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. 南孚圓柱形鋰——二氧化錳電池 包裝工藝規(guī)程制定 郭苗苗100910312 石糧梅100910313 李雅100910306 陳宇100910307 陳昕100910314 一、電池的結(jié)構(gòu)特點及其對包裝的技術(shù)要求 1.電池的結(jié)構(gòu)特點 南孚圓柱形鋰-二氧化錳電池5號電池，即AA。一般尺寸為：直徑14mm，高度49mm。鋰——二氧化錳電池是一種高電壓、高比能量的一次電池，它以金屬鋰作負極活性物質(zhì)（鋰是一種活潑金屬，遇水會發(fā)生激烈反應釋放出氫氣），二氧化錳作正極活性物質(zhì)，無機鹽的有機溶液作電解液，它是典型的有機電解質(zhì)電池。由于鋰——二氧化錳電池采用的材料的特性決定了它具有以下特點： ①成本低，相對于其他鋰電池正極材料，二氧化錳資源豐富價格低廉； ②單體電池電壓高達3.0 V，工作電壓平穩(wěn)； ③比能量高，約275 wh／kg，是比能量最高的一次性電池之一； ④自放電小，密封陛能好；貯存壽命長達5年以上； ⑤可在-40—+60℃范圍內(nèi)工作。 2.包裝設計要求 1.電池作為一種使用商品滿足其使用性能的要求外，還有外形美觀的要求 2.電池的包裝要起到保護產(chǎn)品的使用性能的作用 3.電池主要發(fā)生的危險是電池爆炸、燃燒等不安全狀況，因此在圓柱形鋰——二氧化錳電池結(jié)構(gòu)設計中必須增加安全防護措施。 4.包裝應該避免流通過程中造成的損害 1）裝卸搬運環(huán)節(jié) 人工裝卸和機械裝卸中的拋擲、堆垛倒塌、起吊脫落、裝卸機的突然啟動和過急的升降都會造成產(chǎn)品的跌落損害。 2）運輸環(huán)節(jié) （1）沖擊。運輸工具的啟動、變速、轉(zhuǎn)向、剎車會使貨物改變速度使松散的貨物堆垛與車廂，與相鄰貨物發(fā)生碰撞，導致貨物或包裝容器的沖擊損壞。 （2）振動。各種運輸工具運行時受到路面狀況、路軌解封、發(fā)動機振動等因素的影響，產(chǎn)生周期性上下顛簸和左右搖晃。 （3）氣候條件。長途運輸貨物會經(jīng)歷不同氣候區(qū)域，受到寒冷、炎熱、干燥、潮濕等氣候因素的影響。 （4）貯存環(huán)節(jié) 貯存方法，堆碼重量、高度直接影響產(chǎn)品包裝件的流通安全性。 二、電池包裝的防護功能設計 1.內(nèi)包裝 泡罩包裝設計，泡罩包裝可以保護物品，防止潮濕 、灰塵、污染、盜竊和破損，延長產(chǎn)品的儲存期，并且，包裝是透明的，層底商印有使用說明及注意事項，為消費者提供方便。 2.中包裝設計 中包裝是一個薄的紙板盒，作為中包裝它不僅起到對泡罩包裝的防護作用，還有在其內(nèi)整齊排列的展示作用，因此我們設計了一個可供展示的包裝，包裝底部有一個像抽屜形式的，銷售時拉出展示內(nèi)部電池，方便美觀。 3.運輸包裝 4.防潮處理 一般是在運輸包裝瓦楞紙箱外表面涂刷防潮涂料，或?qū)ν呃慵埌宓南浼埌暹M行防潮處理，使用耐水性膠等等。此外，電池的內(nèi)包裝，除了能夠防塵，還可防潮。必要時，在箱內(nèi)放入適量的干燥劑，如袋裝硅膠等。 5.包裝結(jié)構(gòu)設計的創(chuàng)新 （1）中包裝設計中采用可展示的包裝（如前所述） （2）圓柱形鋰一二氧化錳電池的安全性設計 由于圓柱形鋰．二氧化錳電池的能量密度高達275Wh／kg，且金屬鋰的熔點太低，只有180℃左右，因而圓柱形鋰．二氧化錳電池在濫用情況下，電池溫度極有可能升高并且達到或超過鋰的熔點，此時熔鋰會與電池內(nèi)部的非水電解質(zhì)、正極活性物質(zhì)、正極中高分散的碳粉以及有機隔膜發(fā)生劇烈反應，同時產(chǎn)生大量氣態(tài)物質(zhì)，有可能造成電池爆炸、燃燒等不安全狀況。因此在圓柱形鋰．二氧化錳電池結(jié)構(gòu)設計中必須增加安全防護措施，我們采用以下幾種措改善了圓柱形鋰．二氧化錳電池的安全性能： ①采用鋁塑復合膜做電池安全防爆膜裝置 一般的鋰電池采用的安全設計是金屬容器刻傷或采用密封圈防爆溝方式，我們采用的是鋁塑復合膜組裝成的安全防爆膜裝置，在電池遭受濫用，內(nèi)部產(chǎn)生大量氣體內(nèi)壓增大時，這種由鋁塑復合膜組裝成的安全防爆膜裝置更能可靠地開啟泄壓，保證鋰電池不爆裂，防爆性能更穩(wěn)定，安全防爆膜裝置的生產(chǎn) 裝配也更簡便、更可靠。 ②選擇具有微孔關(guān)閉功能的PP／PE／PP復合微隔膜在電池發(fā)生內(nèi)部或外部短路等異常濫用情況下，電池內(nèi)部會很快發(fā)熱升溫，當電池溫度達到120度時復合膜中的PE層會熔化，使其微孔永久關(guān)閉，阻斷離子通過從而阻斷電池內(nèi)部的電流通過，保證電池安全。 ③在電池中采用正溫度系數(shù)過電流保護開關(guān)PTC元件 在電池發(fā)生外部意外短路等異常濫用情況時，聚合物開關(guān)PTC元件因大電流通過會發(fā)熱，到80℃時聚合物開關(guān)PTC元件的內(nèi)阻急劇增大，形成斷路阻斷電流通過，從而保護電池安全。 ④選擇使用難燃性的電解質(zhì) 圓柱形鋰．二氧化錳電池如采用高氯酸鋰(LiCIO。)體系的電解液，由于電池的容量高，而LiCl04又是強氧化劑，在圓柱形鋰一二氧化錳電池發(fā)生意外燃燒時，LiCl04將是助燃劑，三氟甲基磺酸鋰(LiCF3S03)其氧化性較弱且穩(wěn)定性好，圓柱形鋰一二氧化錳電池選用其做電解質(zhì)可以提高鋰．二氧化錳電池的安全性。 6.包裝件防護性能試驗 1．自由下落試驗 將電池從離地面1．9m的高處自由下落，重復10次，觀察電池的變化；允許電池變形、漏液，但不得起火燃燒或爆炸。 2．過放電試驗 電池用100mA的電流放電46h，不得變形、漏液、起火燃燒或爆炸。 3．充電試驗 電池用100mA的電流充電15h，不得變形、漏液、起火燃燒或爆炸。 4．電池3：1反接試驗 將電池按3：1反接方式連接24h，電池的安全放氣泄壓閥開啟，允許電池漏液，但不得起火燃燒或爆炸。 5．高溫保存試驗 將電池放人100℃的烘箱中存放，5h以內(nèi)電池的安全放氣泄壓閥不得開啟，電池不允許漏液、起火燃燒或爆炸。24h以后電池的安全放氣泄壓閥開啟，電池允許漏液，但不得起火燃燒或爆炸。 6．內(nèi)部短路(釘刺)試驗 將電池用直徑2．5mm，長度50mm的不銹鋼釘子，從電池側(cè)面的中部穿刺透過，電池不得起火燃燒或爆炸。 7．擠壓試驗 將電池放在平臺上，用直徑15．8mm的金屬棒放在電池上方呈十字形，用9．1kg的重物距電池61 cm高處自由下落，砸在電池上，電池不得起火燃燒或爆炸。 三、 包裝工藝過程 工序 工步 工序內(nèi)容 及要求 包裝設備與 工藝設備 包裝品 名稱 數(shù)量 1 1 2 3 4 調(diào)試、準備包裝設備 環(huán)境條件控制 驗收電池 驗收包裝材料 2 1 2 3 4 5 6 7 8 泡罩成型 充填 檢測 蓋襯底 熱封 打印 切邊 裝盒 泡罩包裝機 打印設備 切邊機 3 檢驗內(nèi)包裝、中包裝的質(zhì)量 紙箱堆碼試驗儀 跌落測試儀 沖擊試驗機 4 1 2 3 將中包裝裝入瓦楞紙箱中 封箱 打印生產(chǎn)日期 膠帶切斷器 打印機 PP壓敏膠帶 B*L=25*120mm 2 5 裝瓦楞托盤 托盤、叉車 6 入庫、堆碼 叉車、堆碼機 7 檢驗 按批量對包裝方法、 封箱質(zhì)量等項目進行抽檢 紙箱堆碼試驗儀 跌落測試儀 沖擊試驗機 四、 包裝工藝過程分析 1.內(nèi)包裝工藝流程 電池裝入內(nèi)包裝內(nèi)，要被內(nèi)包裝完全包裹，避免在包裝中發(fā)生外短路（包括與同一包裝中任何可能引起電池短路的導體接觸） 。 內(nèi)包裝成型工藝流程：卷筒塑料片向前輸送→薄片加熱軟化，在模具內(nèi)用壓縮空氣壓制或用抽真空吸制成泡罩→用自動上料機構(gòu)充填產(chǎn)品→檢驗泡罩成型質(zhì)量和充填是否合格→卷筒襯底材料覆蓋在已充填好的產(chǎn)品的泡罩上→用板式或者輥式熱封器將泡罩和襯底封合在一起→在襯底背面打印號碼和日期等信息→切邊→形成內(nèi)包裝件。 2.裝箱、封箱 質(zhì)量檢測之后，將內(nèi)包裝件按要求整齊裝入中包裝中。再按流通需要將中包裝裝入瓦楞紙箱中在抽樣檢測之后，用兩條寬25mm、長120mm的聚丙烯壓敏膠帶，在適當位置將箱蓋貼牢。 五、 包裝件檢測 電池包裝件的檢驗分為出廠檢驗和型式檢驗。出廠檢驗項目有包裝方法、隨箱文件。檢驗時不需要逐個檢驗，而是從整批包裝件中抽取一批樣本，根據(jù)對樣本的檢測的結(jié)果，判斷這批產(chǎn)品是否合格。出廠檢驗采用GB2828“逐批檢查記數(shù)抽樣程度及抽樣表”中正常檢查一次抽樣方案。型式檢驗是在設計定型的新產(chǎn)品試銷之前進行。檢驗項目有跌落、斜面沖擊、橫木撞擊等。型式檢驗采用GB2829進行周期檢查 。 六、 填寫工藝 包裝綜合工藝卡片： (工廠名稱) 包裝工藝 過程卡片 產(chǎn)品名稱及型號 第頁 圓柱形鋰-二氧化錳電池 包裝 共頁 工序 工步 工序內(nèi)容 生產(chǎn)品車間 包裝材料 包裝設備 工藝裝備 技術(shù)等級 時間定額（min） 1 1 2 3 4 5 調(diào)試、準備包裝設備 環(huán)境條件控制 驗收電池 驗收包裝材料 PVC塑料薄膜 紙板 瓦楞紙板 2 1 2 3 4 5 6 7 8 泡罩成型 充填 檢測 蓋襯底 熱封 打印 切邊 裝盒 PVC塑料薄膜 紙板 瓦楞紙板 泡罩包裝機 3 檢驗內(nèi)包裝、中包裝的質(zhì)量 紙箱堆碼試驗儀 跌落測試儀 沖擊試驗機 4 1 2 3 將中包裝裝入瓦楞紙箱中 封箱 打印生產(chǎn)日期 PP壓敏膠帶 B*L=25*120mm 膠帶切斷器 打印機 5 裝瓦楞托盤 托盤、叉車 6 入庫、堆碼 叉車 堆碼機 7 檢驗 按批量對包裝方法、 封箱質(zhì)量等項目進行抽檢 紙箱堆碼試驗儀 跌落測試儀 沖擊試驗機 包裝工序卡片： 包裝工序卡片 調(diào)試、準備包裝設備 環(huán)境條件控制 驗收電池 驗收包裝材料 產(chǎn)品名稱 產(chǎn)品型號 第1頁 生產(chǎn)內(nèi)車間 生產(chǎn)工段 共7頁 工序號 1 工序名稱 驗收 設備編號 設備名稱 包裝材料與容器 電池、紙盒 工序號 驗收 工藝設備 時間定額（min） 編號 名稱 工藝時間 輔助時間 其它時間 驗收 10 3 2 編制 核準 包裝工序卡片 泡罩成型 充填 檢測 蓋襯底 熱封打印 切邊 裝盒 產(chǎn)品名稱 產(chǎn)品型號 第2頁 生產(chǎn)內(nèi)車間 生產(chǎn)工段 共7頁 工序號 2 工序名稱 泡罩成型 設備編號 設備名稱 泡罩包裝機 打印設備 切邊機 包裝材料與容器 電池、塑料片材、熱封涂層、印刷油墨、紙板襯底 工序號 泡罩成型 工藝設備 時間定額（min） 編號 名稱 工藝時間 輔助時間 其它時間 泡罩成型 2 3 2 編制 核準 包裝工序卡片 檢驗內(nèi)包裝、中包裝的質(zhì)量 產(chǎn)品名稱 產(chǎn)品型號 第3頁 生產(chǎn)內(nèi)車間 生產(chǎn)工段 共7頁 工序號 3 工序名稱 檢驗 設備編號 設備名稱 紙箱堆碼試驗儀 跌落測試儀 沖擊試驗機 包裝材料與容器 泡罩包裝、中包裝紙盒 工序號 檢驗 工藝設備 時間定額（min） 編號 名稱 工藝時間 輔助時間 其它時間 驗收 10 5 8 編制 核準 包裝工序卡片 將中包裝裝入瓦楞紙箱中 封箱 打印生產(chǎn)日期 產(chǎn)品名稱 產(chǎn)品型號 第4頁 生產(chǎn)內(nèi)車間 生產(chǎn)工段 共7頁 工序號 4 工序名稱 封箱、打碼 設備編號 設備名稱 膠帶切斷器 打印機 包裝材料與容器 中包裝紙盒、瓦楞紙箱、壓敏膠帶 工序號 封箱、打碼 工藝設備 時間定額（min） 編號 名稱 工藝時間 輔助時間 其它時間 封箱、打碼 10 20 8 編制 核準 包裝工序卡片 裝瓦楞托盤 產(chǎn)品名稱 產(chǎn)品型號 第5頁 生產(chǎn)內(nèi)車間 生產(chǎn)工段 共7頁 工序號 5 工序名稱 堆碼 設備編號 設備名稱 托盤、叉車 包裝材料與容器 外包裝紙箱 工序號 堆碼 工藝設備 時間定額（min） 編號 名稱 工藝時間 輔助時間 其它時間 堆碼 5 15 5 編制 核準 包裝工序卡片 入庫、堆碼 產(chǎn)品名稱 產(chǎn)品型號 第6頁 生產(chǎn)內(nèi)車間 生產(chǎn)工段 共7頁 工序號 6 工序名稱 入庫、堆碼 設備編號 設備名稱 叉車、堆碼機 包裝材料與容器 中包裝紙盒、瓦楞紙箱、壓敏膠帶 工序號 入庫、堆碼 工藝設備 時間定額（min） 編號 名稱 工藝時間 輔助時間 其它時間 入庫、堆碼 10 10 5 編制 核準 包裝工序卡片 檢驗 按批量對包裝方法、封箱質(zhì)量等項目進行抽檢 產(chǎn)品名稱 產(chǎn)品型號 第7頁 生產(chǎn)內(nèi)車間 生產(chǎn)工段 共7頁 工序號 7 工序名稱 抽檢 設備編號 設備名稱 紙箱堆碼試驗儀 跌落測試儀 沖擊試驗機 包裝材料與容器 外包裝箱、托盤 工序號 抽檢 工藝設備 時間定額（min） 編號 名稱 工藝時間 輔助時間 其它時間 抽檢 20 5 5 編制 核準 .