；

電芯外部——PACK焊接處鍍層松動——接觸內阻變大——or焊接處脫落。

7.4.2金屬極耳導體關鍵參數比較

7.5盤式極耳——膠塊脆化程度測試