电动汽车动力电池系统圆柱电芯模组结构和工艺介绍
1 圆柱电芯模组结构和工艺介绍
1. 圆柱电芯模组结构简介
在圆柱电芯模组设计中，模组结构是多种多样的，主要根据
客户和车型的需求来确定，最终导致模组的制造工艺也不一
样。模组一般由电芯、上下支架、汇流排（有的也称连接片）、
采样线束、绝缘板等主要部件组成，图 8-2 是较为典型的一
种圆柱电芯模组结构，下面以图 8-3 所示的模组常用工艺流
程来进行介绍。

图8-2 圆柱电芯模组结构示意图
2. 圆柱电芯模组装配工艺流程介绍
（1）电芯分选
模组工艺设计时，需要考虑模组电性能的一致性，确
保 Pack 整体性能达到或满足整车的要求。为了保证模组电性
能的一致性，需要对电芯来料进行严格的要求。电芯厂家一
般在电芯出货前，也会按电芯的电压、内阻和容量规格进行
分组，但是电芯厂家与 Pack 厂家的最终需求是不同的，考虑
到制造工艺、成本、电芯性能等因素，Pack 厂家一般会按自
己的标准重新对电芯进行分选。电芯分选需要考虑分选标准
的问题，标准制定得合理，会减少剩余闲置的电芯，提升生
产效率，降低生产成本。在实际生产过程中，还需要对电芯
的外观进行检查，比如检查电芯有无绝缘膜破损、绝缘膜起
翘、电芯漏液、正负极端面污渍等不良品。关于电芯分选详
细内容参见 8.3.1节。

图8-3 典型圆柱电芯模组工艺流程图
（2）电芯入下支架
电芯入下支架是指把电芯插入下支架的电芯定位孔中。难点
在于电芯与下支架孔之间的配合公差，假如孔太大，方便电
芯插入，但是电芯固定不好，影响焊接效果；假如孔太小，
电芯插入下支架定位孔比较困难，严重的可能导致电芯插不
进去，影响生产效率。为了便于电芯插入，又能固定好电芯，
可以把下支架孔前端开成喇叭口（图 8-4）。装配时需要防
止电芯极性装反，若是手动装配，需要对电芯极性进行快速
检查，以免不良品流入后工序。

图8-4 下支架开喇叭口示意图
（3）电芯极性判断
电芯极性判断是指检查电芯的极性是否符合文件要求，属于
安全检查。假如没有极性检查，而电芯极性又装反了，在装
入第二面的汇流排时模组就会产生短路，导致产品毁坏，严
重的可能导致人员受伤。注意，在每班开班前，都需要检测
设备处于良好的工作状态，否则需要停机维修。

（4）盖上支架
盖上支架是指把上支架盖到电芯上，并把电芯固定在支架
内。一般情况下，盖上支架比电芯入下支架困难，一是与圆
柱电芯的生产工艺有关，工艺里面有个滚槽的工序，假如控
制不好，会导致电芯尺寸的一致性差，影响盖上支架，严重
的会盖不上去；二是电芯与下支架固定不好，导致电芯有一
定的歪斜，导致上支架不好盖或者盖不上。

（5）模组间距检测
模组间距检测是指检测电芯极柱端面与支架表面的间距检
测，目的是检查电芯极柱端面与支架的配合程度，用于判断
电芯是否固定到位，为是否满足焊接条件进行提前预判。

（6）清洗
等离子清洗是一种干法清洗， 主要是依靠等离子中活性离子
的 “活化作用”达到去除物体表面污渍的目的。这种方式可以
有效地去除电芯极柱端面的污物、粉尘等，为电阻焊接提前
做准备，以减少焊接的不良品。

（7）汇流排安装
汇流排安装是指把汇流排安装固定到模组上，以便电阻点
焊。设计时需要考虑汇流排与电芯的位置精度，特别是定位
基准的问题，目的是使汇流排位置处于电芯极柱面的中心，
便于焊接。在进行上下支架设计时，要考虑对汇流排的隔离；
假如不好做隔离设计，在工序设计时需要考虑增加防短路工
装的使用，可以避免在异常情况下发生短路。

（8）电阻焊接
电阻焊接是指通过电阻焊的方式把汇流排与电芯极柱面熔
接在一起。目前国内一般采用电阻点焊，在进行电阻点焊工
艺设计时，需要考虑以下 4点：

1）汇流排的材质、结构和厚度；
2）电极（也称焊针）的材质、形状、前端直径和修磨频次；
3）工艺参数优化，如焊接电流、焊接电压、焊接时间、加
压力等；

4）焊接面的清洁度和平整度。
在实际生产中，失效因素非常多，需要技术人员根据实际情
况来分析处理，详细内容参见8.3.2 节。

（9）焊接检查
在电阻焊接过程中，设备一般对焊接的参数都有监控，假如
监测到参数异常，设备都会自动报警。由于影响焊接质量的
因素很多，只通过参数监测来判断焊接失效，目前结果还不
是特别理想。在实际的生产控制中，一般还会通过人工检查
外观和人工挑拨汇流排的方式，再次检查和确认焊接效果。

（10）打胶
胶水在模组应用上，一般有两种用途：一种用途是固定电芯，
主要强调胶水的黏接力、抗剪强度、耐老化、寿命等性能指
标；另一种用途是把电芯和模组的热量通过导热胶传递出
去，主要强调胶水的导热系数、耐老化、电气绝缘性、阻燃
性等性能指标。由于胶水的用途不同，胶水的性能和配方也
不同，实现打胶工艺的方法和设备就不同。在胶水选择和打
胶工艺方面，需要考虑以下 3 点：

1）胶水的安全环保性能：尽量选择无毒无异味的胶水，不
但可以保护操作者，也可以保护使用者，还能更好地保护环
境，也是新能源发展的目标。
2）胶水的表干时间：为了提高生产效率，一般希望胶水的
表干时间越短越好。在实际生产过程中，假如胶水表干时间
过短，由于待料、设备异常等因素，会导致胶水的大量浪费；
也可能由于操作员处理不及时，因胶水固化时间短而导致设
备堵塞，严重时导致停拉线。按经验，尽量把表干时间控制
到15～30 min比较合理。

3）胶水的用量： 胶水用量主要由产品和工艺来确定， 目的
是满足产品的要求。目前常用打胶工艺有点胶、涂胶、喷胶
和灌胶，每种工艺所需要的设备也是不同的。在打胶时需要
注意胶量的控制，避免产生溢胶而影响其他工序。关于打胶
的介绍，参见 8.3.5 节。

（11）盖绝缘板
盖绝缘板是指把模组的汇流排进行绝缘保护起来。在工艺设
计时，需要注意绝缘板不能高出支架的上边缘，同时绝缘板
与支架边框之间的间隙最好小于1 mm。

（12）模组 EOL 测试