CN102610770A - 软包装锂离子电池及其包装壳 - Google Patents

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陶涛
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Abstract

本发明公开了一种软包装锂离子电池的包装壳，旨在提供一种能够解决软包装锂离子电池涨液、发软，并可以维持长循环寿命的外壳及其组成的软包装锂离子电池。所述包装包括外壳和外壳内层表面涂覆的高分子复合材料层。该材料不仅绝缘，耐高温，电化学性能稳定，不与电解液发生任何副反应，不影响电芯性能，而且能吸收电芯内游离态的电解液，防止游离态电解液在裸电芯表面聚集而形成外观凸起，即所谓的涨液。此外，本发明还公开一种采用该包装壳的锂离子电池。

Description

软包装锂离子电池及其包装壳
技术领域
本发明涉及软包装锂离子二次电池，尤其是一种软包装液态电解液电池的包装壳及其组成的锂离子电池。 
背景技术
锂离子电池是目前世界上最先进的商品化二次电池，随着各种电子产品的发展，锂离子电池的应用范围也越来越广泛，人们对锂离子电池也提出了更高的要求，不但希望锂离子电池具有较强的机械硬度及漂亮的外观，同时还要求锂离子电池具备长循环的能力。 
对于液态电解液的软包装锂离子电池，要维持长循环必须要有一定量的电解液，这些电解液填充完电芯内的有限的孔体积之后，还有大量的电解液只能留在电芯的周围，聚集在一起，形成涨液，涨液不仅严重影响电芯外观，包装壳凹凸不平，而且导致电芯发软，机械硬度差。 
目前往往是在电解液里加入一定量的成膜添加剂来减少循环中电解液的消耗，维持长循环，这样可以适当减少电解液量，还是不能解决涨液的问题，而且成膜添加剂会损失首次充放电效率，损失能量密度，成膜添加剂成本较高，对于广泛应用带来一定的限制。 
发明内容
本发明的目的在于：克服现有技术中的不足之处，提供一种能够解决涨液的软包装锂离子电池的包装壳及能够维持长循环寿命的由该包装壳组成的软包装锂离子电池。 
为了实现上述发明目的，本发明提供技术方案如下： 
一种软包装锂离子电池的包装壳，其包括外壳和涂覆在外壳内表面的高分子复合材料层。所述的高分子复合材料层绝缘、耐高温、电化学性能稳定，不 与电解液发生任何副反应，不影响电芯性能。 
一种带有包装壳的软包装锂离子电池，所述的软包装液态电解液锂离子电由电芯及包装壳组成，所述包装壳包括外壳及其内层表面涂覆高分子复合材料的包装膜，所述的高分子复合材料层绝缘、耐高温、电化学性能稳定，不与电解液发生任何副反应，不影响电芯性能。所述包装壳高分子复合材料内层与电芯紧密接触 
所述外壳为三层结构，外层为外观层，中间层为防水层，内层为封装层。 
所述的包装壳的高分子复合材料层涂在外壳封装层内坑及四周壁上，厚度为0.1～1.0mm。高分子复合材料层小于0.1mm，吸收的电解液量有限，不能达到改善涨液的效果；高分子复合材料层大于1.0mm，锂离子电池的能量密度损失严重。 
所述的包装壳的高分子复合材料层涂在外壳封装层内坑及四周壁上，厚度为0.2～0.5mm。高分子复合材料层小于0.2mm，吸收的电解液量有限，不能达到改善涨液的效果；高分子复合材料层大于0.5mm，锂离子电池的能量密度损失严重。 
所述的高分子复合材料层为多孔结构，呈海绵状分布。易于吸收过量的电解液。 
所述的高分子复合材料层的孔径不超过100um。高分子复合材料层的孔径超过100um容易导致电解液聚集，形成涨液。 
所述的高分子复合材料层的孔隙率为20％～80％。高分子复合材料层孔隙率小于20％，吸收电解液的量有限，不能达到改善涨液的效果；高分子复合材料层孔隙率大于80％，机械硬度不够，电芯容易发软。 
所述的高分子复合材料可以为聚四氟乙烯材料、聚乙烯或聚丙烯材料。成本较低且易于加工。 
本发明达到的以下改善效果： 
本发明包装壳表面涂覆高分子复合材料，当电芯需要维持更长的循环，电芯内部必须注入过量的电解液，这就会导致涨液，而本发明包装壳表面的高分子复合材料层相当于一个暂存电解液装置，由于具备多孔的特征，可以将电芯循环初期过量的电解液吸收，存放在高分子复合材料层内，从而保证电芯不会发软，涨液，而当电芯循环后期时，活性物质孔隙中的电解液逐渐消耗完时，包装壳上高分子复合材料层中的电解液又会被极片、隔离膜吸收出来，继续维持循环，这就大大改善了电芯的循环寿命。 
附图说明
下面结合附图和具体实施方式，对发明及其有益技术效果进行进一步详细说明，其中： 
图1是本发明软包装锂离子二次电池的包装壳示意图； 
具体实施方式
下面结合实施例和说明书附图，对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。 
实施例1 
一种带有包装壳的软包装锂离子二次电池，所述包装壳由外壳1和涂覆在外壳内表面的高分子复合材料层2两部分组成，如图1。所述外壳1为三层结构，外层为外观层，中间层为防水层，内层为封装层，其中外层材料为尼龙层，中间层材料为铝层，内层材料为聚丙烯层。所述高分子复合材料层2为聚四氟乙烯，厚度t为0.1mm，通过机械造孔或化学工艺进行不规则造孔得到多孔高分子复合材料层，孔呈海绵状分布，每个微孔的孔径不超过100um，孔隙率为40％。将电芯装入包装壳内，进行封装，烘烤，注液，活化等工序制备100只电池， 统计涨液比例，电芯涨液5％，进行1000循环测试后，容量损失率20％，如表1。 
实施例2： 
与实施例1不同的是高分子复合材料层2为聚乙烯材料，将电芯装入包装壳内，进行封装，烘烤，注液，活化等工序制备100只电池，统计涨液比例，电芯涨液7％，进行1000循环测试后，容量损失率22％，如表1。 
实施例3： 
与实施例1不同的是高分子复合材料层为聚丙烯材料，将电芯装入包装壳内，进行封装，烘烤，注液，活化等工序制备100只电池，统计涨液比例，电芯涨液6％，进行1000循环测试后，容量损失率22％，如表1。 
实施例4 
与实施例1不同的高分子复合材料层的厚度t为0.5mm，将电芯装入包装壳内，进行封装，烘烤，注液，活化等工序制备100只电池，统计涨液比例，电芯涨液3％，进行1000循环测试后，容量损失率16％，如表1。 
实施例5： 
与实施例2不同的高分子复合材料层的厚度t为0.6mm，将电芯装入包装壳内，进行封装，烘烤，注液，活化等工序制备100只电池，统计涨液比例，电芯涨液3％，进行1000循环测试后，容量损失率16％，如表1。 
实施例6： 
与实施例3不同的高分子复合材料层的厚度t为0.7mm，将电芯装入包装壳内，进行封装，烘烤，注液，活化等工序制备100只电池，统计涨液比例，电芯涨液2％，进行1000循环测试后，容量损失率15％，如表1。 
实施例7： 
与实施例1不同的高分子复合材料层的厚度t为0.9mm，将电芯装入包装壳内，进行封装，烘烤，注液，活化等工序制备100只电池，统计涨液比例，无电芯涨液，进行1000循环测试后，容量损失率10％，如表1。 
实施例8： 
与实施例2不同的高分子复合材料层的厚度t为0.9mm，将电芯装入包装壳内，进行封装，烘烤，注液，活化等工序制备100只电池，统计涨液比例，无电芯涨液，进行1000循环测试后，容量损失率11％，如表1。 
实施例9： 
与实施例3不同的高分子复合材料层的厚度t为1.0mm，将电芯装入包装壳内，进行封装，烘烤，注液，活化等工序制备100只电池，统计涨液比例，无电芯涨液，进行1000循环测试后，容量损失率10％，如表1。 
对比例1： 
采用普通包装壳对电芯进行封装，烘烤，注液，活化等工序制备100只电池，统计涨液比例，电芯100％涨液，进行1000次循环，容量损失率50％，如表1。 
表1 
  实施例   活化后涨液比例   1000次循环后容量损失率
  实施例1   5％   20％
  实施例2   7％   22％
  实施例3   6％   22％
  实施例4   3％   16％
  实施例5   3％   16％
  实施例6   2％   15％
  实施例7   0％   10％
  实施例8   0％   11％
  实施例9   0％   10％
  对比例1   100％   50％
根据上述说明书的揭示和教导，本发明所属领域的技术人员还可以对上述实施方式进行变更和修改。因此，本发明并不局限于上面揭示和描述的具体实 施方式，对本发明的一些修改和变更也应当落入本发明的权利要求的保护范围内。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本发明构成任何限制。 

Claims (9)

1.一种软包装锂离子电池的包装壳，其特征在于：其包括外壳和涂覆在外壳内表面高分子复合材料层。
2.根据权利要求1所述的软包装锂离子电池的包装壳，其特征在于，所述外壳为三层结构，外层为外观层，中间层为防水层，内层为封装层。
3.根据权利要求1所述的软包装锂离子电池的包装壳，其特征在于，所述的高分子复合材料层厚度为0.1～1.0mm。
4.根据权利要求3所述的软包装锂离子电池的包装壳，其特征在于，所述的高分子复合材料层厚度为0.2-0.5mm。
5.根据权利要求1所述的软包装锂离子电池的包装壳，其特征在于，所述的高分子复合材料层为多孔结构，呈海绵状分布。
6.根据权利要求5所述的软包装锂离子电池的包装壳，其特征在于，所述的高分子复合材料层的孔径不超过100um。
7.根据权利要求5所述的软包装锂离子电池的包装壳，其特征在于，所述的高分子复合材料层的孔隙率为20％～80％。
8.所述的高分子复合材料为聚四氟乙烯材料、聚乙烯或聚丙烯材料中的任何一种。
9.一种软包装锂离子电池，其包括电芯和包装壳，其特征在于，所述的包装壳为权利要求1至8任意一项所述的软包装锂离子电池的包装壳，所述包装壳的高分子复合材料层的内层与电芯紧密接触。
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