CN103840097A - 一种锂电池芯软包装膜及电池 - Google Patents

一种锂电池芯软包装膜及电池 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种锂电池芯软包装膜及电池。其中，锂电池芯软包装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。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

一种锂电池芯软包装膜及电池
技术领域
本发明涉及电池领域，特别是涉及一种锂电池芯软包装膜及电池。
背景技术
针对目前金属硬壳（钢壳或铝壳）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，即铝塑膜。这种软包装膜可以膨胀释放压力，从而防止爆炸；且重量轻，能制造出更高容量的锂电池；采用软包装膜的锂电池可以比金属硬壳的锂电池能造出更薄而宽的锂电池，扩大锂电池的使用范围。因此，采用软包装膜的锂电池是锂电池发展的主要方向。
如图1所示，现有技术中，软包装膜通常包括隔离层1、铝箔层2以及封胶层3。但是，这样的软包装膜，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，使铝箔层表面的封胶层与之脱落，分层，从而包装膜失效，电池失效。封胶层3与铝箔层复合时，若采用淋膜或挤出流延复膜或热压成膜等，封胶层与铝箔层间的粘合强度较低，不能满足锂电池芯软包装膜的要求，通常采用胶粘剂进行粘合，而胶粘剂与渗透过封胶层的电解液相接触，会污染电解液，从而使锂电池的性能下降。
由于锂电池现已广泛地应用于手机等便携式电池、蓝牙等小电池和电动工具、电动车等动力电源。因用途不同，采用软包装膜的锂电池对软包装膜的性能和使用寿命要求也不同。需要有长寿命的软包装膜，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。上述软包装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软包装膜。
发明内容
本发明主要解决的技术问题是提供一种锂电池芯软包装膜及电池，能够有效防止电池的腐蚀性液体腐蚀铝箔层，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；且在铝箔与电芯靠近的一面各层均不使用胶粘剂有，避免了电解液的污染，保证电池的性能。
为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种锂电池芯软包装膜，所述锂电池芯软包装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，所述隔离层的厚度在20～30微米之间，所述保护层厚度在0.01～10微米，所述铝箔层的厚度在30～90微米之间，所述封胶层的厚度在30～50微米之间。
其中，所述保护层为金属铬层、热固型聚烯酸层、以及聚偏二氯乙烯层的其中一种或至少两种的组合层。
其中，所述热固型聚烯酸层为热固型聚丙烯酸层。
其中，在所述保护层包括金属铬层时，在金属铬层与封胶层之间设置有乙烯-醋酸乙烯共聚树脂层，厚度在5～20微米之间。
其中，在所述保护层为所述金属铬层、热固型聚烯酸层的组合保护层时，金属铬层靠近所述铝箔层，所述热固型聚烯酸层靠近所述封胶层，所述热固型聚烯酸层为主层。
其中，在所述保护层为所述金属铬层、聚偏二氯乙烯层的组合保护层，所述金属铬层靠近所述铝箔层，所述聚偏二氯乙烯层靠近所述封胶层。
其中，在所述保护层为所述金属铬层、热固型聚烯酸层、聚偏二氯乙烯层的组合保护层时，所述金属铬层靠近所述铝箔层，所述热固型聚烯酸层靠近所述金属铬层，所述聚偏二氯乙烯层靠近所述封胶层。
为解决上述技术问题，本发明采用的另一个技术方案是：提供一种电池，所述电池包括上述的锂电池芯软包装膜和电池芯，通过所述锂电池芯软包装膜包覆所述电池芯，所述锂电池芯软包装膜的封胶层最接近所述电池芯并与电解液接触；其中有两个金属片从电池包装内部引到电池外部。
本发明的有益效果是：区别于现有技术的情况，本发明通过在锂电池芯软包装膜的铝箔层与封胶层之间设置保护层，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，封胶层到铝箔层各层间均不使用胶粘剂，避免电解液的污染，保证了锂电池的性能。
采用不同的材料和结构作为保护层时,除上述保护作用之外,不同的结构还有其它有益效果:
引入热固型聚烯酸，可增加软包装材料的耐冲压性能,使电池生产中可将软包装膜冲压更深的深度；
引入聚偏二氯乙烯：软包装锂电池需要有两个金属片作为正负极引线从包装内部引出到电池外部，电池在使用过程中，可能有大功率放情况，大电流可能引起正负极引线发热，在该处的封胶层在这种情况下可能产生微孔或微脱层，影响电池的使用性能，聚偏二氯乙烯能很好地起到阻止微孔或微脱层产生；
各种组合保护层中，金属铬层起主保护作用，与之匹配的材料为辅助保护作用。
锂电池使用范围的不断扩大，要求不同特性的软包装膜与之相适应。
附图说明
图1是现有技术中锂电池芯软包装膜的结构示意图；
图2是本发明实施方式提供的一种锂电池芯软包装膜的结构示意图；
图3是本发明实施方式提供的另一种锂电池芯软包装膜的结构示意图。
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电池芯软包装膜的结构示意图，本发明实施方式提供的锂电池芯软包装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，隔离层1可以是尼龙层或聚酯层，隔离层1与铝箔层2之间通过胶层（图未显示）贴合在一起。
为了包装膜性能方面考虑，本发明实施方式控制隔离层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，保护层的厚度在0.01～10微米之间，乙烯-醋酸乙烯共聚树脂层5的厚度在5～20微米之间，封胶层3的厚度在30～50微米之间。
其中，保护层4为金属铬层、热固型聚烯酸层以及聚偏二氯乙烯层中的其中一种或至少两种的组合层。比如保护层4可以是金属铬层-热固型聚烯酸层，或金属铬层-聚偏二氯乙烯层；保护层也可以是热固型聚烯酸层-聚偏二氯乙烯层两种材料层组合的组合层；或金属层-热固型聚烯酸层-聚偏二氯乙烯层三种材料层组合的组合层。在各种组合中，只要保护层有金属铬层时，金属铬层总是直接连接在铝箔上，而只要保护层有聚偏二氯乙烯层时，聚偏二氯乙烯层则总是与封胶层相连接。在实际应用中，可以根据锂电池的用途和锂电池的生产需要进行选择组合。
其中，保护层4的厚度控制为0.01～10微米之间，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，比如0.2微米、0.2微米、6微米等等。
其中，热固型聚烯酸层，比如热固型聚丙烯酸层、热固型聚丁烯酸层等等。其中，优选为热固型聚丙烯酸为主要成分层。
在实际应用过程中，可以采用不同分子式分布的热固型塑胶材料或不同类型的热固型塑胶材料进行调配，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，其延伸率为5%～50%。
本发明实施例中可以通过滚涂或涂刷方式将热塑性塑胶材料涂在铝箔层（或铝箔表面已沉积的金属铬层）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。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，能够耐冷冲压。
本发明中的金属铬层可以采用化学沉积方式，控制金属铬层的厚度为纳米级或准纳米级，从而可以达到软包装膜的薄、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软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。
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铝箔层（或铝箔表面已沉积的金属铬层或已固化的聚烯酸层）表面，并将之固化，从而在铝箔层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，从而起到保护层的作用。聚偏二氯乙烯能与金属和塑料进行很好地直接接合，可加强金属与封胶层间的连接，避免使用胶粘剂。聚偏二氯乙烯还能防止电池在大电流放电情况下，正负极引线附近封胶层的微孔或微脱层。
相对于常规的颗粒态聚偏二氯乙烯吹膜或淋膜技术或热压成膜技术，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，无法满足锂电池芯软包装膜的特殊技术要求。
本实施方式提供的锂电池芯软包装膜，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。
在另一个实施方式中，请参阅图3，本发明的锂电池芯软包装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。锂电池芯软包装膜的上述各层的详细描述请参阅图2所示实施方式的描述，在此不再赘述。其中，隔离层1与铝箔层2之间通过胶层（图未显示）贴合在一起。在本实施方式中，采用金属铬层为单保护层时，锂电池芯软包装膜进一步在封胶层3与保护层4之间设置有乙烯-醋酸乙烯共聚树脂层5。
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，铬金属保护层的厚度在0.01～5微米之间，乙烯-醋酸乙烯共聚树脂层5的厚度在5～20微米之间，封胶层3的厚度在30～50微米之间。
在本实施方式中，乙烯-醋酸乙烯共聚树脂层5一方面可以作为封胶使保护层4与封胶层3之间更紧密的贴合，另一方面，因封胶层3比较容易脱落，从而导致锂电池芯软包装膜报废，利用乙烯-醋酸乙烯共聚树脂层5能加强两者的粘结，延长锂电池芯软包装膜的使用寿命。
本发明实施方式提供的锂电池芯软包装膜，可以用于包装便携式电源，如手机电池，也可以用于包装动力车电源，如电动汽车、电动车等锂电池,也可以用于蓝牙等小锂电池。
在本发明实施方式提供的锂电池芯软包装膜的基础上，本发明实施方式进一步提供一种电池，该电池包括上述实施方式中的锂电池芯软包装膜和电池芯，通过锂电池芯软包装膜包覆电池芯，其中，锂电池芯软包装膜的封胶层最接近电池芯并与电解液相接触；其中有两个金属片从电池包装内部引到电池外部。
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)

1.一种锂电池芯软包装膜，其特征在于，所述锂电池芯软包装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。
2.根据权利要求1所述的锂电池芯软包装膜，其特征在于，所述隔离层的厚度在20～30微米之间，所述保护层厚度在0.01～10微米，所述铝箔层的厚度在30～90微米之间，所述封胶层的厚度在30～50微米之间。
3.根据权利要求1所述的锂电池芯软包装膜，其特征在于，所述保护层为金属铬层、热固型聚烯酸层、以及聚偏二氯乙烯层的其中一种或至少两种的组合层。
4.根据权利要求3所述的锂电池芯软包装膜，其特征在于，所述热固型聚烯酸层为热固型聚丙烯酸层。
5.根据权利要求3所述的锂电池芯软包装膜，其特征在于，在所述保护层包括金属铬层时，在所述金属铬层与封胶层之间设置有乙烯-醋酸乙烯共聚树脂层，厚度在5～20微米之间。
6.根据权利要求3所述的锂电池芯软包装膜，其特征在于，在所述保护层为所述金属铬层、热固型聚烯酸层的组合保护层时，金属铬层靠近所述铝箔层，所述热固型聚烯酸层靠近所述封胶层。
7.根据权利要求3所述的锂电池芯软包装膜，其特征在于，在所述保护层为所述金属铬层、聚偏二氯乙烯层的组合保护层，所述金属铬层靠近所述铝箔层，所述聚偏二氯乙烯层靠近所述封胶层。
8.根据权利要求3所述的锂电池芯软包装膜，其特征在于，在所述保护层为所述金属铬层、热固型聚烯酸层、聚偏二氯乙烯层的组合保护层时，所述金属铬层靠近所述铝箔层，所述热固型聚烯酸层靠近所述金属铬层，所述聚偏二氯乙烯层靠近所述封胶层。
9.一种电池，其特征在于，所述电池包括权利要求1-8任一项所述的锂电池芯软包装膜和电池芯，通过所述锂电池芯软包装膜包覆所述电池芯，所述锂电池芯软包装膜的封胶层最接近所述电池芯并与电解液接触，其中有两个金属片从电池包装内部引到电池外部。
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