CN103811685A - 一种锂离子电池软包装用铝塑复合膜及锂离子电池 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种锂离子电池软包装用铝塑复合膜及锂离子电池。其中，铝塑复合膜包括依次设置的隔离层、铝箔层以及封胶层，铝箔层与封胶层之间设置有保护层，其中，保护层为金属铬层、热固型塑胶层以及聚偏二氯乙烯层中的至少两种的组合层。通过上述方式，本发明能够避免电池的腐蚀性液体通过封胶层渗入而腐蚀铝箔层表面，确保铝箔层表面的封胶层不脱落，电池不漏液，提高包装膜的使用寿命；热封层到铝箔层各层间均不用粘合剂，阻止因电解液渗透过热封层面与粘接剂接触而污染电解液、保证电池的性能。

Description

一种锂离子电池软包装用铝塑复合膜及锂离子电池
技术领域
本发明涉及电池领域，特别是涉及一种锂离子电池软包装用铝塑复合膜及锂离子电池。
背景技术
针对目前金属壳包装锂电池在使用过程中易释放气体，压力增大导致爆炸问题，市面上开始推出一种新型的软包装材料，即铝塑复合膜。这种包装材料可以膨胀释放压力，从而防止爆炸。
如图1所示，现有技术中，软包装材料通常包括隔离层1、铝箔层2以及封胶层3。但是，这样的软包装材料，锂电池的腐蚀性液体通常可以通过封胶层3渗入而直接腐蚀铝箔层表面，从而使附着在铝箔层表面的封胶层脱落，包装膜失效，从而电池失效。封胶层一般为聚丙烯，流延或挤出等方式直接淋在铝箔上成膜，其粘接强度较低，不能满足电池的要求，引进粘合剂将聚丙烯膜粘合复合到铝箔上，由于锂离子电池电解是有机溶剂，易渗透过封胶层接触粘接剂，从而电解液受到污染，影响电池的性能。
由于锂电池现已广泛地应用于手机等便携式电池和电动工具、电动车等动力电源。因用途不同，采用铝塑膜的软包装锂电池对铝塑膜的性能和使用寿命要求也不同。需要有长寿命的铝塑膜，即对耐腐蚀性有更高的要求，并在长期使用中保证电池的性能稳定。上述铝塑复合膜的现状制约和限制了锂离子电池的应用和发展，极需解决上述问题的新的铝塑复合膜。
发明内容
本发明主要解决的技术问题是提供一种锂离子电池软包装用铝塑复合膜及锂离子电池，能够有效防止电池的腐蚀性液体腐蚀铝箔层表面，确保铝箔层表面的封胶层不脱落，电池不漏液，提高包装膜的使用寿命，并能保证电池的电解液不受铝塑复合膜材料成分的污染，保证电池的性能稳定。
为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种铝塑复合膜，所述铝塑复合膜包括依次设置的隔离层、铝箔层以及封胶层，所述铝箔层与所述封胶层之间设置有保护层，其中，所述保护层为双重防护结构，采用金属铬层、热固型塑胶层以及聚偏二氯乙烯层中的至少两种的组合层。
其中，所述热固型塑胶层为热固型聚烯酸层，处于所述金属铬层与所述热封层之间；或者处于所述铝箔层与所述聚偏二氯乙烯之间。
其中，所述热固型塑胶层为热固型聚丙烯酸层，处于所述金属铬层与所述热封层之间；或者处于所述铝箔层与所述聚偏二氯乙烯之间。
其中，在所述保护层包括所述金属铬层时，则所述保护层中的金属铬层为连接到铝箔层。
其中，在所述保护层包括所述聚偏二氯乙烯层时，则所述聚偏二氯乙烯层连接到热封层。
其中，所述保护层的厚度在0.01～10微米之间。
其中，所述保护层的厚度在0.1～6微米之间。
其中，所述铝塑复合膜通过冷冲成型或直接成型包覆电池芯。
为解决上述技术问题，本发明采用的另一个技术方案是：提供一种锂离子电池，所述锂离子电池为软包装电池，所述锂离子电池包括上述的铝塑复合膜和电池芯，通过所述铝塑复合膜包覆所述电池芯，所述铝塑复合膜的封胶层最接近所述电池芯及电解液。
本发明的有益效果是：区别于现有技术的情况，本发明通过在铝塑复合膜的铝箔层与封胶层之间设置保护层，并且保护层为金属铬层、热固型塑胶层以及聚偏二氯乙烯层中的至少两种的组合层。通过这样的方式，从而能够避免电池的腐蚀性液体通过封胶层渗入而腐蚀铝箔层，确保铝箔层表面的封胶层不脱落，电池不漏液，提高包装膜的使用寿命，因内层结构不使用粘接剂和所用复合层材料的稳定惰性，能保证电池的电解液不受铝塑复合膜材料成分的污染，保证电池的性能稳定。
其中：保护层中的金属铬层接触铝箔，保护层的热固型塑胶层或聚偏二氯乙烯层接触封胶层。金属铬层起主保护作用，热固型塑胶层或聚偏二氯乙烯层起辅助保护和加强热封层与金属铬层的连接作用，从而起到增强铝塑膜的工艺性能和提高其使用寿命的作用。
其中：保护层为热固型塑胶层与聚偏二氯乙烯层时，热固型塑胶层起主保护作用，聚偏二氯乙烯层起辅助保护和加强与热封层的连接与熔合作用，从而起到增强铝塑膜的工艺性能和提高其使用寿命的作用。
附图说明
图1是现有技术中铝塑复合膜的结构示意图；
图2是本发明实施方式提供的一种锂离子电池软包装用铝塑复合膜的结构示意图。
具体实施方式
请参阅图2，图2是本发明实施方式提供的一种锂离子电池软包装用铝塑复合膜的结构示意图，本发明实施方式提供的铝塑复合膜包括依次设置的隔离层1、铝箔层2以及封胶层3，其中，铝箔层2与封胶层3之间设置有保护层4，其中，保护层4为金属铬层、热固型塑胶层以及聚偏二氯乙烯层中的至少两种的组合层。比如保护层4可以是金属铬层与热固型塑胶层两种材料层组合的组合层，金属铬层靠近铝箔层、或热固型塑胶层与聚偏二氯乙烯层两种材料层组合的组合层，热固型塑胶层靠近铝箔层、或金属铬层与聚偏二氯乙烯层两种材料层组合的组合层，金属铬层靠近铝箔层。在实际应用中，可以根据锂电池的不同用途和需要选择组合。
其中，保护层4的厚度控制为0.01～10微米之间，即大于等于0.01微米至小于等于10微米，比如0.01微米、0.1微米、3微米、8微米等等。优选地，保护层4的厚度控制为0.1～6微米之间，即大于等于0.1微米小于等于6微米，比如0.2微米、0.5微米、6微米等等。
其中，热固型塑胶层为热固型聚烯酸层，比如热固型聚丙烯酸层、热固型聚丁烯酸层及其混合物等等。其中，优选为热固型聚丙烯酸为主体层。
在实际应用过程中，可以采用不同分子式分布的热固型聚烯酸材料或不同类型的热固型聚烯酸材料进行调配，使得该热固型塑胶层达到一种半交联状态，既能满足包装膜的拉伸需求，又不影响包装膜的性能需求。所谓半交联状态是指介于固-塑之间的一种状态，既不完全固化，也不完全塑化。固化交联后具有5%～50%的延伸率。
本发明实施例中，在保护层包括金属铬层时，金属铬层靠如下方式沉积到铝箔表面形成保护层：预先配制一种含铬的溶液，该溶液在没有电的情况下，将铝浸入其中，可以实现金属铬化学沉积到铝箔的表面。通过一种阶梯形溶液池及传动装置，将铝箔从下到上从阶梯形的溶液池中浸润通过，各阶梯形池中的液体从上到下可逐级流入下一级，实现液体与铝箔间的可控的相对运动，从而将金属铬沉积到铝箔表面，形成薄而致密的保护层。
也可以通过喷淋的方式，将上述液体喷淋到铝箔上实现金属铬的沉积到铝箔表面，形成保护层。
本发明的一个实施例中，铝塑复合膜各复合层的流程是：先按下文实施例所述，在铝箔上处理上保护层4，然后在该保护层4一面采用淋膜或挤出复合方式，复合上封胶层聚丙烯3；再用干式复合的方法在铝箔上复合上隔离层1；最后采用熟化工艺使各复合层牢固，分切成所需的各尺寸。
本发明实施例中在保护层4包括热固型塑胶层时，可以通过滚涂或涂刷方式将热固型塑胶如热固型聚烯酸溶液涂在铝箔层表面，并采用快速高温固化技术，将之固化交联在铝箔层上，以作为保护层。或者通过滚涂或涂刷的方式，将该溶液涂在铝箔表面已预先按上述方式附着的金属铬表面，固化交联在金属铬层上起辅助保护和加强与热封层的连接作用。相对于普通热固，本发明的固化方法，可以使得热固型塑胶层在热固后具有一定塑性，延伸率5%～50%，能够耐冷冲压。
本发明中的金属铬层可以采用上述化学沉积方式，控制金属铬层的厚度为纳米级或准纳米级，从而可以达到保护层的薄、致密的性能要求，从而使得本实施例中的有金属铬保护层的包装膜即使在拉伸后也能很好的保护铝箔层表面，并且金属铬作为一种惰性金属，其不会影响电池的制造工艺及其性能。
聚偏二氯乙烯层靠如下方式附着到金属铬层或热固型聚烯酸层：
按上述方法预先将金属铬或热固型聚烯酸附着在铝箔表面。
本发明实施例选取聚偏二氯乙烯胶乳，采用辊涂或涂刷方式，将聚偏二氯乙烯胶乳涂覆在上述铝箔层表面附着的金属铬层或热固型聚烯酸层上面，并将之固化，从而在其表面形成聚偏二氯乙烯薄层，涂覆量控制为2～8g/m2，且在铝箔层表面固化而细致紧密，从而起到辅助保护层的作用。因其性质，又可与热封层具有良好的连接与熔合。
相对于常规的颗粒态聚偏二氯乙烯吹膜或淋膜技术，其形成的聚偏二氯乙烯层都较厚，甚至成为封胶层而非保护层，无法满足铝塑复合膜的防腐性、电芯热封性、冷冲成型性等特殊技术要求。
本实施方式提供的铝塑复合膜，其可以通过冷冲成型或直接成型包覆电池芯。其中，冷冲成型是指在包装膜制备完成后，通过冲压的方式将包装膜冲压成特定形状以用于承载电池芯。比如凹坑状。而直接成型是指将电池芯直接放置在包装膜上，通过包装膜将电池芯包覆。
本发明实施方式提供的铝塑复合膜，在铝塑复合膜的封胶层与铝箔层之间设置有保护层，并且保护层为金属铬层、热固型塑胶层以及聚偏二氯乙烯层中的至少两种的组合层。在现有技术中，由于包装膜的制作工艺要求以及性能限定，对保护层材料的选择成为电池研发过程中的一大难点。本发明申请人经过长期研究确定采用金属铬层、热固型塑胶层以及聚偏二氯乙烯层中的至少两种的组合层作为保护层材料，充分利用不同材料的特性相互配合，从而能够有效避免电池的腐蚀性液体通过封胶层渗入而腐蚀铝箔层，确保铝箔层表面的封胶层不脱落，电池不漏液，提高包装膜的使用寿命，并能保证电池的电解液不受铝塑复合膜材料成分的污染，保证电池的性能稳定。
同时，选择金属铬层、热固型塑胶以及聚偏二氯乙烯层中的至少两种的组合层作为保护层材料，也能适应铝塑复合膜的工艺要求与性能需求。由于双保护层与封胶层连接的部分为热固型塑胶或聚偏二氯乙烯，能够与封胶层很好地熔接，从而可以使封胶层直接淋在该保护层上，而不需要再引入胶水将两者粘连起来。引入胶水对电池的性能存在不利影响。
作为一种优选，本实施方式中控制隔离层1的厚度在20～30微米之间，铝箔层2的厚度在30～90微米之间，封胶层3的厚度在30～50微米之间。铝箔层2与封胶层3之间，有保护层4，厚度在0.01～10微米之间。保护层为两层结构，靠近铝箔为金属铬，靠近封胶层的为热固型塑胶或聚偏二氯乙烯成分。金属铬层为主保护作用、热固型塑胶或聚偏二氯乙烯部分为辅助保护和加强与封胶层3的熔接作用。
作为另一种优选，本实施方式中控制隔离层1的厚度在20～30微米之间，铝箔层2的厚度在30～90微米之间，封胶层3的厚度在30～50微米之间。铝箔层2与封胶层3之间，有保护层4，厚度在0.01～10微米之间。保护层为两层结构，靠近铝箔为热固型塑胶，靠近封胶层的为聚偏二氯乙烯成分。热固型塑胶层起主保护作用，聚偏二氯乙烯部分起辅助保护和与封胶层的熔接。
由于锂电池的用途很广泛，对锂电池的性能要求和寿命要求各不相同，则锂电池在生产中对电芯的包装膜即铝塑膜的要求也不同。采用双结构保护层，能满足不同的性能要求。
如：采用以金属铬层为主保护的多层结构，可以在提高对铝箔的保护的同时，还可以使电池生产过程中对铝塑膜的冷冲压浓度增加，同时避免引入胶粘剂，从而使锂电池的性能更加优良。
再如：锂电池在包装电芯时，还要从电芯中引出两个金属片作为电极。即铝塑膜在封合时，除了正常的封胶层与封胶层的接合热封之外，还要将引出的金属片电极进行包覆热封。锂电池在某些产品或特殊情况下，电池可能会进行大功率放电，电极片发热，引起该局部的热封层熔化，再冷却凝固结合时，易产生封合不良，形成封装不严，影响到电池的性能和使用寿命。在双保护结构中，外层使用半交联固化的聚烯酸或聚偏二氯乙烯时，可有效缓解和阻止所述不良的形成。
本发明实施方式提供的铝塑复合膜，可以用于包装便携式电源，如手机锂电池，也可以用于包装动力电源，如电动汽车、电动车、电动工具等锂电池。
在本发明实施方式提供的锂离子电池软包装用铝塑复合膜的基础上，本发明实施方式进一步提供一种锂离子电池，该锂离子电池包括上述实施方式中的锂离子电池软包装用铝塑复合膜和锂电池芯，通过铝塑复合膜包覆锂电池芯，其中，铝塑复合膜的封胶层最接近电池芯。
其中，本发明实施方式提供的电池可以是锂离子电池、固态锂电池等。
以上所述仅为本发明的实施方式，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (9)

1.一种锂离子电池软包装用铝塑复合膜，其特征在于，所述铝塑复合膜包括依次设置的隔离层、铝箔层以及封胶层，所述铝箔层与所述封胶层之间设置有保护层，其中，所述保护层为金属铬层、热固型塑胶层以及聚偏二氯乙烯层中的至少两种的组合层。
2.根据权利要求1所述的铝塑复合膜，其特征在于，所述热固型塑胶层为热固型聚烯酸层，处于所述金属铬层与所述热封层之间；或者处于所述铝箔层与所述聚偏二氯乙烯之间。
3.根据权利要求2所述的铝塑复合膜，其特征在于，所述热固型塑胶层为热固型聚丙烯酸层，处于所述金属铬层与所述热封层之间；或者处于所述铝箔层与所述聚偏二氯乙烯之间。
4.根据权利要求1所述的铝塑复合膜，其特征在于，在所述保护层包括所述金属铬层时，则所述保护层中的金属铬层为连接到铝箔层。
5.根据权利要求1所述的铝塑复合膜，其特征在于，在所述保护层包括所述聚偏二氯乙烯层时，则所述聚偏二氯乙烯层连接到热封层。
6.根据权利要求1所述的铝塑复合膜，其特征在于，所述保护层的厚度在0.01～10微米之间。
7.根据权利要求6所述的铝塑复合膜，其特征在于，所述保护层的厚度在0.1～6微米之间。
8.根据权利要求1所述的铝塑复合膜，其特征在于，所述铝塑复合膜通过冷冲成型或直接成型包覆电池芯。
9.一种锂离子电池，其特征在于，所述锂离子电池包括权利要求1-8任一项所述的锂离子电池软包装用铝塑复合膜和锂电池芯，通过所述铝塑复合膜包覆所述锂电池芯，所述铝塑复合膜的封胶层最接近所述电池芯并与电解液接触。
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Applicant after: JIANGSU ANBO RUIXIN MATERIAL CO., LTD.

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