上篇文章介绍了锂电池膨胀的原因和危害，可以简单总结如下：

模组中看似普通的缓冲材料，实际上却是吸收电芯膨胀力的关键材料。缓冲材料的结构、力学性能、化学稳定性等都需要精准调控，才能保证PACK的安全性和寿命。

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01 缓冲材料的力学性能和化学稳定性

电芯的膨胀是其正常的“呼吸”现象——体积变化，如果采用刚性结构限制其尺寸和位移，反而会加速内部应力积累，缩短电芯寿命。

电芯膨胀力的缓冲材料多采用泡棉类材料（硅泡棉、CR、PU、MPP、EVA等），其"软而韧"的特性，既能吸收膨胀产生的机械能，又能通过形变释放内部压力。

泡棉的力学性能和化学稳定性是其核心指标。

（1）力学性能

泡棉的弹性模量需与电芯的膨胀力相匹配。目前的一些数据显示，电芯的膨胀力大小从几KN到20+KN都有，因此需要泡棉具有较高的弹性模量，避免被压溃失效。

弹性模量主要衡量材料的软硬程度

压缩回弹性：一般要求永久变形率<5%（如硅胶泡棉，压缩率30%时应力0.3-0.5 MPa）

预留膨胀间隙：缓冲材料压缩应力一般需控制在0.2-0.8 MPa；电芯间的预留间隙一般为电芯厚度的2-3%。

例如，目前主流的314Ah储能电芯厚度为71mm，则电芯间的预留间隙应该为71*2.5%=1.8mm（取整）

（2）泡棉的压缩曲线

上图有两种泡棉的压缩曲线，你知道选用哪种更好吗？

答案是：泡棉A。

对于电芯间的缓冲材料的压缩曲线，我们希望其具备一些特性：

低初始刚度（弹性模量0.1-0.5MPa）：平缓压力上升，避免电芯瞬时过载；

宽平台区（30%-70%应变）：稳定吸收膨胀力，适应非均匀形变；

高回弹率（＞90%）：卸载后快速复原，压缩永久变形率＜5%，保障长期缓冲效能。

（3）化学稳定性

电解液一般含有极性溶剂和锂盐（LiPF），具有强腐蚀性。对于缓冲材料，化学稳定性是其长期可靠性的核心指标。稳定的化学性质可避免电解液泄漏时，泡棉被腐蚀，发生溶胀降解和化学分解，导致材料脆化失效。

02 缓冲材料的结构设计

（1）预紧力和过压力

电池包密封螺栓在拧紧时也有一个预紧力，但是模组的预紧力与之不同，主要指的是电芯堆叠为模组时受到的夹紧力。

预紧力的作用：保证模组的吊装转运、抗振动和冲击。

一般范围：1-3kN，储能模组由于尺寸较大，可能达到6kN，甚至更高

如果钢带打包，必须使模组达到过挤压状态，才能将钢带安装到指定的位置。

过压力：使模组实际尺寸比原设计尺寸小的力（即模组处于过挤压状态）

作用：为了钢带能够安装，模组实际尺寸必须比原设计尺寸

目前，锂电池模组多采用CTP工艺方案，取消了传统模组的侧板设计，通常采用捆扎带与端板配合，以夹紧单体电池组并抵抗各单体电池的膨胀力。

模组打包的方式对模组的性能、安全性和生产效率有着重要影响。

常见的打包方式：模块盒、打包带、钢带、侧板焊接或铆接或螺栓连接。

挤压工装：模组的堆叠制造必须通过挤压工装实现。

其原理为：将电芯固定在两条导轨之间，按一定排列方式粘贴泡棉，端板固定于工装上，在液压/气动驱动下夹紧电芯组，均匀施加压力。同时，通过压力传感器监控电芯预紧力。

操作目的：

固定模组内电芯、提供足够的结构稳定性

限制模组尺寸，防止挤压后模组尺寸回弹，使其顺利入箱

缓冲材料一般需要通过背胶粘贴在电芯大面，分为单面背胶和双面背胶两种。双面背胶可以实现更高的模组结构刚度，即电芯之间的夹紧力更大，适用于模组长度较大的场合。

目前，某些储能模组长度已经达到1米左右的长度，长度越大，吊装入箱的难度和风险越大。

（2）泡棉的结构设计

目前，泡棉材料的主流结构有3种：回型框、两条竖框、大面

实际上，通过原位压力映射、CT扫描、有限元仿真等方法，可以发现电芯产生的膨胀力往往不是均匀分布的。

1）电芯中间区域区域的膨胀力一般大于边缘的膨胀力，因此某些电池包模组为了均匀分散膨胀力，采用“回型框”形状的缓冲材料（即泡棉材料中间开孔）。

2）一些更激进的方案可能会采用“两条竖框”形式的泡棉，即只在电芯的大面的两侧贴两个竖条形的泡棉。

不过这种方案存在一定的潜在风险，激光焊接过程可能残留焊渣（存在一定概率），飞溅落入电芯之间（该方案电芯上边缘没有遮挡）。

3）此外，在一些膨胀力较小的场景下，也可能直接采用整块泡棉粘贴于电芯大面作为缓冲材料。

选用优先级：回型框>整块大面>两条竖框

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       原文标题 : PACK制造工艺系列：锂电池膨胀现象与泡棉缓冲材料的设计