文件名稱：SE培訓(xùn)手冊編寫責(zé)任人：XXX批準(zhǔn)日期：年月日修訂控制頁SE培訓(xùn)手冊 1修訂控制頁 21鋰離子電池科學(xué)與工程哲學(xué)概論 61.1總綱 6 62電芯設(shè)計與產(chǎn)品路線 錯誤！未定義書簽。2.5.4方形硬殼動力電芯結(jié)構(gòu)設(shè)計-EV 錯誤！未定義書簽。2.5.4.1.方形硬殼動力電芯結(jié)構(gòu)功能要求及開發(fā)模式 錯誤！未定義書簽。2.5.4.2基于方形硬殼動力電芯基本功能要求結(jié)構(gòu)設(shè)計 錯誤！未定義書簽。2.5.4.2.2.1JR與殼休之間的絕緣設(shè)計 錯誤！未定義書簽。2.5.4.3基于方形硬殼動力電芯高級功能要求結(jié)構(gòu)設(shè)計 錯誤！未定義書簽。2.5.4.3.7.2客戶其它的特殊要求 錯誤！未定義書簽。2.5.4.4方形硬殼動力電芯結(jié)構(gòu)測試及可靠性評估方法 錯誤！未定義書簽。2.5.4.5結(jié)構(gòu)件的工藝及主要供應(yīng)商的能力 錯誤！未定義書簽。2.5.4.6電芯在模組的應(yīng)用介紹。 錯誤！未定義書簽。2.5.4.7方形硬殼動力電芯結(jié)構(gòu)發(fā)展方向 錯誤！未定義書簽。2.5.4.1方形硬殼動力電芯結(jié)構(gòu)功能要求及開發(fā)模式 62.5.4.2基于方形硬殼動力電芯基本功能要求結(jié)構(gòu)設(shè)計 82.5.4.2.1.2頂蓋片與極柱之間的絕緣設(shè)計 292.5.4.3基于方形硬殼動力電芯高級功能要求結(jié)構(gòu)設(shè)計 342.5.4.4方形硬殼動力電芯結(jié)構(gòu)測試及可靠性評估方法 542.5.4.4.2.2絕緣性要求及測試方法 644.將測試棒探頭緊貼電源線頭的任一交流輸入金屬插片 2.儀器必須可靠接地; 4.測試時，儀器接地端與被測體要可靠相接，嚴(yán)禁開路; 2.5.4.4.2.3電阻要求及測試方法 3)接觸形式 674)表面狀態(tài) 685)溫度 686)使用電壓 687)電流 682.5.4.4.5方形硬殼動力電芯結(jié)構(gòu)可靠性評估方法 1）鹽霧測試 702）高溫存儲測試 713）低溫存儲測試 714）溫度循環(huán)測試 715）高溫高濕測試 726）機械沖擊、振動測試 722.5.4.4.5.2.1加速壽命試驗基本概念 741）可靠度和失效率[2] 742）平均壽命/可靠壽命/中位壽命/特征壽命 753）加速壽命測試 761）明確實驗?zāi)康模?772）加速方式？ 773）對測試件施加的應(yīng)力類型及應(yīng)力水平？ 774）每一應(yīng)力水平下受試產(chǎn)品的數(shù)目及數(shù)據(jù)采樣方式？ 772.5.4.5結(jié)構(gòu)件的工藝介紹及主要供應(yīng)商的能力 792.5.4.5.1.1沖壓加工 803）經(jīng)驗豐富的操作人員對機器的性能的了解 892.5.4.5.2結(jié)構(gòu)件的工藝流程和組裝以及對電芯性能的影響 902.5.4.5.3各供應(yīng)商的能力，水平及技術(shù)瓶頸 902.5.4.6.1電芯組裝的主要聯(lián)接方式及對電芯的結(jié)構(gòu)影響 912.5.4.6.2電芯結(jié)構(gòu)在模組裝配時的設(shè)計 932.5.4.7.1方形硬殼動力電芯結(jié)構(gòu)的安全方向 932.5.4.7.2方形硬殼動力電芯結(jié)構(gòu)的成本方向 932.5.4.7.3方形硬殼動力電芯結(jié)構(gòu)的重量方向 931.1.1總綱1鋰離子電池科學(xué)與工程哲學(xué)總綱。SE培訓(xùn)手冊word格式要求:1.全文中英文均為微軟雅黑字體。2.標(biāo)題無縮進，段落行距1.5倍，段首空2格，兩端對齊。3.標(biāo)題1微軟雅黑小四加粗標(biāo)題2和3中英文均為微軟雅黑11號字體加粗正文，中英文均為微軟雅黑5號字體正文：外部。滿足電芯容量要求。滿足電芯功率要求。滿足電芯壽命要求電芯在設(shè)計時需要平衡各種需求的規(guī)格，不同的設(shè)計信息輸入輸入信息解讀轉(zhuǎn)化為規(guī)格設(shè)計規(guī)格分類產(chǎn)品原型設(shè)計功能模塊2.5.4.2.1密封性能在電芯結(jié)構(gòu)中的設(shè)計實現(xiàn)目前電芯殼體設(shè)計主要有三種：拉伸鋁殼，拉伸鋼殼，焊接鋼殼，塑料殼。由于鋁殼密度小，質(zhì)量輕,熱傳導(dǎo)性等特性優(yōu)勢，成為現(xiàn)在電芯殼體的主要方向。鋁殼拉伸工藝介紹主要四個步驟：拉伸、脫油、清洗、全檢包裝。首先由連續(xù)模具通過七道工序形成一個帶有杯口的鋁殼產(chǎn)品。最后通過剪切模將鋁殼裁切成形，具體的步聚如下：落料：通過復(fù)合模具，將鋁帶裁剪成一個圓片然后擠壓成如圖示一個橢圓蓋子模樣。拉伸一：通過拉伸一橢圓形沖頭的擠壓后使落料后的橢圓蓋子變小，而邊緣變的更高一些。如圖示拉伸二：原理參照拉伸一，如圖示拉伸三：原理參照拉伸二，如圖示拉伸四：原理參照拉伸三，如圖示拉伸五：原理參照拉伸四，如圖示精拉：是對通過拉伸五次后基本成型的產(chǎn)品，進行高度的調(diào)整，使產(chǎn)品達到所要求的尺寸。如圖示剪切：將脫油后帶有杯口的鋁殼產(chǎn)品，通過剪切模具將杯口裁剪掉。卷料落料拉伸一拉伸二拉伸三拉伸四拉伸五精拉剪切待剪切完后，就是進行清洗流程，目前46173鋁殼是進行六次清洗，主要是通過超聲波清洗并添加清洗劑，詳細(xì)流程見下圖。我們廠內(nèi)采用的鋁殼尺寸設(shè)計底部厚度和側(cè)壁厚度是不同的，這個是拉伸工藝控制的，底厚主要有2mm和1.5mm的，對應(yīng)的側(cè)壁厚度為1mm和0.8mm或0.6mm。針對鋁殼的最主要的要求是了鋁殼的耐壓能力，而影響到鋁殼爆破壓力的主要因素是鋁殼底部R角的大小和鋁殼的高度。目前廠內(nèi)運用鋁殼項目的有：46173、21173、26148、45220、17150、12120、15150等項目，我們公司目前的主要方向也是應(yīng)用鋁殼。我們的競爭公司如N公司、M公司等也采用的是鋁殼結(jié)構(gòu)。鋼殼拉伸工藝和鋁殼拉伸工藝是相似的，目前我們廠內(nèi)還沒有使用鋼殼拉伸的項目，不過我們競爭公司如S公司采用的就是鋼殼拉伸的結(jié)構(gòu)。如圖所示：鋼殼焊接工藝流程如下：我們廠內(nèi)采用的鋼殼尺寸設(shè)計底部厚度和側(cè)壁厚度是不同的，底厚為0.6mm側(cè)壁厚度為0.4mm。側(cè)壁厚度為0.4mm的原因是目前對于鋼殼焊接的極限厚度為0.4mm，底部采用0.6mm的原因是為了保證鋼殼的強度，對于電芯我們希望重量越輕越好。目前我們廠內(nèi)運用鋼殼焊接項目的有：29135、25135等項目。我們的競爭公司如比克、中航鋰電等公司也采用的是鋼殼焊接結(jié)構(gòu)。焊接鋼殼如圖所示：注塑的外殼是用來盛放電解液和極板組的，外殼應(yīng)耐酸、耐熱、耐震，以前多用硬橡膠制成?，F(xiàn)在國內(nèi)已開始生產(chǎn)聚丙稀塑料外殼。這種殼體不但耐酸、耐熱、耐震，而且強度高，殼體壁較?。ㄒ话銥?.5mm，而硬橡膠殼體壁厚為10mm重量輕，外型美觀，透明。目前典型應(yīng)用注塑外殼的公司有中航鋰電、巨易等，我們廠內(nèi)沒有類似的產(chǎn)品。塑料殼如圖所示：比較拉伸鋁殼，拉伸鋼殼，焊接鋼殼，塑料殼的優(yōu)勢和劣勢點如下：拉伸鋁殼的優(yōu)勢點是重量輕、成本低、使用溫度范圍廣、屈服強度和蠕變強度高、結(jié)構(gòu)強度高、散熱性好（導(dǎo)熱系數(shù)為236-238w/m.k）、可導(dǎo)電的等；拉伸鋁殼的劣勢點是拉伸工藝復(fù)雜、對模具要求高、不易加工成型、不絕緣等。拉伸鋼殼的優(yōu)勢點是結(jié)構(gòu)強度比鋁殼好、使用溫度范圍廣、散熱性好（導(dǎo)熱系數(shù)為16w/m.k拉伸鋼殼的劣勢點是重量重、成本高、拉伸工藝復(fù)雜、對模具要求高、不易加工成型、不絕緣等。焊接鋼殼的優(yōu)勢點是生產(chǎn)工藝簡單、使用溫度范圍廣、散熱性好（導(dǎo)熱系數(shù)為16w/m.k焊接鋼殼的劣勢點是焊接的一致性很難保證，存在密封性不良的風(fēng)險、不絕緣等。塑料殼的優(yōu)勢點是容易加工成型、高彈性、不易碎、隔熱性佳、優(yōu)良的絕緣體等；塑料殼的劣勢點是使用溫度范圍窄、低抗蠕變強度和低屈服強度、結(jié)構(gòu)強度低、散熱性差（導(dǎo)熱系數(shù)為0.16w/m.k）、不導(dǎo)電、對EV電池有透水透氣性影響電芯的壽命、為了保證強度，空間利于率低、不易回收利用等。2.5.4.2.1.2殼體與頂蓋片的配合設(shè)計對于金屬殼體與頂蓋片的配合目前主要有兩種方式：頂焊、側(cè)焊、鉚接后焊接。我們公司目前主要的焊接方式是頂焊，如46173、21173、26148等項目；不過也有側(cè)焊的項目，如45220；S公司有款電芯采用的是翻邊搭接焊的，他們的殼體和頂蓋是不銹鋼，通過頂蓋與鋼殼鉚接后再焊接。詳細(xì)請見下圖：ATL46173電芯頂焊ATL45220電芯側(cè)焊S公司鉚接后焊接側(cè)焊和頂焊的區(qū)別：有無極柱和頂蓋片的連接方法有很多種，如通過鉚接、卡簧固定、直接注塑固定等。其中鉚接結(jié)構(gòu)有很多種，比如我們公司的21117頂蓋、M公司頂蓋、N公司頂蓋和S公司頂蓋結(jié)構(gòu)都頂蓋片不同，詳細(xì)請見下圖！極柱頂蓋片不同，詳細(xì)請見下圖！極柱ATL21173電芯頂蓋鉚接結(jié)構(gòu)頂蓋片極柱頂蓋片極柱M公司電芯頂蓋鉚接結(jié)構(gòu)極柱頂蓋片N公司電芯頂蓋鉚接結(jié)構(gòu)頂蓋片極柱頂蓋片極柱S公司電芯頂蓋鉚接結(jié)構(gòu)卡簧固定主要是我們公司有申請專利保護的，現(xiàn)在我們公司生產(chǎn)的大部分電芯頂蓋都是通過卡簧固定的，卡簧詳細(xì)的結(jié)構(gòu)圖如下：卡簧頂蓋片極柱頂蓋片極柱直接注塑頂蓋就是直接將頂蓋和極柱通過Overmold結(jié)構(gòu)注塑而成，詳細(xì)的結(jié)構(gòu)圖如下： 注塑件 注塑件頂蓋片極柱比較幾種極柱和頂蓋片的連接方法都有各自的優(yōu)缺點：鉚接方法的優(yōu)勢是裝配簡單、結(jié)構(gòu)相對比較少，。劣勢是對鉚接工藝要求高，通常很難保證頂蓋的氣密性，往往在鉚接位置添加一個焊接的工序，保證頂蓋的氣密性，這樣導(dǎo)致成本提高?？ɑ晒潭ǖ膬?yōu)勢是裝配簡單，容易操作，可靠性好。劣勢是相對零件比較多，成本高。直接注塑固定的優(yōu)勢是零件單一，裝配工藝簡單，成本低。劣勢是直接注塑的頂蓋使用溫度范圍窄、低抗蠕變強度和低屈服強度。3003鋁合金板為AL-Mn系合金，是應(yīng)用最廣的一種防銹鋁，這種合金的強度不高（稍高于工業(yè)純鋁不能熱處理強化，故采用冷加工方法來提高它的力學(xué)性能：在退火狀態(tài)有很高的塑性，在半冷作硬化時塑性尚好，冷作硬化時塑性低，耐腐蝕好，焊接性良好，可切削性能不良。用于加工需要有良好的成形性能、高的抗蝕性可焊性好的零件部件，或既要求有這些性能又需要有比1XXX系合金強度高的工作，如廚具、食物和化工產(chǎn)品處理與貯存裝置，運輸液體產(chǎn)品的槽、罐，以薄板加工的各種壓力容器與管道。AL3003的化學(xué)成分和力學(xué)性能如下：合金的化學(xué)成分（質(zhì)量分?jǐn)?shù)/%）合金CuZnAlAl30030.600.70(0.05-0.20)(1.0-1.5)0.10余量抗拉強度(MPa)：140-180條件屈服強度(MPa)≥1153003鋁合金的焊接特點如下：（1）鋁的強氧化能力鋁在空氣中及焊接時極易氧化，生成的氧化鋁（Al2O3）熔點高、非常穩(wěn)定，不易去除。阻礙母材的熔化和熔合，氧化膜的比重大，不易浮出表面，易生成夾渣、未熔合、未焊透等缺欠。鋁材的表面氧化膜和吸附大量的水分，易使焊縫產(chǎn)生氣孔。焊接前應(yīng)采用化學(xué)或機械方法進行嚴(yán)格表面清理，清除其表面氧化膜。在焊接過程加強保護，防止其氧化。鎢極氬弧焊時，選用交流電源，通過“陰極清理”作用，去除氧化膜。氣焊時，采用去除氧化膜的焊劑。在厚板焊接時，可加大焊接熱量，例如，氦弧熱量大，利用氦氣或氬氦混合氣體保護，或者采用大規(guī)范的熔化極氣體保護焊，在直流正接情況下，可不需要“陰極清理”。（2）較大的熱導(dǎo)率和比熱容鋁及鋁合金的熱導(dǎo)率和比熱容均約為碳素鋼和低合金鋼的兩倍多。鋁的熱導(dǎo)率則是奧氏體不銹鋼的十幾倍。在焊接過程中，大量的熱量能被迅速傳導(dǎo)到基體金屬內(nèi)部，因而焊接鋁及鋁合金時，能量除消耗于熔化金屬熔池外，還要有更多的熱量無謂消耗于金屬其他部位，這種無用能量的消耗要比鋼的焊接更為顯著，為了獲得高質(zhì)量的焊接接頭，應(yīng)當(dāng)盡量采用能量集中、功率大的能源，有時也可采用預(yù)熱等工藝措施。（3）較大的線膨脹系數(shù)鋁及鋁合金的線膨脹系數(shù)約為碳素鋼和低合金鋼的兩倍。鋁凝固時的體積收縮率較大，焊件的變形和應(yīng)力較大，因此，需采取預(yù)防焊接變形的措施。鋁焊接熔池凝固時容易產(chǎn)生縮孔、縮松、熱裂紋及較高的內(nèi)應(yīng)力。生產(chǎn)中可采用調(diào)整焊絲成分與焊接工藝的措施防止熱裂紋的產(chǎn)生。在耐蝕性允許的情況下，可采用鋁硅合金焊絲焊接除鋁鎂合金之外的鋁合金。在鋁硅合金中含硅0.5％時熱裂傾向較大，隨著硅含量增加，合金結(jié)晶溫度范圍變小，流動性顯著提高，收縮率下降，熱裂傾向也相應(yīng)減小。根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗，當(dāng)含硅56％時可不產(chǎn)生熱裂，因而采用SAlSi條(硅含量4.56％)焊絲會有更好的抗裂性。（4）鋁對光、熱的反射能力較強，固、液轉(zhuǎn)態(tài)時，沒有明顯的色澤變化，焊接操作時判斷難。高溫鋁強度很低，支撐熔池困難，容易焊穿。（5）容易形成氣孔鋁及鋁合金在液態(tài)能溶解大量的氫，固態(tài)幾乎不溶解氫。在焊接熔池凝固和快速冷卻的過程中，氫來不及溢出，極易形成氫氣孔?；≈鶜夥罩械乃帧⒑附硬牧霞澳覆谋砻嫜趸の降乃?，都是焊縫中氫氣的重要來源。因此，對氫的來源要嚴(yán)格控制，以防止氣孔的形成。（6）合金元素易蒸發(fā)、燒損，使焊縫性能下降。（7）接頭不等強度鋁及鋁合金的熱影響區(qū)由于受焊接熱循環(huán)作用而發(fā)生軟化，強度降低，使接頭與母材金屬無法達到等強度。工業(yè)純鋁及非熱處理強化鋁合金的強度約為母材金屬的75%~100%；熱處理強化鋁合金的接頭強度較小，只有母材金屬的40%~50%。（8）鋁為面心立方晶格，沒有同素異構(gòu)體，加熱與冷卻過程中沒有相變，焊縫晶粒易粗大，不能通過相變來細(xì)化晶粒。鋁及鋁合金激光焊接技術(shù)(LaserWelding)是近十幾年來發(fā)展起來的一項新技術(shù),與傳統(tǒng)焊接工藝相比,它具有功能強、可靠性高、無需真空條件及效率高等特點。其功率密度大、熱輸入總量低、同等熱輸入量熔深大、熱影響區(qū)小、焊接變形小、速度高、易于工業(yè)自動化等優(yōu)點,特別對熱處理鋁合金有較大的應(yīng)用優(yōu)勢。可提高加工速度并極大地降低熱輸入,從而可提高生產(chǎn)效率,改善焊接質(zhì)量。在焊接高強度大厚度鋁合金時,傳統(tǒng)的焊接方法根本不可能單道焊透,而激光深熔焊時形成大深度的匙孔,發(fā)生匙孔效應(yīng),則可以得到實現(xiàn)。激光焊接鋁合金有以下優(yōu)點:（1）能量密度高,熱輸入低,熱變形量小,熔化區(qū)和熱影響區(qū)窄而熔深大;（2）冷卻速度高而得到微細(xì)焊縫組織,接頭性能良好;（3）與接觸焊相比,激光焊不用電極,所以減少了工時和成本;（4）不需要電子束焊時的真空氣氛,且保護氣和壓力可選擇,被焊工件的形狀不受電磁影響,不產(chǎn)生X射線（5）可對密閉透明物體內(nèi)部金屬材料進行焊接;（6）激光可用光導(dǎo)纖維進行遠距離的傳輸,從而使工藝適應(yīng)性好,配合計算機和機械手,可實現(xiàn)焊接過程的自動化與精密控制。2.5.4.2.1.4.2.1金屬材料在鋰電池中的電化學(xué)腐蝕常見幾種金屬材料相對于鋰離子和氫離子的相對離子對比如下表所示：VSLi+/LiCu2+/CuNi2+/NiAl3+/AlFe2+/Fe對應(yīng)的電價位圖紙如下：鋁殼電芯的鋁殼不帶電時，在電芯充放電過程中,Alcan底部會形成AlLix合金.造成Alcan腐蝕，如下圖所示：腐蝕的鋁殼鋁殼電芯在充過放電過程的Alvs.Licoincell在0.3V左右出現(xiàn)嵌鋰平臺,在0.4V左右出現(xiàn)一個脫鋰平臺詳見如下：由于AlvsLi電位小于0.4V左右時，即有可能出現(xiàn)腐蝕.因此需要將Alcan電位(vs.Li)保持大于1.0V即可。即需要在正極與鋁殼之間增加一個電阻，保證鋁殼電位保持大于1.0V，詳細(xì)原理圖如下所示：用于這種結(jié)構(gòu)則鋁殼不會腐蝕，詳見如下圖紙，目前我們主要采用SIC作為電阻介質(zhì)，采用SIC的主要原因在于我們頂蓋的結(jié)果決定的。經(jīng)過我們長期的測試研究，能在電解液中應(yīng)用而不被腐蝕的是塑膠和橡膠主要有氟橡膠、PFA、PP、PET等，氟橡膠和PFA主要最為我們頂蓋的密封圈使用，而PP和PET主要作為我們包裹電芯和JEERYROLL絕緣的介質(zhì)。其中PC、塑膠+玻纖、ABS、PVC等都是不能再電芯內(nèi)部使用的塑膠，這些材料在電解液中會發(fā)泡。2.5.4.2.2.1極耳與頂蓋片M6S電芯結(jié)構(gòu)設(shè)計是Jerryroll裁切是平齊的，然后在規(guī)定的位置焊接TAB，作為極耳，詳細(xì)如下圖所示：M6S極片設(shè)計圖M6S電芯的加工工藝如下：M6S電芯的極耳是通過焊接在極片上。所以在工序中有一道極耳焊接，這個區(qū)別于M6U和M6T結(jié)構(gòu)，目前多應(yīng)用與CE類電池工藝中。M6U電芯結(jié)構(gòu)設(shè)計是Jerryroll裁切是平齊的，然后在規(guī)定的位置焊接TAB，作為極耳，詳細(xì)如下圖所示：M6U極片設(shè)計圖M6U電芯的加工工藝如下：M6U電芯的極耳是通過刀模直接在極片上裁切出來。通過控制極耳的間距，實現(xiàn)電芯卷繞完后形成正負(fù)極耳。目前我們公司的EV電芯的主要工藝采用的就是M6U結(jié)構(gòu)。M6T電芯結(jié)構(gòu)設(shè)計是Jerryroll裁切是平齊的，然后在規(guī)定的位置焊接TAB，作為極耳，詳細(xì)如下圖所示：M6T電芯結(jié)構(gòu)圖M6T電芯的加工工藝如下：M6T電芯的極耳是通過兩邊引出的，通過頂蓋與極耳超聲波焊連接起來的。目前我們公司暫時還沒M6T的結(jié)果，不過我們競爭公司的電芯（M公司、N公司和S公司）都采用的是M6T結(jié)構(gòu)。2.5.4.2.1.2滿足電芯功能要由于EV電芯的內(nèi)阻要求很小，所以對各種影響到導(dǎo)電性的要求很高，極柱是直接連接裸電芯和busbar的過度結(jié)構(gòu)，所以為了保證電芯電阻最小化的設(shè)計就是將極柱做成極柱一體化結(jié)構(gòu)、直接鉚接結(jié)構(gòu)以及鉚釘結(jié)構(gòu)設(shè)計。極柱一體化結(jié)構(gòu)直接鉚接結(jié)構(gòu)ATL21173電芯頂蓋鉚接結(jié)構(gòu)M公司電芯頂蓋鉚接結(jié)構(gòu)N公司電芯頂蓋鉚接結(jié)構(gòu)S公司電芯頂蓋鉚接結(jié)構(gòu)極柱在模組連接方式主要如下兩種：螺紋連接和和Busbar焊接。其中正極柱主要采用的是鋁極柱，負(fù)極柱可以有兩種方式即銅極柱與銅鋁復(fù)合極柱。因為電芯的正負(fù)極極片基材分別是鋁材和銅材，而模組連接的Busbar往往都是鋁片，為了滿足模組連接，則需要將負(fù)極的銅極柱做成銅鋁復(fù)合極柱，即將銅材和鋁材通過焊接工藝連接起來。詳細(xì)圖紙如下所示：帶螺紋的純銅極柱不帶螺紋的純銅極柱銅鋁復(fù)合極柱銅極柱目前極柱與模組的連接主要有以下幾種：（1）極柱為純銅純鋁并加工有螺紋，與帶有孔的鋁連接片通過螺紋固定連接。（2）正極柱為純鋁，負(fù)極柱為銅鋁復(fù)合極柱，與鋁連接片通過激光焊接固定連接。（3）正極柱為純鋁、負(fù)極柱為銅鋁復(fù)合極柱并且都有加工螺紋孔，與帶有孔的鋁連接片通過螺紋固定連接。（4）正極柱為純鋁、負(fù)極柱為純銅，正極與鋁連接片通過激光焊接固定連接，負(fù)極與銅連接片通過激光焊接固定連接。目前我們公司常用的是第一種和第二種，采用這種方式對于模組的裝配要求相對比較簡單方便。由于EV電芯的內(nèi)阻要求很小，所以對各種影響到導(dǎo)電性的要求很高，影響電芯導(dǎo)電性的因素有很多，如極柱的材料、極柱直徑、材料表面氧化、極柱平面粗糙度、聯(lián)接方式的可靠等。目前國內(nèi)JR與殼體之間的絕緣主要通過Mylar和支架實現(xiàn)的，我們公司內(nèi)既有用支架的也有用Mylar的，我們的競爭公司主要用是Mylar的，下面介紹幾公司分別使用的結(jié)構(gòu)。ATL底支架結(jié)構(gòu)ATLMylar結(jié)構(gòu)M公司Mylar結(jié)構(gòu)S公司Mylar結(jié)構(gòu)底支架和Mylar結(jié)構(gòu)的優(yōu)劣勢對比如下：底支架相比Mylar的成本高，制作工藝復(fù)雜，零件單一，但是對于電芯生產(chǎn)工藝簡單，可以限制電芯膨脹；Mylar結(jié)構(gòu)需要有頂支架和裸電芯托板配合使用，對生產(chǎn)工藝要求高。目前國內(nèi)頂蓋片和極柱之間的絕緣主要通過陶瓷，注塑橡膠件進行實現(xiàn)的，我們公司內(nèi)既有用陶瓷絕緣的也有采用注塑件絕緣，我們的競爭公司主要用是注塑橡膠件絕緣的，下面介紹幾公司分別使用的結(jié)構(gòu)。頂蓋片極柱頂蓋片極柱頂蓋片ATL-46173陶瓷頂蓋結(jié)構(gòu)頂蓋片極柱極柱ATL-21173陶瓷頂蓋結(jié)構(gòu) 極柱 注塑件 極柱''ATL-21116注塑頂蓋結(jié)構(gòu) 極柱注塑橡膠件頂蓋片M公司頂蓋極柱橡膠件極柱橡膠件頂蓋片N公司頂蓋 極柱頂蓋片注塑件 極柱頂蓋片注塑件S公司頂蓋目前國內(nèi)外EV電芯殼體的絕緣主要有頂蓋貼片，底板貼片，藍膜，詳細(xì)結(jié)構(gòu)如下圖所示：頂蓋貼片對于頂蓋貼片需要滿足如下的要求：（1）經(jīng)80℃Baking4H后，背膠不脫離，不翹角；（2）500V高壓不擊穿，絕緣電阻大于1Gohm。藍膜對于藍膜需要滿足如下的要求：（1）藍膜的粘度在350N/m-700N/m；（2）電芯殼體試包膜24H后邊緣搭接處無翹起現(xiàn)象；（3）500V高壓不擊穿，絕緣電阻大于1Gohm；（4）在AC2230和DC3150V高壓下沒有擊穿。底板貼片（3）經(jīng)80℃Baking4H后，背膠不脫離，不翹角；（4）500V高壓不擊穿，絕緣電阻大于1Gohm。除了以上這些結(jié)構(gòu)還有云母片，將鋁殼做陽極化處理等等。影響絕緣性的其他因素主要有金屬屑、焊縫高度、爬電距離和電氣間隙等。這些主要來源與零件本生、裝配工藝和模組裝配。其中產(chǎn)生金屬屑的主要原因是放置在電芯內(nèi)部機械物料在加工過程中產(chǎn)生的金屬屑，如頂蓋、鋁殼、軟連接等。這種金屬屑是不可避免，所以我們只能通過控制加工工藝盡量減少金屬屑。焊縫高度產(chǎn)生于頂蓋和鋁殼的激光焊接工藝，由于我們的電芯鋁殼是帶正電的，當(dāng)模組裝配過程中是一個電芯挨著一個電芯裝配的，如果焊縫高度過高，就會導(dǎo)致兩個電芯直接接觸造成短路。爬電距離是指兩導(dǎo)電部件之間沿固體絕緣材料表面的最短距離。電氣間隙是指兩導(dǎo)電部件之間在空氣中的最短距離。電氣間隙和爬電距離是既有區(qū)別又有聯(lián)系的兩個不同概念。電氣間隙是指兩個裸露的導(dǎo)體之間的最短距離，即：電氣設(shè)備中有電位差的金屬導(dǎo)體之間通過空氣的最短距離。電氣間隙通常包括：（1）帶電零件之間以及帶電零件與接地零件之間的最短空氣距離；（2）帶電零件與易碰零件之間的最短空氣距離。只有滿足電氣間隙的要求，裸露導(dǎo)體之間和它們對地之間才不會發(fā)生擊穿放電，才能保證電氣設(shè)備的安全運行。爬電距離是指兩個導(dǎo)體之間沿其固體絕緣材料表面的最短距離。也就是在電氣設(shè)備中有電位差的相鄰金屬零件之間，沿絕緣表面的最短距離。爬電距離是由電氣設(shè)備的額定電壓、絕緣材料的耐泄痕性能以及絕緣材料表面形狀等因素決定的。額定電壓越高，爬電距離就越大，反之，就越小。絕緣材料表面施加污染液或污垢雜質(zhì)之后，在兩個電極之間的電場作用下，這些導(dǎo)電液體或污垢雜質(zhì)將產(chǎn)生微小的火花放電，使絕緣材料發(fā)生局部破壞，那么絕緣材料抵抗這種破壞的能力就稱為耐泄痕性能。防爆電氣設(shè)備是在有爆炸危險的場所使用的，環(huán)境中含有各種污染液和污垢雜質(zhì)，設(shè)備絕緣材料的耐泄痕性能是十分重要的。絕緣材料的耐泄痕性能通常是用耐泄痕指數(shù)來表示。耐泄痕指數(shù)是指固體絕緣材料能夠承受50滴或100滴以上的電解液而沒有形成漏電的最高電壓。絕緣材料根據(jù)相對泄痕指數(shù)分為a、b、c、d個級，a級最高，d級最低。由此可見，絕緣材料耐泄痕性能越好，爬電距離就越小，反之越大。2.5.4.3基于方形硬殼動力電芯高級功能要求結(jié)構(gòu)設(shè)計(含竟?fàn)帉κ纸Y(jié)構(gòu)分析對比，考慮不同體系電芯要求）2.5.4.3.1滿足電芯容量要求在結(jié)構(gòu)中的設(shè)計實現(xiàn)。目前大部分的極柱結(jié)構(gòu)，負(fù)極柱是環(huán)形陶瓷。因環(huán)形陶瓷抗彎強度較差，在一定壓力下容易碎裂，因此其厚度都做到3mm以上，極柱的高度很難做到很小。為了降低極柱高度同時能確保上陶瓷的強度，上陶瓷設(shè)計成小圓柱形，小圓柱實心陶瓷抗壓強度好，陶瓷高度可以做到1mm以內(nèi)。（適合鉚接結(jié)構(gòu)頂蓋）為了降低極柱高度同時能確保上陶瓷的強度，上陶瓷設(shè)計成小圓柱顆粒包塑膠，陶瓷高度可以做到1mm以內(nèi)。（適合卡簧結(jié)構(gòu)頂蓋）為了降低極柱高度同時能確保上陶瓷的強度，在頂蓋正極位置局部噴陶瓷粉代替目前的環(huán)形陶瓷，陶瓷粉的厚度通常在20μm左右。（卡簧及鉚接結(jié)構(gòu)均能適合）競爭對手的極柱與頂蓋片之間：負(fù)極靠PPS塑膠絕緣，正極是2mΩ左右的金屬環(huán)，可以做到較薄。殼體壁厚：目前大部分設(shè)計采用的鋁殼壁厚是0.8mm，主要是考慮頂焊的可靠性及焊接外觀。后續(xù)的改善設(shè)計：長邊0.6mm，短邊0.8mm(確保頂部臺階0.6mm)頂蓋上表面到JR表面11mm,折極耳空間6mm2.5.4.3.1.3JR絕緣膜的設(shè)計為了實現(xiàn)自動化組裝，傳統(tǒng)的JR絕緣是采用的底支架結(jié)構(gòu)，因底支架是注塑的，其壁厚只能做到0.6mmmin。為了提供電芯內(nèi)部利用空間，同時又能實現(xiàn)自動化組裝，JR絕緣膜采用0.1的PP材料沖壓成型，在生產(chǎn)過程中，PP絕緣膜與頂支架熱熔于一體。因頂支架是扣合在頂蓋上的，而0.1的PP絕緣膜有一定的強度。這樣，通過PP絕緣膜及頂支架結(jié)構(gòu)就能很好的把JR與頂蓋固定成一整體，方便自動入殼，同時大大的提高了電芯內(nèi)部的利用空間。負(fù)極柱上下采用陶瓷與頂蓋片絕緣，防止熱失效時極柱與頂蓋接觸短路，密封圈采用PFA或氟橡膠等耐高溫的密封材料，可以確保200℃以內(nèi)密封可靠競爭對手采用PPS塑膠絕緣，密封圈采用PFA。負(fù)極加陶瓷絕緣，確保電芯正負(fù)極之間的絕緣電阻大于2MΩ,電芯一年的自放電小于0.02Ah（4V/2000000Ω*365*24h=0.018Ah）。鉚接結(jié)構(gòu)抗動態(tài)沖擊設(shè)計：極柱X，Y方向的強度取決于極柱材料的剪切強度σ及直徑B，其能承受的推力=σ*3.14*(B/2)^2,圓柱陶瓷能起一定的輔助作用。Z方向的拉力取決于三個方面，取最小值：1、極柱的剪切強度σ,直徑B及厚度A，其能承受的拉力=σ*3.14*B*A；2、極柱的拉伸強度σ,，直徑B，其能承受的力=σ,*3.14*(B/2)^2；3、鉚接鋁塊的剪切強度σ,臺階厚度C以及直徑E，焊縫熔深D，其能承受的拉力=σ*3.14*E*C+σ*3.14*E*D卡簧結(jié)構(gòu)抗動態(tài)沖擊設(shè)計：極柱X，Y方向的強度取決于兩方面：1、極柱材料的剪切強度σ及直徑A，其能承受的推力=σ*3.14*(A/2)^2；2、頂蓋片上陶瓷沉孔直徑B及深度C，以及頂蓋片剪切強度σ,其能承受的推力=σ*3.14*B*C；小圓柱陶瓷能起輔助作用。極柱Z方向的推力取決于兩方面：1、極柱的剪切強度σ,卡簧上端臺階的直徑D及厚度E，其能承受的推力=σ*3.14*D*E；2、卡簧的剪切強度σ及卡簧支撐在上陶瓷上的面積，其能承受的推力=σ*卡簧支撐面積EE鉚接結(jié)構(gòu)防轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)：圓柱陶瓷沉入頂蓋片及極柱的鉚接鋁塊沉孔里面?？ɑ山Y(jié)構(gòu)防轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)：圓柱陶瓷沉入頂蓋片及極柱沉孔里面。競爭對手的防轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)：塑膠或鋁塊凸出小圓柱與相鄰零件的圓形沉孔配合防轉(zhuǎn)。振動測試主要影響：1、電芯電阻，包括頂蓋極柱位置的電阻及轉(zhuǎn)接片位置的電阻等；2、極柱密封性為防止JR在殼體內(nèi)部竄動拉扯極耳，導(dǎo)致極耳拉斷或焊印拉脫，從而影響電芯電阻，在頂蓋與JR支架加有頂支架，另外，轉(zhuǎn)接片也是采用的折疊結(jié)構(gòu)，可以承受微小的拉扯。為防止頂蓋極柱密封性變差，由傳統(tǒng)的螺紋固定極柱的方式改為卡簧結(jié)構(gòu)或鉚接結(jié)構(gòu)，確保密封圈壓縮量在振動及其它使用條件下不會變化。另外，為了確保鉚接結(jié)構(gòu)在振動過程中的電阻可靠性，在鉚接位置增加了焊接，防止振動過程中鉚接位置松動而影響極柱電阻。而卡簧機構(gòu)的極柱是一個整體，不會有電阻變異的問題。2.5.4.3.3滿足電芯在使及過程中及測試2.5.4.3.3.1針對穿針測試要求的結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)用（防爆結(jié)構(gòu)，SIC，篩網(wǎng)，防暴口內(nèi)部安EV電芯在濫用測試中如導(dǎo)致電壓過高或溫度過高，電芯內(nèi)部會產(chǎn)氣。而電芯的內(nèi)部剩余空間較小，當(dāng)內(nèi)部產(chǎn)氣過多，會導(dǎo)致內(nèi)部氣壓迅速加大，而我們殼體及殼體與頂蓋焊接的位置能承受的壓力有限，如內(nèi)部氣壓不能及時釋放，就會導(dǎo)致殼體爆炸。因此，EV電芯都設(shè)計有防暴閥。防暴閥設(shè)計至少考慮兩點：1、防暴閥開啟壓力，2、防暴閥有效面積。電芯安全除了不能爆炸，也不能起火。而起火的條件有三個：1、可燃物，2、氧氣，3、火源（高溫）。大家都知道，電解液是可燃物，而電芯穿釘測試時，內(nèi)部短路，電芯會迅速產(chǎn)氣導(dǎo)致防暴閥破裂，這樣電解液就會噴出接觸氧氣。所以，我們對于穿釘安全目前看最可能防止的就是火源。而穿釘時內(nèi)部短路造成很高的溫度，如塑膠支架，隔離膜，甚至鋁箔等就會熔化形成火星，在內(nèi)部巨大氣壓的推動下通過防暴閥口往外噴射，從而點燃電解液。為了使小火星盡量少的噴出防暴閥，而大火星100%不噴出防暴閥，但又不能影響排氣，我們設(shè)計了篩網(wǎng)。少量的小火星在強大的氣流下噴出后會很快冷卻，不足以點燃電解液。而對于容量大的電芯，內(nèi)部集聚的能量更大，產(chǎn)生的氣壓更高，通過篩網(wǎng)噴出的小火星更多而且可能導(dǎo)致篩網(wǎng)溫度過高而熔破。因此，在防暴口內(nèi)部增加了一個安全支架的結(jié)構(gòu)阻擋火星。這樣在防爆口著火的問題就能解決了。但是，電芯穿釘，能讓電解液接觸氧氣的地方還有兩個位置：穿釘位置（釘子與殼體有間隙導(dǎo)致電解液溢出極柱位置（密封圈熔化導(dǎo)致電解液溢出）。如果這兩個位置溫度足夠高，同樣會著火。我們目前的電芯都是鋁殼結(jié)構(gòu)，如果鋁殼電位比正極低，會導(dǎo)致長期使用過程中鋁殼腐蝕。所以要確保鋁殼的電位與正極一致，正極柱需要與鋁殼導(dǎo)通。而穿釘時候會把正負(fù)極柱通過鋁殼與電芯形成回路。如果回路電阻過低，則回路電流會非常大（比如回路電阻2mohm,電芯電壓4V，則回路電流達到2000A）。而電流I^2與發(fā)熱量成正比。這樣，極柱及穿釘位置就會很高溫度。那么，即能讓殼體帶正電，又能降低回路電流，唯一可做的就是在正極加一個合適的電阻，這個電阻的下限規(guī)格能確保穿釘OK，上限規(guī)格能保證殼體帶正電不腐蝕。我們設(shè)定的電阻規(guī)格是2~10000Ω。正極碳化硅就是這個電阻材料之一。回路電阻取下限2Ω,則回路電流只有近20A。所以極柱及穿釘位置的溫度不會太高。。穿釘測試會比較安全。外短路電阻R=1mΩ,電芯內(nèi)阻r在0.3~2mΩ以內(nèi)（取決于電芯的大小，小電池r更大假如電芯電壓?=4V，外短路電阻R=1mΩ,電芯內(nèi)阻r=1mΩ,則回路電流I=2000A。I如果這么大的電流持續(xù)放電，則電芯內(nèi)部會產(chǎn)生高溫導(dǎo)致安全問題，所以有必要增加一個Fuse結(jié)構(gòu)（在正極轉(zhuǎn)接片上沖孔，轉(zhuǎn)接片局部面積變小在大電流下短時間熔斷，防止電芯失控導(dǎo)致起火。競爭對手的Fuse結(jié)構(gòu)：也是在正極轉(zhuǎn)接片上沖孔，使局部面積變小，大電流下短時間熔斷。2.5.4.3.3.3針對擠壓測試要求的結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)用（馬甲，兩把刀）當(dāng)電池受到擠壓時，電池必定會產(chǎn)生內(nèi)短路，從而導(dǎo)致內(nèi)部產(chǎn)生過量的熱及內(nèi)部壓力增大，氣壓沖破防暴閥往外噴射電解液及火星，我們前面3.1.1介紹的安全支架及篩網(wǎng)，在擠壓過程中會被擠壓破裂而不能很好的起到阻擋火星的作用，這樣電池就會起火。我們通過很多實驗的驗證發(fā)現(xiàn)如果電池容量≤70%SOC，則電芯擠壓是安全的，而我們擠壓測試要求的是100%SOC的狀態(tài)。因此在電芯產(chǎn)生內(nèi)部短路之前，希望有一種結(jié)構(gòu)能夠很快速的把電池的能量釋放至少30%。我們知道，電芯內(nèi)部除了JR及Mylar等機構(gòu)件外還是有一定的剩余空間，而電芯的強度也不是非常好，在一定的擠壓力下可以往空余地方延展，直到把隔離膜擠破銅鋁箔接觸才可能發(fā)生內(nèi)部短路。我們通過很多試驗發(fā)現(xiàn)在擠壓到電芯厚度的30%以內(nèi)，電芯內(nèi)部還沒有內(nèi)短路。我們可以充分利用這個30%的擠壓空間。我們設(shè)計了兩種結(jié)構(gòu)，原理都是一樣，當(dāng)電芯被擠壓到10%~20%左右，連接正負(fù)極柱的金屬零件與殼體導(dǎo)通，從而使電芯通過正負(fù)極及殼體形成外回路，快速釋放能量30%以上。假設(shè)電芯內(nèi)阻r=1mΩ,外短路電阻R=1mΩ,電芯電壓?=4V，則回路電流I=2000A。20s能釋放能量=20*2000/3600=11.1Ah。假如電芯容量30Ah，11.1/30=37%,也就是說電芯20S可以釋放37%SOC。I鋸齒形刀片外短路結(jié)構(gòu)：當(dāng)擠壓到10%左右，殼體中部往內(nèi)變形擠壓Mylar與鋸齒刀片接觸，鋸齒刀片刺破Mylar與殼體導(dǎo)通。。而鋸齒結(jié)構(gòu)是與正負(fù)極焊接于一體的，這樣，鋸齒刀片把正負(fù)極通過鋁殼導(dǎo)通形成回路快速放電。馬甲結(jié)構(gòu)：底支架塑膠里面包有金屬片（馬甲而電芯與殼體之間通過兩個帶金屬馬甲的底支架扣合起來絕緣。金屬馬甲極耳與JR極耳焊接于一體，兩個極耳分布與正負(fù)極導(dǎo)通。底支架左右兩邊分布裸露一部分金屬。正常使用時，裸露的金屬不會碰到鋁殼，當(dāng)擠壓到10%左右，金屬與鋁殼接觸，把正負(fù)極通過鋁殼導(dǎo)通形成回路快速放電。2.5.4.3.3.4針對過充測試要求的結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)用（SSD，CID）目前來看，我們電芯在≤170%SOC狀態(tài)下是安全的。如果能確保電芯在170%SOC不再充電，就能解決過充安全問題。電芯不再充電有兩種方式可實現(xiàn)：1、電芯通過外短路放電，2、電芯主回路增加一個Fuse，在大電流下熔斷，斷開充電回路。下面就兩種方式做詳細(xì)介紹。方式一：SSD+正極電阻當(dāng)電芯過充接近170%SOC，電芯內(nèi)部產(chǎn)氣，SSD翻轉(zhuǎn)片在氣壓的作用下翻轉(zhuǎn)與負(fù)極柱導(dǎo)通，正負(fù)極通過頂蓋形成回路。過充測試的電流是I=1C恒流，當(dāng)SSD未起作用之前，給電芯1C恒流充電，當(dāng)SSD起作用，電芯本身的電壓?（~5V）與頂蓋形成回路，假如正極位置有個電阻R，則整個回路電阻R+r，電芯本身與頂蓋形成的回路電流I’=?/(R+r).假如正極電阻R=100mohm，回路其它電阻之和為2mohm。則回路電流I’=5/0.102=49A.假如電芯是38Ah，則I=38，I’=49A,也就是說當(dāng)SSD起作用，電芯開始放電。以達到防止電芯繼續(xù)充電的目的，保證電芯安全方式一：SSD+Fuse當(dāng)電芯過充接近170%SOC，電芯內(nèi)部產(chǎn)氣，SSD翻轉(zhuǎn)片在氣壓的作用下翻轉(zhuǎn)與負(fù)極柱導(dǎo)通，正負(fù)極通過頂蓋形成回路。如果回路電流足夠大，切斷主回路的Fuse，則電芯不再充電，確保電芯安全。當(dāng)SSD起作用，電芯本身的電壓?（~5V）與頂蓋形成回路，假如正極位置有個電阻R,則整個回路電阻R+r，電芯本身與頂蓋形成的回路電流I’=?/(R+r).假如正極電阻R=1mohm，回路其它電阻之和為2mohm。則回路電流I’=5/0.003=1667A.在主回路的正極轉(zhuǎn)接片上設(shè)計Fuse結(jié)構(gòu)，在1500A@0.2s熔斷。則當(dāng)電流≥1500A，則迅速切斷主回路防止電芯繼續(xù)充電，確保電芯安全。Fuse結(jié)構(gòu)：CID原理：當(dāng)電芯過充接近170% 翻轉(zhuǎn)片在要求氣壓作用下翻轉(zhuǎn)，拉斷導(dǎo)電 片的刻痕0.080+/-0.005mm，切斷充電回路，確保電芯過充安全。當(dāng)然CID切斷氣壓不能過小，確保不至于電芯正常工作及EOL時CID切斷致使電芯性能失效。目前電芯結(jié)構(gòu)件的成本主要集中在頂蓋，殼體。而對于殼體來說，我們能做的就是減小殼體壁厚或采用密度低強度好的材料以降低殼體重量及成本。而考慮到焊接因素，可能將來很長一段時間內(nèi)殼體最薄也只能做到0.6mm，這樣，就有必需開發(fā)一種輕金屬材料。目前看鎂合金是我們研究的方向。而占機構(gòu)件成本最多的頂蓋，結(jié)構(gòu)設(shè)計上在保證功能的前提下盡量簡單。但是，我們前面也介紹了很多電芯了解決安全問題不得不增加的一些結(jié)構(gòu)。所以，要降低成本，需要從加工工藝上多做考慮。我們知道，之前大部分頂蓋零件都是模具成型的，但極柱是機加工的，大大增加了極柱的工藝成本，目前采用冷鐓工藝加工極柱，工藝成本大大降低。另外，我們目前的防暴閥是單獨沖壓后與頂蓋焊接于一體，如果采用頂蓋片直接把防暴閥沖壓出來，自然會減少很多工序，成本自然降低不少。這也是我們目前正在研究的項目。對于電芯重量，要求越來越輕，傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，JR與殼體絕緣是采用底支架結(jié)構(gòu)，目前改為Mylar結(jié)構(gòu)已大大減輕重量。而占機構(gòu)件重量比例最大的就是電芯殼體，最早期是采用的0.4不銹鋼材料，其密度達8.9g/cm^3,為減輕重量，現(xiàn)在已經(jīng)全部改為鋁殼，鋁密度2.7g/cm^3。將來研究的方向：采用鎂合金材料，鎂合金密度1.8個/cm^3，且強度是鋁殼的將近2倍。2.5.4.3.6滿足電芯在生產(chǎn)工序中對工藝及設(shè)極耳根部加圓角，方便刀模沖切，同時防止與轉(zhuǎn)接片超聲焊接時震裂轉(zhuǎn)接片角落設(shè)計圓角，防止超聲焊接震裂，另外，為了消除兩層轉(zhuǎn)接片之間的縫隙，兩片采用超聲波焊接起來。轉(zhuǎn)接片預(yù)折成90度，方便折極耳。另外，銅轉(zhuǎn)接維氏硬度≤56度，鋁轉(zhuǎn)接片維氏硬度≤25度。2.5.4.3.6.4結(jié)構(gòu)設(shè)計滿足JR入殼工序需要（頂支架與JR一體）JR絕緣片與頂支架熱熔于一體，而頂支架與頂蓋是扣合在一起的，這樣，就能很好的把JR與頂蓋固定于一整體，方便入殼頂蓋加C角，便于入殼頂蓋與鋁殼長寬方向間隙配合，角落位置過渡配合，即能輕松入殼，也能確保在焊接夾具輔助下頂蓋與鋁殼單邊間隙≤0.09mm。通常注液設(shè)備的注嘴都有較大的直徑，設(shè)計注液孔時一定要考慮離開極柱極防暴閥口有一定距離。設(shè)計化成釘做了輔料，保證化成過程中無漏液，無空氣進入電芯。化成完成后能輕松拔出排氣。方案一：三元乙丙鑲不銹鋼桿，好插拔，但成本較高。方案二（新設(shè)計40%PP+60%三元乙丙，注塑成型，成本低，自動設(shè)備輔助插拔2.5.4.3.6.8結(jié)構(gòu)設(shè)計滿足注液孔封口工序需要（兩個零件）當(dāng)化成完成后取出化成釘排氣，之后就要焊接密封釘把注液口密封，但是取出化成釘排氣及組裝密封釘需要在真空環(huán)境下完成以防止空氣進去，而目前看在真空環(huán)境直接焊接密封釘還有很多困難。因此，我們把密封釘分成兩部分，一部分為塑膠，在密封環(huán)境下組裝后起預(yù)密封作用。另一部分為鋁釘，鋁釘可以在非真空環(huán)境下與頂蓋激光焊接確保長期密封可靠性。為了塑膠釘與頂蓋孔配合更好起到很好的預(yù)密封效果，通常在頂蓋上沖壓一個凸起的臺階，以增加塑膠釘與頂蓋孔的配合長度。為方便鋁釘?shù)淖詣咏M裝同時確保與頂蓋的焊接可靠性，把鋁釘極頂蓋與其配合的位置設(shè)計成斜面。且鋁釘?shù)陀陧斏w面0.1mm，防止鋁釘高出頂蓋表面。頂蓋，殼體加二維碼電芯成品也有二維碼2.5.4.3.7產(chǎn)品符合客戶要求，符合法律及2.5.4.3.7.1產(chǎn)品所使用材料符合相關(guān)區(qū)域要求及客人的特殊要求（ROHS，無鹵要求2.5.4.4.1計算機仿真與結(jié)構(gòu)可靠性評估隨著市場競爭的加劇，產(chǎn)品更新周期愈來愈短，公司對方形硬殼動力電芯新結(jié)構(gòu)的需求更加迫切。而計算機仿真是提升產(chǎn)品質(zhì)量、縮短設(shè)計周期、降低產(chǎn)品開發(fā)成本的一項有效手段。在方形硬殼動力電芯結(jié)構(gòu)上應(yīng)用最多的是有限元仿真。2.5.4.4.1.1有限元與結(jié)構(gòu)可靠性評估有限元分析（FEA，F(xiàn)initeElementAnalysis）利用數(shù)學(xué)近似的方法對真實物理系統(tǒng)（幾何和載荷工況）進行模擬，它將求解域看成是由許多稱為有限元的小的互連子域組成，對每一單元假定一個合適的(較簡單的）近似解，然后推導(dǎo)求解這個域總的滿足條件(如結(jié)構(gòu)的平衡條件從而得到問題的解。有限元在方形硬殼動力電芯結(jié)構(gòu)上應(yīng)用模塊主要有結(jié)構(gòu)靜力分析、材料非線性分析、接觸分析、熱應(yīng)力分析、熱電耦合分析、材料斷裂損失分析。傳統(tǒng)的設(shè)計是依據(jù)個人經(jīng)驗累積而成，同時以經(jīng)驗做出初步的設(shè)計，再由此初步的設(shè)計做出初始模型，再做出成品，成品完成以后，便進行試驗，以確定產(chǎn)品的可靠性，此種方法基本上稱為試錯法，即初始成品經(jīng)測試本能滿足工程師或品質(zhì)上需求時，再返回去修改原設(shè)計圖，再做試品然后再測試，此種方法費事且成本非常高，若使用CAR技術(shù)，則在設(shè)計圖完成以后即連接CAE，進行各式樣的仿真，并且導(dǎo)入最優(yōu)化，可在短時間內(nèi)優(yōu)化產(chǎn)品。如底下幾個有限元在方形硬殼動力電芯結(jié)構(gòu)上的應(yīng)用實例：實例1：21173電芯為降低材料成本，需去除極柱組件上對導(dǎo)電貢獻不大的部位。通過有限元的熱電耦合仿真獲得結(jié)構(gòu)變更后其電阻值無明顯增大的結(jié)論，變更方案可行。實例2：電芯鋁殼設(shè)計關(guān)心的一項指標(biāo)是自由爆破壓力。我們猜想自由爆破壓力可能與鋁殼的材料、厚度、高度、寬度、鋁殼內(nèi)R角半徑等因素有關(guān)。如果想用實際樣品經(jīng)試驗DOE設(shè)計，數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析等手段來獲得各因子與因變量關(guān)系，需要開很多鋁殼拉伸模具，其時間和成本的代價巨大。因此，最好采用有限元材料非線性仿真來研究鋁殼自由爆破壓力與各因子的關(guān)系。如圖2所示，通過仿真可獲得，鋁殼爆破壓力隨著電芯的高度增大而減小，鋁殼內(nèi)R角半徑的增大而減小等信息。實例3：電芯極柱上的CID結(jié)構(gòu)是能夠起過氣壓保護作用，增加方形硬殼動力電芯的安全性。其作用機理是電芯內(nèi)氣壓過大時，CID結(jié)構(gòu)上的刻痕斷裂，電芯停止對外供電。顯然，其保護氣壓值與結(jié)構(gòu)設(shè)計參數(shù)有直接關(guān)系，而實際情況不可能對各種設(shè)計結(jié)構(gòu)進行開模打樣，而后進行組合實驗。為此可利用DOE+有限元的方法，即用DOE實驗從眾多結(jié)構(gòu)設(shè)計參數(shù)中，挑選出顯著影響結(jié)構(gòu)參數(shù)；而每個單元實驗用有限元仿真代替。及有限元仿真的基本流程如圖6所示。值得注意的是，計算機仿真種類非常多，如計算機輔助設(shè)計(CAD),計算機輔助工程(CAE),計算機輔助制造等(CAM)、蒙特卡羅仿真等均屬于計算機仿真。有限元仿真是CAE中的一種，現(xiàn)已應(yīng)用于結(jié)構(gòu)靜力學(xué)、結(jié)構(gòu)動力學(xué)、熱力學(xué)、流體力學(xué)、電路學(xué)、電磁學(xué)、化學(xué)等，而越來越多的發(fā)展，更結(jié)合不同的領(lǐng)域，像流體力學(xué)與結(jié)構(gòu)力學(xué)的結(jié)合、電路學(xué)與電磁學(xué)的結(jié)合，使得有限元的發(fā)展越來越迅速，應(yīng)用也越來越廣。2.5.4.4.1.2蒙特卡羅方法與結(jié)構(gòu)可靠性評估蒙特卡羅方法亦是一種計算機仿真模擬方法，是以統(tǒng)計抽樣理論為基礎(chǔ)，以計算機為計算手段，通過有關(guān)隨機變量的統(tǒng)計抽樣實驗或隨機模擬，從而估計和描述函數(shù)的統(tǒng)計量，是求解工程技術(shù)問題近似解的一種數(shù)值計算方法。蒙特卡羅方法基本思路是構(gòu)造概率模型、定義隨機變量、模擬、統(tǒng)計計算。在應(yīng)力—強度分布干涉理論中的應(yīng)用，實際做法就是從應(yīng)力分布中隨機抽取一個應(yīng)力值，再從強度分布中隨機抽出一個強度值，然后這兩個樣本比較，如果應(yīng)力大于強度，則零件失效；反之，零件安全可靠?，F(xiàn)以，蒙特卡羅方法在頂蓋與鋁殼裝配R角上的公差分析為例說明：供應(yīng)商制作的沖壓模具使方形硬殼動力電芯17150頂蓋總長尺寸，均值偏短0.2。出于時間的緊迫性，需變更設(shè)計鋁殼總長尺寸，使鋁殼與頂蓋的裝配滿足焊接、裝配工藝要求（在R頂蓋的長、寬、R角設(shè)計值分別是148.65±0.05，15.80±0.05，2.40±0.05；新設(shè)計的鋁殼長、寬、厚度、R角設(shè)計值分別為149.8±0.1，17.0±0.1，0.60±0.05，2.5±0.1。頂蓋邊緣鋁殼內(nèi)邊緣鋁殼與頂蓋的最大干涉量/間隙量S的計算公式如下(建立概率模型):a=[X蓋-(X殼-2*X厚)]/2+R殼-R蓋b=[Y蓋-(Y殼-2*Y厚)]/2+R殼-R蓋Sx=R蓋cosθ+a-R殼cosθS=Rsinθ+a-Rsinθy蓋殼;sinθ=b/a2+b2cosθ=a/a2+b2S=siJn(SxS+SSxSy≥0(1)式1）中，a,b分別代表頂蓋R角圓心02在X、Y方向上的分量；Sx和Sy分別代表干涉量或間隙量S在X、Y方向上的分量；sign(x)為符號函數(shù)，x>0,sign(x)=1,x<0,sign(x)=-1;對于定義域SxSy<0情況，其裝配的最大干涉量/間隙已不在電芯的四個角上（在坐標(biāo)系的2，4象限S即為關(guān)心的干涉/間隙量。將鋁殼、頂蓋的7個參數(shù)定義服從正態(tài)分布的隨機變量，帶入式1）中進行模擬計算，而后對量S進行統(tǒng)計計算，結(jié)果如圖9所示，說明變更后的設(shè)計滿足裝配滿足焊接、裝配工藝要求。頻分?jǐn)?shù)頻分?jǐn)?shù)440-0.050-0.050靠的反應(yīng)空間，并將電芯內(nèi)部的電能導(dǎo)到電芯外部。氣密要求主要是將電芯活性材料密閉在工作空間，不與外界有的空氣及水份交換；導(dǎo)電要求是將電芯內(nèi)部電能通過電芯極柱導(dǎo)出供用電設(shè)備使用，電芯本身不能因?qū)щ娏慵娮柽^大出現(xiàn)大幅度溫度上升；絕緣要求是電芯內(nèi)部正負(fù)極材料，膜片及相連的極柱不能出現(xiàn)任何短路現(xiàn)象。2.5.4.4.2電芯結(jié)構(gòu)基本功能要求及測試方法氣密檢測又稱泄漏檢測，用一定的手段將示漏物質(zhì)加到被檢設(shè)備或密封裝置器壁的一側(cè)，用儀器或某一方法在另一側(cè)懷疑有泄漏的地方檢測通過漏孔漏出的示漏物質(zhì)，從而達到檢測的目的。氣密檢測涉及到一個很重要的概念流量泄漏率，即單位時間內(nèi)通過某一截面的氣體量，而氣體量為氣體所占有的體積同其壓力的乘積。因此，漏率表示為Q=PV/t,單位為Pa?m3/S。從能量叫度理解，1Pa?m3/S相當(dāng)于每秒流過1J的能量,或相當(dāng)于1W的功率。方形硬殼動力電芯結(jié)構(gòu)的氣密薄弱點主要有三個地方：頂蓋上的正負(fù)極柱、防爆閥及頂蓋和鋁殼激光焊縫。而對其氣密檢驗，有兩種方法氣泡觀察法（壓力檢漏法）和氦質(zhì)譜檢漏法（真空檢漏法）。表1為17150的方形硬殼動力電芯氣密要求。氣泡觀察法(壓力檢漏法)該方法是將被檢件內(nèi)充入一定壓力的示漏氣體后放入液體中，氣體通過漏孔進入周圍的液體形成氣泡，氣泡形成的地方就是漏孔存在的位置，根據(jù)氣泡形成的速率、氣泡的大小以及所用氣體和液體的物理性質(zhì)，可以大致估算出漏孔的泄漏率，測試方案如圖10所示。1）泄漏率計算假定氣泡為球狀，若某一漏孔處氣泡形成的頻率為n，測得氣泡在液面上的直徑為Db，此時，氣泡內(nèi)的壓力pb為大氣壓力pa和液體表面張力σ引起的壓力4σ/Db之和，即對應(yīng)于檢測溫度T和氣泡內(nèi)的壓力pb的體積泄漏率為式中，n為氣泡形成的頻率。折算到標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的體積泄漏率為式中n—氣泡形成的頻率，1/s；Db—液面上氣泡的直徑，m；pb—氣泡內(nèi)的壓力pa—大氣壓力；σ—液體表面張力系數(shù)，N/m；對于水27度下，為7.18e-2N/m。2）靈敏度氣泡檢漏法的靈敏度與諸多因素有關(guān)。液體表面張力越小，示漏氣體壓力越高，漏孔距離液面越近，可檢測出來的漏孔就越小，則靈敏度也越高；示漏氣體的粘度越小，分子量越小，靈敏度也越高。實際檢漏時，通常用空氣作為示漏氣體，用水作為顯示液體。此時，該方法的靈敏度可達1×10-5~1×10-4Pa.m3/s。3）氣泡產(chǎn)生的條件如圖11所示，由于液體的表面張力作用，氣泡內(nèi)外有壓差4σ/Db。氣泡中心至液面的距離為h，液面上方的大氣壓力為pa，容器內(nèi)壓力為pt，則當(dāng)時，就會產(chǎn)生氣泡。式中pt—容器內(nèi)的壓力，Pa；g—重力加速度，m/s2；h—氣泡中心至液面的距離h—氣泡中心至液面的距離，m。4）泄漏點的判斷如能觀察到水中氣泡產(chǎn)生的位置，則可直接判定泄漏點。5）檢漏時的注意事項a.首先要弄清楚被檢件能否承受正壓，能承受多大壓力等問題，以便決定是否可以采用打氣試漏法以及充入多大壓力的氣體。b.檢漏前要細(xì)致、認(rèn)真地清洗焊縫，清除焊渣、油污和粉塵。c.檢漏場地的光線要充足，水槽內(nèi)的背景要暗，水要清潔透明，水面上不要有汽霧。d.被檢件一定要先充氣，然后放入水中，否則小孔可能被水堵塞，放人水中之前先用聽音法檢查有無大漏，排除大漏后再放人水中，否則將會影響小漏孔的檢測。e.被檢件剛放入水中時，在其表面上可能出現(xiàn)氣泡，如果把這些氣泡抹去或者捅破后氣泡不再出現(xiàn)，則可以判斷原來產(chǎn)生氣泡的地方并沒有漏孔。如果氣泡是有規(guī)律地連續(xù)不斷地出現(xiàn)，則產(chǎn)生氣泡的地方就有漏孔存在。f.被檢件在水中要放穩(wěn)定，等水面靜下來后再行觀察。g.被檢部位應(yīng)盡可能地接近水面。h.發(fā)現(xiàn)漏孔要及時做上標(biāo)記。有大漏孔時，要修補后再進行小漏孔的檢查。為與氦質(zhì)譜檢漏法的泄漏率有個對比，將氣泡觀察法的體積泄漏率轉(zhuǎn)化為常用的流量泄漏率。對氣泡觀察法的流量泄漏率做個粗略的估計。做兩個假設(shè)：1）整個容器因持續(xù)充氣，其內(nèi)部氣壓pt不變，2）氣泡離開氣管導(dǎo)出管的瞬間，氣泡直徑約等于導(dǎo)出管的內(nèi)徑。目前常用的導(dǎo)出管內(nèi)徑是2.2mm和3.5mm,充氣氣壓是0.6MPA(IQC)和0.8MPA(機械組)。流量泄漏率約為流量泄漏率流量泄漏率Pam3/s43.532.5210.50導(dǎo)mm&0.6MPamm&0.6MPamm&0.8MPa&0mm&0.6MPa.式中，n的物理意義是1秒觀測到的氣泡數(shù)，是圖中X軸坐標(biāo)的倒數(shù)。圖中曲線的含義，如采用0.6MPA氣壓時，每40秒一個氣泡，泄漏率約為2e-4Pa.m^3/s;圖中表示對于0.6MPa氣壓下，導(dǎo)出管內(nèi)徑為2.2mm時，對于泄漏率低于2e-4Pa.m^3/s的泄漏很難檢測，響應(yīng)時間較長。氦質(zhì)譜檢漏法另一種氣密檢驗方法是氦質(zhì)譜檢漏法，方法屬于真空檢漏法一中。在真空檢漏法中，氦質(zhì)譜檢漏儀直接與被檢系統(tǒng)相連接，被檢系統(tǒng)抽真空，并在被檢件外施加示漏氣體（氦氣）。示漏物質(zhì)通過被檢件上的漏孔進入檢漏儀，被檢測出來。真空氦質(zhì)譜檢漏法的靈敏度比壓力檢漏法中介紹的氦質(zhì)譜檢漏儀吸嘴法的靈敏度高得多，其最小可檢泄漏率為10-11~10-12Pa.m3/s。公司產(chǎn)線上的氦質(zhì)譜檢漏原理和機械組的氦質(zhì)譜檢漏原理有所區(qū)別，產(chǎn)線上為正壓檢漏法而機械組夾具設(shè)備支持的是負(fù)壓檢漏法，如圖13和14所示正壓法(吸槍法)的工作程序:抽空→充氣→吸槍檢漏→氣體回收。其工作原理如圖13所示,被檢件充滿示蹤氣體,被檢件的外部用一個與檢漏儀入口連接的吸槍掃描。吸槍連續(xù)并且直接地引入(或吸進)里面的一些示漏氣體,這些氣體被引進檢漏儀的分析部分,從被檢件漏泄出來的示蹤氣體就被檢測出來。負(fù)壓法(噴槍法)的工作程序為:被檢件抽空(檢漏儀的工作預(yù)真空)→儀器抽空→噴槍檢漏。其工作原理如圖14所示,檢漏儀把被檢件內(nèi)部抽成真空,用噴槍斷續(xù)地向可疑的漏孔處噴射示蹤氣體。當(dāng)示蹤氣體通過抽成真空的被檢件進入檢漏儀并被檢測出來時,證明有漏孔存在。兩者之間的特性對比如表2檢漏方法工作壓力現(xiàn)象設(shè)備最小可檢泄漏率Pa.m^3/s氣泡法充0.3MPa水中冒氣泡人眼1×10-4~1×10-5氦質(zhì)譜檢漏法10-2輸出儀表讀數(shù)及氦質(zhì)譜檢漏儀1×10-11~1×10-12 聲響頻率變化方形硬殼動力電芯結(jié)構(gòu)零部件起絕緣的零部件有絕緣頂蓋和負(fù)極柱之間的陶瓷或塑膠件，絕緣JR和鋁殼的裸電芯絕緣袋或支架，頂蓋貼片、底板貼片、電芯絕緣片及電芯藍膜。方形硬殼動力電芯17150的絕緣要求如下。裸電芯托板200Mohm#200V該測試用到設(shè)備是耐壓測試儀又叫電氣絕緣強度試驗儀，其基本原理是把一個高于正常工作的電壓加在被測設(shè)備的絕緣體上，并持續(xù)一段規(guī)定的時間，如果其間的絕緣性足夠好，加在上面的電壓就只會產(chǎn)生很小的漏電流。如果一個被測設(shè)備絕緣體在規(guī)定的時間內(nèi)，其漏電電流保持在規(guī)定的范圍內(nèi)，就可以確定這個被測設(shè)備可以在正常的運行條件下安全運行。設(shè)備的操作基本步驟如下：1.測試前對儀器進行校準(zhǔn)，(方法：漏電電流5mA狀態(tài)下，用700KΩ陶瓷電阻跨接于地線夾同高壓測試棒探頭之間至儀器報警為準(zhǔn).2.連接被測機型是在確定電壓表指定為“0”，測試燈滅狀態(tài)下將儀器地線夾夾緊被測機散熱架，并按下被測機型的電源開關(guān).3.設(shè)定儀器測試條件：A、電壓：3500V;B、漏電流：5mA;C、測試時間定時為：流水線生產(chǎn)時4秒.4.將測試棒探頭緊貼電源線頭的任一交流輸入金屬插片.5.按下啟動鍵觀察測試結(jié)果，在設(shè)定時間內(nèi)，超漏燈不亮，測被測機型為合格.6.如果被測機型超過設(shè)定漏電流值，則儀器自動切斷輸出電壓，同時鋒鳴器報警，超漏燈亮，則被測機型為不合格，按下復(fù)位鍵即可清除報警聲，再測試時應(yīng)重新按啟動鍵.設(shè)備的使用注意項：1.操作者腳下墊絕緣橡皮墊，戴絕緣手套，以防高壓電擊造成生命危險;2.儀器必須可靠接地;3.在連接被測體時，必須保證高壓輸出“0”及在“復(fù)位”狀態(tài);4.測試時，儀器接地端與被測體要可靠相接，嚴(yán)禁開路;5.切勿將輸出地線與交流電源線短路，以免外殼帶有高壓，造成危險;6.盡可能避免高壓輸出端與地線短路，以防發(fā)生意外;7.測試燈、超漏燈、一旦損壞，必須立即更換，以防造成誤判;8.排除故障時，必須切斷電源;9.儀器空載調(diào)整高壓時，漏電流指示表頭有起始電流，均屬正常，不影響測試精度.10.儀器避免陽光正面直射，不要在高溫潮濕多塵的環(huán)境中使用或存放.注意：未操作的工程師請交由固定崗位人員操作，或在有經(jīng)驗的工程師指導(dǎo)下操作。方形硬殼動力電芯結(jié)構(gòu)需要測量電阻測量有組裝后正負(fù)極柱，正極柱與頂蓋的電阻。所用的設(shè)備有萬用表和電阻測量儀。萬用表及電阻測量儀的使用方法請閱讀設(shè)備說明書。這里介紹幾種影響電阻測量波動較大的因素及對應(yīng)措施。在顯微鏡下觀察接觸件的表面，盡管鍍層十分光滑，則仍能觀察到5-10微米的凸起部分。因此一對接觸件的接觸，并不是整個接觸面（線）的接觸，而是散布在接觸面上一些點的接觸，實際接觸面必然小于理論接觸面。根據(jù)表面光滑程度及接觸壓力大小，兩者差距有的可達幾千倍。實際接觸面可分為兩部分：一是真正金屬與金屬直接接觸部分，即金屬間無過渡電阻的接觸微點，亦稱接觸斑點。它是由接觸壓力或熱作用破壞界面膜后形成的，部分約占實際接觸面積的5-10%；二是通過接觸界面污染薄膜后相互接觸的部分，因為任何金屬都有返回原氧化物狀態(tài)的傾向。實際上，在大氣中不存在真正潔凈的金屬表面，即使很潔凈的金屬表面，一旦暴露在大氣中，便會很快生成幾微米的初期氧化膜層。例如銅只要2-3分鐘，鎳約30分鐘，鋁僅需2-3秒鐘，其表面便可形成厚度約2微米的氧化膜層。即使特別穩(wěn)定的貴金屬金，由于其表面能較高，其表面也會形成一層有機氣體吸附膜。此外，大氣中的塵埃等也會在接觸件表面形成沉積膜。因而，從微觀分析任何接觸面都是一個污染面。綜上所述，接觸電阻由以下兩部分組成：1)集中電阻：電流通過實際接觸面時，由于電流線收縮（或稱集中）形成的電阻，將其稱為集中電阻或收縮電阻。2)膜層電阻：由于接觸表面膜層及其他污染物所構(gòu)成的膜層電阻。從接觸表面狀態(tài)分析，表面污染膜可分為較堅實的薄膜層和較松散的雜質(zhì)污染層。所以確切地說，也可把膜層電阻稱為界面電阻或表面電阻。因此，影響電阻測量波動較大的因素有接觸壓力、接觸形式、表面狀態(tài)、溫度、使用電壓和電流等因素影響。1)接觸壓力：接觸件的接觸壓力是指施加于彼此接觸的表面并垂直于接觸表面的力。隨著接觸壓力增加，接觸微點數(shù)量及面積也逐漸增加，同時接觸微點從彈性變形過渡到塑性變形。由于集中電阻逐漸減小，而使接觸電阻降低。但當(dāng)接觸壓力超過一定值（150N左右）后，接觸電阻就基本保持不變。實驗表明，在接觸壓力較小時，接觸電阻上下限的差別高達10倍之多。而當(dāng)壓力增大后，接觸電阻的分散度逐漸變小，接觸電阻上下限的差別減少到1.5倍。圖15利用氣動夾具測量接觸電阻，就是一種能有效減小接觸壓力波動的方法。3)3)接觸形式接觸形式不同也會影響線接觸和面接觸，接觸壓力較小時；點接觸的接觸電阻較低；接觸壓力較大時，面接觸的接觸電阻較低；在更大接壓力時，三種接觸形式的接觸電阻是差不多大小的。而測量位置的不同，電阻值也存在較大的差異。圖16相同組件不同的測量位置，極柱組件的電勢場分布，可以看出其電阻值存在明顯的差異。 4)表面狀態(tài)接觸件的表面膜層包括兩部分：一是由于塵埃、松香、油污等在接觸表面機械附著沉積形成的較松散的表膜。這層表膜由于帶有微粒物質(zhì)，極易嵌藏在接觸表面的微觀凹坑處，使接觸面積縮小，接觸電阻增大，且極不穩(wěn)定；二是由于物理吸附及化學(xué)吸附所形成的污染膜。對金屬表面主要是化學(xué)吸附，它是在物理吸附后伴隨電子遷移而產(chǎn)生的。故對一些高可靠性要求的產(chǎn)品，如航天用電連接器必須要有潔凈的裝配生產(chǎn)環(huán)境條件，完善的清洗工藝及必要的結(jié)構(gòu)密封措施，使用單位必須要有良好的貯存和使用操作環(huán)境條件。同時，接觸表面的光潔度也會對接觸電阻有影響。光潔度不易要求過高，試驗表明，過于精細(xì)的表面加工對于降低接觸電阻未必是有利的。對于大中負(fù)荷的電接觸，一般接觸處的表面光潔度能達到機加工的▽6就足夠了。面接觸時為保證更多的接觸點，應(yīng)提高接觸面的平整度。5)溫度溫度對接觸電阻也有影響，主要有二個方面的原因：一是電阻率的改變，電阻率隨溫度升高而增加；二是材料硬度的改變，當(dāng)材料溫度上升到接近軟化點是，硬度將急劇下降。6)使用電壓使用電壓達到一定閾值，會使接觸件膜層被擊穿，而使接觸電阻迅速下降。但由于熱效應(yīng)加速了膜層附近區(qū)域的化學(xué)反應(yīng)，對膜層有一定的修復(fù)作用，于是阻值呈現(xiàn)非線性。在閾值電壓附近，電壓降的微小波動會引起電流可能二十倍或幾十倍范圍內(nèi)變化，使接觸電阻發(fā)生很大變化。7)電流當(dāng)電流超過一定值時，接觸件界面微小點處通電后產(chǎn)生的焦耳熱作用使金屬軟化或熔化，會對集中電阻產(chǎn)生影響，隨之降低接觸電阻。2.5.4.4.3方形硬殼動力電芯結(jié)構(gòu)工況及可靠性評估方形硬殼動力電芯結(jié)構(gòu)不可避免的存在產(chǎn)品的設(shè)計、元器件、零部件、原材料和工藝等方面的各種缺陷；實際使用中也難以避免出現(xiàn)過充、過放、碰撞、擠壓、振動等使用工況；以及在其生命周期內(nèi)，遇到高溫、低溫、溫度沖擊（氣態(tài)及液態(tài)）、浸漬、溫度循環(huán)、低氣壓、高低溫低氣壓、恒定濕熱、高壓蒸煮、砂塵、鹽霧腐蝕、淋雨、太陽輻射、光老化等氣候環(huán)境。種種惡劣工況，方形硬殼動力電芯功能是否依然能勝任？我們對方形硬殼動力電芯的評價不能只看其功能和性能是不是優(yōu)秀，還要綜合其各方面條件，例如在嚴(yán)酷環(huán)境中，其功能和性能的可靠程度、成本高低等。說的極端一些，沒有環(huán)境試驗，就無法正確鑒別產(chǎn)品的品質(zhì)、確保產(chǎn)品質(zhì)理；沒有可靠性壽命測試，就不能證明產(chǎn)品能夠在設(shè)計的時間內(nèi)、實際使用環(huán)境中，正?？煽康倪\行。為此有必要方形硬殼動力電芯可靠性評估目的是評價方形硬殼動力電芯在實際使用，運輸和貯存的環(huán)境條件下的性能是否達到在研發(fā)、設(shè)計、制造中預(yù)期的質(zhì)量目標(biāo)及產(chǎn)品可靠性壽命。是一個非常有必要課題。2.5.4.4.5方形硬殼動力電芯結(jié)構(gòu)可靠性評估方法可靠性試驗可分為兩大類，即可靠性強化試驗和加速壽命試驗。雖然都采用加速應(yīng)力環(huán)境進行試驗,但是可靠性強化試驗與加速壽命試驗在試驗?zāi)康呐c試驗方法上卻存在著較大的差異，可靠性強化試驗屬于工程試驗范疇，而加速壽命試驗則屬于統(tǒng)計試驗范疇?？煽啃詮娀囼灢捎眉ぐl(fā)應(yīng)力環(huán)境(其應(yīng)力水平可能遠遠超過正常使用環(huán)境)進行試驗,快速激發(fā)產(chǎn)品潛在缺陷,使其以故障形式表現(xiàn)出來,通過故障原因分析、失效模式分析和改進措施消除缺陷,提高產(chǎn)品可靠性,并大幅度提高試驗效率、降低成本。加速壽命試驗是在進行合理工程及統(tǒng)計假設(shè)的基礎(chǔ)上,利用與物理失效規(guī)律相關(guān)的統(tǒng)計模型對在超出正常應(yīng)力水平的加速環(huán)境下獲得的可靠性信息進行轉(zhuǎn)換,得到產(chǎn)品在額定應(yīng)力水平下可靠性特征可復(fù)現(xiàn)的數(shù)值估計的一種試驗方法。兩者間的對比表如表2所示。鑒定產(chǎn)品對環(huán)境的適應(yīng)性，確定產(chǎn)品耐環(huán)定量鑒定產(chǎn)品的可靠性,確定產(chǎn)品固有可靠性是試驗項目（方形硬殼動溫度循環(huán)、振動測試、鹽霧測試、耐電解液測環(huán)境應(yīng)力基本上采用極值，即采用產(chǎn)品在存儲、運輸和使用條件中可能遇到的極端環(huán)境條件作為一般比加速壽命試驗時間短得多，各標(biāo)準(zhǔn)驗方案及產(chǎn)品本身的質(zhì)量。試驗結(jié)果不一定以時間為準(zhǔn),而應(yīng)進行到受試件試驗的總臺數(shù)達到規(guī)定值,或進試驗終止方形硬殼動力電芯結(jié)構(gòu)上常用的環(huán)境試驗有鹽霧測試、高溫存儲、低溫存儲、溫度循環(huán)測試、高溫高濕測試、耐電解液腐蝕測試、機械沖擊振動測試、真空高溫存儲。1）鹽霧測試鹽霧是一種人工模擬大氣鹽霧環(huán)境的實驗,用于考核產(chǎn)品耐腐蝕能力的試驗技術(shù)。鹽霧成份與海水相近，氯化鈉占了很大比例，因而鹽霧試驗方法中大都是規(guī)定用氯化鈉來配制鹽霧溶液來模擬腐蝕情況的。鹽霧對金屬材料表面的腐蝕，是由于氯離子所造成的，它有強烈的穿透本領(lǐng)。如圖16所示當(dāng)鹽霧沉降到金屬表面時，由于其含有水氣作用，首先形成一層鹽水膜將整個金屬表面罩住，這時，金屬面相當(dāng)于浸在含有氧的氯化鈉溶液中，金屬的表面會構(gòu)成原電池的二個極，產(chǎn)生腐蝕。共共頂蓋或單個銅鋁復(fù)合極柱組件等一