鋰離子電池軟包裝材料及使用該材料的鋰離子電池的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型電池領(lǐng)域，具體講，涉及一種鋰離子電池軟包裝材料及使用該材料的鋰離子電池。鋰離子電池軟包裝材料包括由外至內(nèi)依次設(shè)置的阻隔層、中間膠層和密封層，中間膠層和密封層之間設(shè)置有一層聚四氟乙烯薄膜層，從而提高了抗氫氟酸能力，可以更好的抵抗電化學(xué)腐蝕，增強(qiáng)鋰離子電池的使用安全性和增加使用壽命。為進(jìn)一步增加安全性，在包裝袋的內(nèi)表面上至少設(shè)置有一個(gè)向電芯內(nèi)部延伸的限位凸起，限制了裸電芯的運(yùn)動(dòng)，減小了裸電芯對(duì)包袋的沖擊，降低包袋被集流體上的金屬毛刺刺穿的風(fēng)險(xiǎn)，從而有效防止包袋被電化學(xué)腐蝕，避免發(fā)生電解液泄漏和水分滲入的安全事故。
【專利說(shuō)明】
鋰離子電池軟包裝材料及使用該材料的鋰離子電池
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本實(shí)用新型電池領(lǐng)域，具體講，涉及一種鋰離子電池軟包裝材料及使用該材料的 鋰離子電池。
【背景技術(shù)】
[0002] 相關(guān)技術(shù)中，一般采用鋁塑復(fù)合膜作為鋰離子電池軟包裝材料。鋁塑復(fù)合膜的基 本組成是內(nèi)側(cè)的聚丙烯薄膜層、中間的鋁箱層和外側(cè)的尼龍防護(hù)層。鋰離子電池在電芯封 裝時(shí)，電芯周邊可能殘留有毛刺或活性材料顆粒，在抽氣工序中，這些毛刺或顆粒會(huì)刺破內(nèi) 層直至鋁箱層;在電芯封裝過(guò)程中，由于機(jī)械作用或熱封時(shí)過(guò)熔導(dǎo)致鋁塑復(fù)合膜內(nèi)層破損， 進(jìn)而導(dǎo)致鋁箱層直接與電解液接觸，此時(shí)電解液中存在的微量氫氟酸將接觸鋁層造成點(diǎn)狀 腐蝕，失去其阻隔水汽和空氣的功能，導(dǎo)致鋰離子電池鼓脹或漏液等失效。同時(shí)，在正極與 鋁箱層間電勢(shì)差的作用下，鋰離子將通過(guò)受損傷的內(nèi)層插入鋁箱層，形成鋁鋰合金，對(duì)鋁箱 層進(jìn)行電化學(xué)腐蝕，從而加速鋁箱層的腐蝕程度。
[0003] 現(xiàn)有技術(shù)中公開(kāi)了聚酰胺膜/熱固性膠合層/鋁箱/熱固性膠合層/不飽和酸酐改 性聚丙烯薄膜的鋁塑復(fù)合膜具有優(yōu)異的水汽阻隔性、防爆性以及熱封粘結(jié)性，然而對(duì)解決 電化學(xué)腐蝕沒(méi)有明顯效果。現(xiàn)有技術(shù)中還有通過(guò)無(wú)機(jī)氧化物-高分子鍍膜、殼體透明的鋰離 子電池來(lái)提高抗電化學(xué)腐蝕性的技術(shù)公開(kāi)，然而高分子鍍膜雖然可以在一定程度上緩解腐 蝕作用，但也并不能從根本上解決問(wèn)題，特別是鋰離子電池的能量密度越來(lái)越高，使用的包 裝袋也越來(lái)越薄的趨勢(shì)下，腐蝕問(wèn)題就更加嚴(yán)重。有鑒于此，確有必要提供一種更好的抗電 化學(xué)腐蝕的包裝材料。 【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004] 本申請(qǐng)?zhí)峁┝艘环N鋰離子電池軟包裝材料及使用該材料的鋰離子電池，能夠提 高抵抗電化學(xué)腐蝕的性能。
[0005] 本申請(qǐng)的第一方面提供了一種鋰離子電池軟包裝材料，由外至內(nèi)依次設(shè)置的阻隔 層10、中間膠層11和密封層13;在所述中間膠層和密封層之間設(shè)置有一層聚四氟乙烯薄膜 層12。
[0006] 優(yōu)選地，所述聚四氟乙烯薄膜層通過(guò)噴涂或涂布的方式結(jié)合于密封層上。
[0007] 優(yōu)選地，所述聚四氟乙烯薄膜層的厚度不超過(guò)密封層厚度的50%。
[0008] 優(yōu)選地，所述聚四氟乙稀薄膜層與密封層的厚度之和為30~70wii。
[0009] 優(yōu)選地，所述密封層的材質(zhì)為聚對(duì)苯二甲酸乙二酯、聚氯乙烯、聚乙烯或聚丙烯中 的一種或多種。
[0010] 優(yōu)選地，所述阻隔層為耐熱性樹(shù)脂薄膜，選自聚酰胺樹(shù)脂或聚酯樹(shù)脂的延伸薄膜 或未拉伸膜。
[0011]優(yōu)選地，所述中間膠層的材質(zhì)為具有耐電解液性能的熱熔膠。
[0012]優(yōu)選地，所述阻隔層的外側(cè)還設(shè)置有裝飾層14。
[0013] 本申請(qǐng)的第二方面提供了一種鋰離子電池，包括電芯、用于容納電芯的包裝袋和 灌注于包裝袋內(nèi)的電解液，包裝袋采用本發(fā)明的鋰離子電池軟包裝材料。
[0014] 優(yōu)選地，所述包裝袋的內(nèi)表面上至少設(shè)置有一個(gè)向所述電芯內(nèi)部延伸的限位凸起 3〇
[0015] 本申請(qǐng)?zhí)峁┑募夹g(shù)方案可以達(dá)到以下有益效果：
[0016] 本申請(qǐng)所提供的鋰離子電池通過(guò)采用結(jié)合有聚四氟乙烯薄膜層的軟包裝材料，抗 氫氟酸能力明顯提高，可以更好的抵抗電化學(xué)腐蝕，增強(qiáng)鋰離子電池的使用安全性和增加 使用壽命。
[0017] 為進(jìn)一步增加安全性，作為對(duì)包袋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的補(bǔ)充，在包袋長(zhǎng)度方向或?qū)挾确较?上的至少一個(gè)內(nèi)表面上設(shè)置有限位凸起，限制電芯的運(yùn)動(dòng)，減小了電芯對(duì)包袋的沖擊，降低 包袋被集流體上的金屬毛刺刺穿的風(fēng)險(xiǎn)，從而有效防止包袋被電化學(xué)腐蝕，避免發(fā)生電解 液泄漏和水分滲入的安全事故。
[0018] 應(yīng)當(dāng)理解的是，以上的一般描述和后文的細(xì)節(jié)描述僅是示例性的，并不能限制本 申請(qǐng)。
【附圖說(shuō)明】
[0019] 圖1為本申請(qǐng)實(shí)施例一提供的不帶裝飾層的鋰離子電池軟包裝材料的結(jié)構(gòu)示意 圖；
[0020] 圖2為本申請(qǐng)實(shí)施例一提供的帶有裝飾層的鋰離子電池軟包裝材料的結(jié)構(gòu)示意 圖；
[0021] 圖3為本申請(qǐng)實(shí)施例一提供的鋰離子電池的內(nèi)部沿寬度方向設(shè)置凸起結(jié)構(gòu)的示意 圖。
[0022] 圖4為本申請(qǐng)實(shí)施例一提供的鋰離子電池的內(nèi)部沿長(zhǎng)度方向設(shè)置有凸起結(jié)構(gòu)的示 意圖。
[0023] 其中：
[0024] 1-包裝袋；10-阻隔層；11-中間膠層；12-聚四氟乙烯薄膜層；13-密封層；14-裝飾 層；
[0025] 2-電芯；
[0026] 3-限位凸起；
[0027] 4-極耳。
[0028]此處的附圖被并入說(shuō)明書(shū)中并構(gòu)成本說(shuō)明書(shū)的一部分，示出了符合本申請(qǐng)的實(shí)施 例，并與說(shuō)明書(shū)一起用于解釋本申請(qǐng)的原理。
【具體實(shí)施方式】
[0029] 下面通過(guò)具體的實(shí)施例并結(jié)合附圖對(duì)本申請(qǐng)做進(jìn)一步的詳細(xì)描述。文中所述 "前"、"后"、"左"、"右"、"上"、"下"均以附圖中的鋰離子電池軟包裝材料及使用該材料的鋰 離子電池的放置狀態(tài)為參照。
[0030] 如圖1所示，本申請(qǐng)的實(shí)施例一提供了一種鋰離子電池軟包裝材料，該包裝材料由 外至內(nèi)依次包括阻隔層10、中間膠層11、聚四氟乙烯薄膜層12以及密封層13。
[0031] 阻隔層10位于包裝材料的外側(cè)，起到外層防護(hù)的作用，采用單層或多層的耐熱性 樹(shù)脂薄膜，為適合采用冷沖壓成型的外層材料，可選自聚酰胺樹(shù)脂或聚酯樹(shù)脂的延伸薄膜 或未拉伸膜。并且根據(jù)產(chǎn)品外觀需要，還可在阻隔層10的外表面增設(shè)亞光層、染色涂層等 裝飾層14(參見(jiàn)圖2)，增強(qiáng)產(chǎn)品的美觀性。裝飾層14可采用涂料經(jīng)過(guò)凹版涂布方式涂布在阻 隔層10的表面，也可經(jīng)過(guò)擠出涂布的方式涂布在阻隔層10的表面。
[0032] 中間膠層11的材質(zhì)為具有耐電解液性能的熱熔膠，有高粘結(jié)性，能牢固粘結(jié)本發(fā) 明所述阻隔層和密封層，并且有良好的耐電解液性能。
[0033]聚四氟乙烯薄膜層12可采用噴涂或涂布的方式結(jié)合與密封層13上。
[0034] 密封層13位于最內(nèi)側(cè)，直接與電解液以及電芯進(jìn)行接觸，在本實(shí)施例中，密封層13 的材質(zhì)可以選擇聚對(duì)苯二甲酸乙二酯、聚氯乙烯、聚乙烯或聚丙烯等材料。并且聚四氟乙烯 薄膜層12與密封層13的厚度之和為30~70mi，以免因厚度過(guò)薄而影響電池的高溫高濕測(cè)試 通過(guò)比例。
[0035] 如圖3所示，本申請(qǐng)的實(shí)施例二提供了一種鋰離子電池，包括包裝袋1、電芯2以及 電解液（圖中未示出），其中，包裝袋1采用實(shí)施例一中所提供的鋰離子電池軟包裝材料制 成，并且包裝袋1將電芯2以及電解液一并包裹在內(nèi)。包裝袋的內(nèi)表面上設(shè)置有至少一個(gè)向 電芯內(nèi)部延伸的限位凸起3,并進(jìn)一步優(yōu)選設(shè)置于在長(zhǎng)度方向或?qū)挾确较蛏系闹辽僖粋€(gè)內(nèi) 表面上，限位凸起的高度為0.1~0.4mm。在本實(shí)施例中，包裝袋在寬度方向上的一個(gè)內(nèi)表面 上具有兩個(gè)向電芯內(nèi)部延伸突起，突起的高度為〇.2mm。這樣能夠盡可能大的提高鋰離子電 池的能量密度。
[0036] 下面將通過(guò)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)本申請(qǐng)的技術(shù)效果進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
[0037] 實(shí)施例1
[0038] 1.聚四氟乙烯薄膜層在密封層表面的處理
[0039]聚四氟乙烯薄膜層12可采用噴涂或涂布的方式結(jié)合于密封層13上。
[0040] 2.包裝材料的制備
[0041] 包裝材料的制備從外層至內(nèi)層包括阻隔層10、中間膠層11、聚四氟乙烯薄膜層12 以及密封層13。聚四氟乙烯薄膜層12是以凹版涂布方式涂布在密封層13上。所用的阻隔層 10選用尼龍、中間膠層采用常見(jiàn)的粘結(jié)劑。以公知技術(shù)將鈷酸鋰、導(dǎo)電劑、粘結(jié)劑混合制漿， 涂布于鋁箱集流體上，烘干，壓片后裁切得到正極板;將人造石墨、導(dǎo)電劑、粘合劑混合制 漿，涂布于銅箱集流體上，烘干，壓片后裁切得到正極板;在正、負(fù)極板上分別焊接極耳；以 隔膜將正極板與負(fù)極板隔開(kāi)并卷繞制成電池芯;將該電池芯放置在尼龍膜層、中間膠層11、 聚四氟乙烯薄膜層12、密封層13復(fù)合成的包裝袋1中（其中聚四氟乙烯薄膜層12厚度為10y m，密封層13厚度為35wii)，進(jìn)行包裹。
[0042] 沿包裝袋的寬度方向上的內(nèi)表面上設(shè)置一個(gè)向電芯內(nèi)部延伸的限位凸起3,限位 凸起以0.2mm伸出，如圖3所示；也可以沿包裝袋的長(zhǎng)度方向上的內(nèi)表面上設(shè)置一個(gè)向電芯 內(nèi)部延伸的限位凸起3,限位凸起以0.3mm伸出，如圖4所示。在極耳通過(guò)包裝袋1熱封邊的 上、下兩面各放置一片酸改性PP高分子樹(shù)脂層，然后將包裝袋1、極耳4、高分子樹(shù)脂層熱封 結(jié)合，熱封溫度在120~250°C之間；先將電池芯包裝成口袋型，然后將六氟磷酸鋰、碳酸乙 烯酯、防過(guò)充添加劑、阻燃添加劑制成的液態(tài)電解質(zhì)注入口袋型包裝中；經(jīng)過(guò)化成處理后， 將電池進(jìn)行最后一道熱封，制成軟包裝鋰離子電池。
[0043] 實(shí)施例2
[0044]基本同實(shí)施例1，不同的是:其中聚四氟乙烯薄膜層12厚度為20wn，密封層13厚度 為35ym。
[0045] 實(shí)施例3
[0046]基本同實(shí)施例1，不同的是:其中聚四氟乙烯薄膜層12厚度為30wn，密封層13厚度 為35ym。
[0047] 實(shí)施例4
[0048] 基本同實(shí)施例3,不同的是：包裝袋在寬度方向上的兩個(gè)內(nèi)表面上各具有兩個(gè)突 起，突起朝向電芯，突起以〇.2mm伸出。
[0049] 對(duì)比例1
[0050] 將實(shí)施例1中的包裝袋1換成沒(méi)有增加聚四氟乙烯薄膜層12的包裝袋，用上述相同 方法制成軟包裝鋰離子電池。
[0051 ] 對(duì)比例2
[0052]將實(shí)施例1中的包裝袋1換成沒(méi)有增加聚四氟乙烯薄膜層12的包裝袋，包裝袋在寬 度方向上的內(nèi)表面上不設(shè)置突起，用上述相同方法制成軟包裝鋰離子電池。
[0053]取實(shí)施例1-4制得的軟包裝鋰離子電池和對(duì)比例1、對(duì)比例2所制得的軟包裝鋰離 子電池做對(duì)比測(cè)試。其中加速腐蝕試驗(yàn)的做法為:將荷電的鋰離子電池的負(fù)極端子與包裝 膜用金屬導(dǎo)線短接，模擬構(gòu)成電子通道，然后將上述電池放置在40-50°C并且相對(duì)濕度> 90%的環(huán)境下進(jìn)行存儲(chǔ)，定期檢測(cè)電池殼體是否發(fā)生了電化學(xué)腐蝕。高溫高濕和振動(dòng)-真空 模擬均為檢測(cè)殼體密閉性，其中高溫高濕測(cè)試的環(huán)境溫度為65-75°C，環(huán)境相對(duì)濕度為85-95%;振動(dòng)-真空模擬測(cè)試的做法為：先將電池通過(guò)正弦振動(dòng)，再將電池轉(zhuǎn)移到真空度<-90Kpa的環(huán)境中保持6小時(shí)以上，通過(guò)前后重量變化來(lái)判斷是否有漏液或漏氣情況的發(fā)生。
[0054]表 1
[0056]從對(duì)比結(jié)果上看出，本申請(qǐng)所提供的鋰離子電池通過(guò)采用粘結(jié)有聚四氟乙烯薄膜 層的軟包裝材料，抗氫氟酸能力明顯提高，可以更好的抵抗電化學(xué)腐蝕，增強(qiáng)鋰離子電池的 使用安全性和增加使用壽命。為進(jìn)一步增加安全性，作為對(duì)包袋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的補(bǔ)充，在包袋長(zhǎng) 度方向或?qū)挾确较蛏系闹辽僖粋€(gè)內(nèi)表面上具有突起，該突起限制了電芯的運(yùn)動(dòng)，減小了電 芯對(duì)包袋的沖擊，降低包袋被集流體上的金屬毛刺刺穿的風(fēng)險(xiǎn)，從而有效防止包袋被電化 學(xué)腐蝕，避免發(fā)生電解液泄漏和水分滲入的安全事故。
[0057]根據(jù)上述原理，本申請(qǐng)還可以對(duì)上述【具體實(shí)施方式】進(jìn)行適當(dāng)?shù)淖兏托薷摹Ｒ虼耍?本申請(qǐng)并不局限于上面揭示和描述的【具體實(shí)施方式】，對(duì)本申請(qǐng)的一些修改和變更也應(yīng)當(dāng)落 入本申請(qǐng)的權(quán)利要求的保護(hù)范圍內(nèi)。此外，盡管本說(shuō)明書(shū)中使用了一些特定的術(shù)語(yǔ)，但這些 術(shù)語(yǔ)只是為了方便說(shuō)明，并不對(duì)本申請(qǐng)構(gòu)成任何限制。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種鋰離子電池軟包裝材料，其特征在于，所述鋰離子電池軟包裝材料包括由外至 內(nèi)依次設(shè)置的阻隔層（10)、中間膠層(11)和密封層（13);其特征在于，所述中間膠層和密封 層之間設(shè)置有一層聚四氟乙烯薄膜層(12);所述聚四氟乙烯薄膜層通過(guò)噴涂或涂布的方式 結(jié)合于所述密封層上。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋰離子電池軟包裝材料，其特征在于，所述聚四氟乙烯薄膜層 的厚度不超過(guò)所述密封層厚度的50%。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋰離子電池軟包裝材料，其特征在于，所述聚四氟乙烯薄膜層 與所述密封層的厚度之和為30~70μπι。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋰離子電池軟包裝材料，其特征在于，所述密封層的材質(zhì)為聚 對(duì)苯二甲酸乙二酯、聚氯乙烯、聚乙烯或聚丙烯中的一種。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋰離子電池軟包裝材料，其特征在于，所述阻隔層為耐熱性樹(shù) 脂薄膜。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋰離子電池軟包裝材料，其特征在于，所述中間膠層為具有耐 電解液性能的熱熔膠層。7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋰離子電池軟包裝材料，其特征在于，所述阻隔層的外側(cè)還設(shè) 置有裝飾層(14)。8. -種鋰離子電池，包括電芯（2)、用于容納電芯的包裝袋（1)和灌注于包裝袋內(nèi)的電 解液，其特征在于，所述包裝袋采用權(quán)利要求1至7任一項(xiàng)所述的鋰離子電池軟包裝材料。9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的鋰離子電池，其特征在于，所述包裝袋的內(nèi)表面上至少設(shè)置有 一個(gè)向所述電芯內(nèi)部延伸的限位凸起(3)。
【文檔編號(hào)】H01M2/02GK205467718SQ201521134818
【公開(kāi)日】2016年8月17日
【申請(qǐng)日】2015年12月29日
【發(fā)明人】王可飛
【申請(qǐng)人】東莞新能源科技有限公司