CN102709496A

CN102709496A - 一种软包装锂离子电池

Info

Publication number: CN102709496A
Application number: CN2012100079283A
Authority: CN
Inventors: 陶涛; 莫明亮; 陈杰; 敖文乐
Original assignee: Ningde Amperex Technology Ltd
Current assignee: Ningde Amperex Technology Ltd
Priority date: 2012-01-12
Filing date: 2012-01-12
Publication date: 2012-10-03

Abstract

本发明属于锂离子电池技术领域，尤其涉及一种具有良好循环性能的锂离子电池，包括电芯和封装电芯的包装铝箔，所述电芯至少有一个角位与包装铝箔之间设有具有多孔结构的填充层。相对于现有技术，本发明软包装锂离子电池能够防止跌落时角位破损，当电芯发生跌落时，角位最先受力，设置在电芯角位和包装铝箔角位之间的填充层能够给予一定的缓冲作用，防止角位开裂，增强软包装锂离子电池的封装可靠性；本发明的填充层相可以将电芯循环初期过量的电解液吸收，存放在填充层内，从而保证电芯不会发软，涨液；而在电芯循环后期，活性物质孔隙中的电解液逐渐消耗完，填充层中的电解液又会被极片、隔膜吸收出来，继续维持循环，大大改善了电芯的循环寿命。

Description

一种软包装锂离子电池

技术领域

本发明属于锂离子电池技术领域，尤其涉及一种具有良好循环性能的锂离子电池。

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，不但希望软包装锂离子电池具有可靠的封装性能，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。

封装的可靠性对于软包装锂离子电池非常关键，但是随着电池容量的不断增加，电芯的厚度也越来越厚，这就造成包装铝箔的角位及棱边有很大的弧角。成品电芯的内部为负压状态，没有内部电芯的支撑，包装铝箔的角位及棱边就会塌陷，皱褶，包装铝箔容易破损，造成电解液的泄漏以及由此带来的锂离子电池性能的损失。此外，由于一般来说电芯的容量越大重量也会越大，当电芯因意外情况发生跌落时，电芯的整体重量冲击软包装的角位，也会造成包装铝箔开裂、致使电解液泄漏、电池性能劣化。

对于液态电解液的软包装锂离子电池来说，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，导致包装壳凹凸不平，而且会使电芯发软，机械硬度变差。

为了维持电池的长循环性能，目前一般采用在电解液里加入一定量的成膜添加剂的方法来减少循环中电解液的消耗，从而达到维持长循环的目的。这样虽可以适当减少电解液的用量，但是无法解决涨液的问题，而且成膜添加剂会损失首次充放电效率和能量密度。此外，成膜添加剂成本较高，在一定程度上限制了它的广泛应用。

有鉴于此，确有必要提供一种能够解决涨液问题和、改善封装可靠性同时又具有长循环寿命的软包装锂离子电池。

发明内容

本发明的目的在于：针对现有技术的不足，而提供一种能够解决涨液问题和、改善封装可靠性同时又具有长循环寿命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，包括电芯和封装电芯的包装铝箔，所述电芯至少有一个角位与包装铝箔之间设有具有多孔结构的填充层。填充层设置在电芯的角位和与之对应的包装铝箔的角位之间，既不会损失电芯的能量密度，也能防止包装铝箔的角位塌陷，在意外跌落中，填充层还能起到缓冲作用，放置包装铝箔的破损，改善软包装锂离子电池的封装可靠性；而且填充层还能起到吸液的作用，避免涨液现象的发生，当电芯中的电解液不够时，容纳在填充层中的电解液还可以回到电芯中，从而改善软包装锂离子电池的循环性能。

作为本发明软包装锂离子电池的一种改进，所述电芯至少有一条棱边与包装铝箔之间设有具有多孔结构的填充层，以进一步改善软包装锂离子电池的封装可靠性和循环性能，而且设置在电芯的棱边和包装铝箔对应棱边之间的填充层不会损失电芯的能量密度。

作为本发明软包装锂离子电池的一种改进，所述软包装锂离子电池的厚度至少大于4mm。在厚度大于4mm的软包装锂离子电池中，这些填充层的改善作用更加明显。

作为本发明软包装锂离子电池的一种改进，所述填充层的材质为聚偏氟乙烯、聚乙烯、丁苯橡胶材料中的至少一种。这些材质的填充层不仅绝缘、耐高温，而且电化学性能稳定，不与电解液发生任何副反应，不影响电芯性能，而且具有疏松多孔结构，可以起到吸收包装铝箔内游离态的电解液的作用。此外，这几种材质比较柔软，可以起到缓冲作用。

作为本发明软包装锂离子电池的一种改进，所述填充层的内部结构为相互贯通的孔洞结构，孔洞结构能够存储足够量的电解液。

作为本发明软包装锂离子电池的一种改进，所述填充层的孔隙率为20％～80％。孔隙率在这一范围内的填充层既有一定的机械强度又具有吸液能力。

作为本发明软包装锂离子电池的一种改进，所述填充层的孔径小于等于100um，以能够保证填充层能够有效吸液。

作为本发明软包装锂离子电池的一种改进，所述填充层与电芯紧密接触，以使填充层中吸纳的电解液能够及时补充到电芯内部。

作为本发明软包装锂离子电池的一种改进，所述填充层的形状与电芯角位与包装铝箔角位之间的间隙匹配。

作为本发明软包装锂离子电池的一种改进，所述填充层的形状与电芯棱边与包装铝箔棱边之间的间隙匹配。这样既不会损失电芯的能量密度，同时可以防止跌落时电芯对角位和棱边的冲击。

相对于现有技术，本发明软包装锂离子电池至少具有如下优点：

第一，能够防止跌落时角位破损，当电芯发生跌落时，角位最先受力，设置在电芯角位和包装铝箔角位之间的填充层能够给予一定的缓冲作用，防止角位开裂，增强软包装锂离子电池的封装可靠性；

第二，本发明的填充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，存放在填充层内，从而保证电芯不会发软，涨液；而在电芯循环后期，活性物质孔隙中的电解液逐渐消耗完，填充层中的电解液又会被极片、隔膜吸收出来，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是本发明的剖视图。

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

一种软包装锂离子二次电池，包括电芯1、用于容纳所述电芯1的包装铝箔3以及填充于电芯1的角位和包装铝箔3的角位之间、以及电芯1的棱边和包装铝箔3的棱边之间的填充层2，如图1所示。电芯1的厚度为6.5mm，填充层2的材质为聚偏氟乙烯，通过机械造孔或化学工艺进行不规则造孔得到多孔填充层2，孔呈海绵状分布，每个微孔的孔径不超过100um，孔隙率为40％。分别将填充层2设置在电芯1的角位及棱边，填充层2的形状与电芯1的角位与包装铝箔3的角位之间的间隙以及电芯1的棱边与包装铝箔3的棱边之间的间隙匹配，定型后，将带有填充层2的电芯1装入包装铝箔3中，进行封装，烘烤，注液，活化等工序制备100只电池。

实施例2

与实施例1不同的是填充层2为聚乙烯材料，且填充层2的孔隙率为20％，电芯1的厚度为5mm。

其余同实施例1，这里不再赘述。

实施例3

与实施例1不同的是填充层2为丁苯橡胶，填充层2的孔隙率为80％，电芯1的厚度为7mm。

其余同实施例1，这里不再赘述。

实施例4

与实施例1不同的是填充层2为聚偏氟乙烯与聚乙烯的混合物，填充层2的孔隙率为30％，电芯1的厚度为8mm。

其余同实施例1，这里不再赘述。

实施例5

与实施例1不同的是填充层的孔隙率为为60％，电芯的厚度为6mm。

其余同实施例1，这里不再赘述。

实施例6

与实施例1不同的是填充层的孔隙率为为70％，电芯的厚度为5.5mm。

其余同实施例1，这里不再赘述。

实施例7

与实施例2不同的是填充层的孔隙率为为50％，电芯的厚度为5.5mm。

其余同实施例2，这里不再赘述。

实施例8

与实施例3不同的是填充层的孔隙率为为45％，电芯的厚度为7.5mm。

其余同实施例3，这里不再赘述。

对比例1

不设置填充层，直接对厚为5mm的电芯进行封装，烘烤，注液，活化等工序制备100只电池。

统计比较例1和实施例1至8所得100电池的涨液比例，结果示于表1。

比较例1和实施例1至8中分别取十只电池进行充放电测试，每个电池再经过1000次充放电循环的容量损失率，并统计每一组的平均容量损失率，所得结果示于表1。

由表1可知，与现有技术中的软包装锂离子电池相比，本发明的软包装锂离子电池由于其填充层2具有吸液能力，大大降低了电池的涨液比例；而且由于其填充层2具有缓冲作用，在跌落实验中，包装铝箔3的角位基本不破损，提高了电池的抗摔能力，改善了电池的封装可靠性；另外，由于在电芯1循环后期，活性物质孔隙中的电解液逐渐消耗完时，填充层2中的电解液又会被极片、隔膜吸收出来，继续维持循环，这就大大改善了电芯的循环寿命，本发明的软包装锂离子电池循环1000次后的容量损失率远远低于现有技术中的电池(见表1)。

表1

实施例	活化后涨液比例	1000循环后容量损失率	跌落试验
				实施例1	4％	22％	20次角位未破损
实施例2	3％	20％	20次角位未破损
				实施例3	3％	20％	20次角位未破损
实施例4	4％	21％	20次角位未破损
				实施例5	2％	17％	20次角位未破损
实施例6	0％	15％	20次角位未破损
				实施例7	0％	12％	20次角位未破损
实施例8	4％	20％	20次角位未破损
				对比例1	90％	50％	8次角位裂开

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

1.一种软包装锂离子电池，包括电芯和封装电芯的包装铝箔，其特征在于：所述电芯至少有一个角位与包装铝箔之间设有具有多孔结构的填充层。

2.根据权利要求1所述的软包装锂离子电池，其特征在于：所述电芯至少有一条棱边与包装铝箔之间设有具有多孔结构的填充层。

3.根据权利要求1所述的软包装锂离子电池，其特征在于：所述软包装锂离子电池的厚度大于4mm。

4.根据权利要求1所述的软包装锂离子电池，其特征在于：所述填充层的材质为聚偏氟乙烯、聚乙烯、丁苯橡胶材料中的至少一种。

5.根据权利要求1所述的软包装锂离子电池，其特征在于：所述填充层的内部结构为相互贯通的孔洞结构。

6.根据权利要求5所述的软包装锂离子电池，其特征在于：所述填充层的孔隙率为20％～80％。

7.根据权利要求6所述的软包装锂离子电池，其特征在于：所述填充层的孔径小于等于100um。

8.根据权利要求1所述的软包装锂离子电池，其特征在于：所述填充层与电芯紧密接触。

9.根据权利要求1所述的软包装锂离子电池，其特征在于：所述填充层的形状与电芯角位与包装铝箔角位之间的间隙匹配。

10.根据权利要求2所述的软包装锂离子电池，其特征在于：所述填充层的形状与电芯棱边与包装铝箔棱边之间的间隙匹配。