CN107086276A - 一种用于蓄电池的包装材料及含有该材料的蓄电池 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于蓄电池的包装材料和含有该材料的蓄电池，包装材料包括复合膜材料和导电集流体材料；复合膜材料从外向内依次包括以下迭层结构：保护层、第一胶粘剂层、阻隔层、第二胶粘剂层及热封层；保护层，用于保护阻隔层和热封层；第一胶粘剂层，用于黏合保护层和阻隔层；阻隔层，用于为蓄电池阻隔水分渗透和空气；第二胶粘剂层，用于黏合阻隔层和热封层；热封层，用于与蓄电池的电解液接触，用以提高蓄电池的耐电解液性。本发明采用不导电的阻隔层和导电集流体材料层的新型结构，一方面提高了电池的安全性，另一方面由于省去了极耳结构，还有利于电池的成组组装，降低成组成本并提高电池的可靠性。
Description
技术领域
本发明涉及软包蓄电池外包装膜技术领域，尤其涉及一种用于蓄电池的包装材料及含有该材料的蓄电池。
背景技术
软包锂电池具有厚度薄、重量轻、安全性好等优点，广泛应用于各种移动设备、电动汽车、电动工具等领域。
锂离子电池一般使用铝塑膜作为外壳，铝塑膜通常由六层材料复合而成，从外向内依次为保护层、尼龙层、胶粘剂层、铝箔层、胶粘剂层和最内侧的CPP层六层复合而成，它们的总厚度在80～150μm之间。铝塑膜最外层的保护层需具有极佳的韧性和耐高温性能，尼龙层具有良好的防磨损、防破损功能，中间的铝箔层起阻隔空气、水分的功能，胶粘剂层起到粘合各层的作用，而最内侧的CPP层则起到隔绝电解液腐蚀、融合封口的作用。然而，由于铝箔层具有导电性，当CPP层发生腐蚀或破损时，容易导致电池短路。此外，现有的软包电池结构还包含极耳，成组连接比较复杂，给工程化应用带来了体积增大，体积比能量降低的缺陷。
针对上述问题，专利CN 103560213 B提供了一种由基材层、接着层、铝箔层、防蚀层、贴合层和内层一起构成从最外层至最内层的铝塑膜迭层结构，其中，防蚀层可有效防止铝箔腐蚀和电池短路，但是由于该结构仍采用铝箔层，在电池发生破损或划伤时，仍存在电池短路的问题。
发明内容
本发明的目的在于解决现有铝塑膜复合材料因破损易短路和软包锂电池组成复杂的技术问题，提供了一种用于蓄电池的包装材料，该软包电池包装材料，通过采用不导电的阻隔层材料替代导电的铝，有效规避了电池的短路风险，同时采用导电面集流体的巧妙设计，省去了极耳结构，使软包蓄电池的成组更加简单高效。总之，本发明提出了一种安全性好、实用性强的包装材料，其在软包电池中具有广泛的应用前景。
为实现上述目的，一方面，本发明提供了一种用于蓄电池的包装材料，其特征在于，所述包装材料包括复合膜材料和导电集流体材料；所述复合膜材料从外向内依次包括以下迭层结构：保护层、第一胶粘剂层、阻隔层、第二胶粘剂层及热封层；其中，
所述保护层，用于保护所述阻隔层和所述热封层；
所述第一胶粘剂层，用于黏合所述保护层和所述阻隔层；
所述阻隔箔层，用于为所述蓄电池阻隔水分渗透和空气；
所述第二胶粘剂层，用于黏合所述阻隔层和所述热封层；
所述热封层，用于与蓄电池的电解液接触，用以提高蓄电池的耐电解液性。
优选地，所述保护层的厚度为10～50μm。
优选地，所述第一胶粘剂层和所述第二胶粘剂层为聚氨酯胶粘剂层或环氧树脂层。
优选地，所述阻隔层为能阻隔水和空气的无机膜层、有机膜层或金属层。
进一步优选地，所述阻隔层不导电。
优选地，所述阻隔层厚度为10～200μm。
进一步优选地，所述阻隔层厚度为20～100μm
优选地，所述热封层厚度为10～60μm。
优选地，所述导电集流体材料为金属铝、镍、钛、不锈钢、碳布或银。
为实现上述目的，另一方面，本发明提供了一种蓄电池，所述蓄电池含有第一方面所述的包装材料。
相对于现有技术，本专利提供了的软包电包装材料，通过采用不导电的阻隔层材料替代导电的铝，有效规避了电池的短路风险，同时采用导电面集流体的巧妙设计，省去了极耳结构，使软包蓄电池的成组更加简单高效。总之，本发明提出了一种安全性好、实用性强的铝塑膜包装材料，其在软包电池中具有广泛的应用前景。
附图说明
以下，结合附图来详细说明本发明的实施方案，其中：
图1为本发明实施例提供的用于蓄电池的包装材料的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的复合膜材料的结构示意图。
具体实施方式
下面通过附图和具体的实施例，对本发明进行进一步的说明，但应当理解为这些实施例仅仅是用于更详细说明之用，而不应理解为用以任何形式限制本发明，即并不意于限制本发明的保护范围。
本部分对本发明实验中所使用到的材料以及试验方法进行一般性的描述。虽然为实现本发明目的所使用的许多材料和操作方法是本领域公知的，但是本发明仍然在此作尽可能详细描述。本领域技术人员清楚，在上下文中，如果未特别说明，本发明所用材料和操作方法是本领域公知的。
当本发明实施例提及“第一”、“第二”等序数词时，除非根据上下文其确实表达顺序之意，应当理解为仅仅起区分的作用。
图1为本发明实施例提供的用于蓄电池的包装材料的结构示意图，图2为本发明实施例提供的复合膜材料的结构示意图。
如图1所示，本发明提供的用于蓄电池的包装材料，包括复合膜材料1和导电集流体材料2，其中，如图2所示，复合膜材料1从外向内依次包括以下迭层结构：保护层3、第一胶粘剂层4、阻隔层5、第二胶粘剂层6及热封层7；其中，
所述保护层3，用于保护所述阻隔层5和所述热封层7；
所述第一胶粘剂层4，用于黏合所述保护层3和所述阻隔层5；
所述阻隔层5，用于为所述蓄电池阻隔水分渗透和空气；
所述第二胶粘剂层6，用于黏合所述阻隔层5和所述热封层7；
所述热封层7，用于与蓄电池的电解液接触，用以提高蓄电池的耐电解液性。
在一个示例中，所述保护层3为单层或多层的耐热性树脂薄膜。为适合采用冷冲压成型的外层材料，可优选选择聚酰胺树脂或聚酯树脂的延伸薄膜或未拉伸膜。因为保护层3的主要作用是保护阻隔层5和热封层7等中间迭层材料，因此，保护层3的厚度，优选选择介于10～50μm。这是因为，当保护层3的厚度小于10μm的时候，在复合膜材料1冷冲压成型时，有延伸率不足及绝缘性降低的缺点，将导致所述复合膜材料1成型不良。此外，现有技术的铝塑膜复合材料，皆应用在轻薄化的蓄电池上，没有需求使用厚度超过50μm的保护层3。
另外，还需要指出的是，保护层3还可以用于印刷标注文字，因此，需要所述保护层3具有优异的印刷性。
在实际应用中，第一胶粘剂层4和第二胶粘剂层6均为但不限于聚氨酯胶粘剂层或环氧树脂层，以便分别黏合保护层3和阻隔层5，阻隔层5和热封层7.
蓄电池的循环寿命，与大气环境中的湿度息息相关，空气中的分水有透过作用，水分会直接影响电池循环寿命。因此，复合膜材料1的各复合层的隔离性能极为重要，其中，阻隔层5为蓄电池阻隔水分渗透和空气的关键性迭层构件。为使得氧化铝箔层5具备优异的阻隔水分和空气性能的条件，其厚度优选为10～200μm，较佳为20～100μm。
在实际应用中，阻隔层5为能阻隔水和空气的无机膜层、有机膜层或金属层，可以为导电材料，也可以为不导电材料。较佳的，为提高了软包蓄电池的安全性，隔离层5选择不导电的材料来代替传统导电金属铝箔，比如采用氧化铝箔层作为阻隔层。
在另一个示例中，热封层7为单层或多层热塑性树脂薄膜。优选为聚烯烃类聚合物或聚烯烃类共聚合物薄膜，较佳为：聚丙烯、聚乙烯、顺丁烯二酸改质聚丙烯、乙烯-丙烯酸酯共聚物、或含离子键的聚合物树脂等未延伸薄膜。因为热封层7的主要作用是用于与蓄电池的电解液接触，且需具有热封性，用以提高对蓄电池耐电解液性。因此，优选地，热封层7的厚度为10～60μm。这是因为，蓄电池使用厚度小于10μm的热封层7时，有热封性不足的缺点，将导致蓄电池的电性能不良，而且，现有技术的铝塑膜，皆应用在轻薄化的蓄电池上，没有需求使用厚度超过60μm的热封层7。
在又一个示例中，导电集流体材料2采用金属铝、镍、钛、不锈钢、碳布或银。其作用是直接作为蓄电池的集流体代替极耳，这样可以直接通过电池间的堆叠组装电池模块，免去了极耳结构电池间的额外连接部件。
本发明提供了一种蓄电池，所述蓄电池含有上面描述的的包装材料。
下面以锂电池代替蓄电池举例说明本发明提供的包装材料的制备过程。
一种用于蓄电池的包装材料，包括由外向内的结构依次设置为：耐热性树脂薄膜保护层、聚氨酯胶粘剂层、氧化铝箔层、聚氨酯胶粘剂层、热塑性树脂薄膜热封层和金属集流体材料层。
上述铝塑膜包装材料的制备过程，及其他相关信息如下实施例所述：
实施例1
将氧化铝箔层的一面通过聚氨酯胶粘剂层与耐热性树脂薄膜保护层复合、之后在另一面通过聚氨酯胶粘剂层与热塑性树脂薄膜热封层干式复合，最后将不锈钢箔片导电集流体与热封层进行复合，所述耐热性树脂薄膜保护层为聚酰胺树脂，其厚度为20μm，氧化铝箔层的厚度为25μm，热塑性树脂薄膜热封层为流延聚丙烯(CPP)，其厚度为30μm，两面所用聚氨酯胶粘剂层的厚度均为5μm，不锈钢箔片厚度为30μm。
实施实例2：
将氧化铝箔层一面通过聚氨酯胶粘剂层与耐热性树脂薄膜保护层复合、之后在另一面通过聚氨酯胶粘剂层与热封层干式复合，最后将金属镍箔导电集流体与热封层进行复合，所述耐热性树脂薄膜保护层为聚酯树脂，其厚度为15μm，氧化铝箔层的厚度为25μm，热封层为流延聚丙烯(CPP)，其厚度为30μm，两面所用的聚氨酯胶粘剂层的厚度均为5μm，金属镍箔导电集流体材料层厚度为25μm。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
本发明提出的蓄电池包装材料，采用不导电阻隔层和导电集流体材料层的新型结构，一方面提高了电池的安全性，另一方面由于省去了极耳结构，还有利于电池的成组组装，降低成组成本并提高电池的可靠性，具有实用性强、安全性高和性能优越等突出优点。
尽管本发明已进行了一定程度的描述，明显地，在不脱离本发明的精神和范围的条件下，可进行各个条件的适当变化。可以理解，本发明不限于所述实施方案，而归于权利要求的范围，其包括所述每个因素的等同替换。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种用于蓄电池的包装材料，其特征在于，所述包装材料包括复合膜材料和导电集流体材料；所述复合膜材料从外向内依次包括以下迭层结构：保护层、第一胶粘剂层、阻隔层、第二胶粘剂层及热封层；其中，
所述保护层，用于保护所述阻隔层和所述热封层；
所述第一胶粘剂层，用于黏合所述保护层和所述阻隔层；
所述阻隔层，用于为所述蓄电池阻隔水分渗透和空气；
所述第二胶粘剂层，用于黏合所述阻隔层和所述热封层；
所述热封层，用于与蓄电池的电解液接触，用以提高蓄电池的耐电解液性。
2.根据权利要求1所述的包装材料，其特征在于，所述保护层的厚度为10～50μm。
3.根据权利要求1所述的包装材料，其特征在于，所述第一胶粘剂层和所述第二胶粘剂层为聚氨酯胶粘剂层或环氧树脂层。
4.根据权利要求1所述的包装材料，其特征在于，所述阻隔层为能阻隔水和空气的无机膜层、有机膜层或金属层。
5.根据权利要求4所述的包装材料，其特征在于，所述阻隔层不导电。
6.根据权利要求1所述的包装材料，其特征在于，所述阻隔层厚度为10～200μm。
7.根据权利要求6所述的包装材料，其特征在于，阻隔层厚度为20～100μm。
8.根据权利要求1所述的包装材料，其特征在于，所述热封层厚度为10～60μm。
9.根据权利要求1所述的包装材料，其特征在于，所述导电集流体材料为金属铝、镍、钛、不锈钢、碳布或银。
10.一种蓄电池，其特征在于，所述蓄电池含有权利要求1～9任一项权利要求所述的包装材料。
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| CN113904044A (zh) * | 2021-09-30 | 2022-01-07 | 珠海冠宇电池股份有限公司 | 电池和电子装置 |
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| CN101992570A (zh) * | 2010-08-26 | 2011-03-30 | 昆山永翔光电科技有限公司 | 锂电池封装铝塑膜 |
| CN103213364A (zh) * | 2013-03-28 | 2013-07-24 | 江苏中金玛泰医药包装有限公司 | 全塑型锂电池用复合膜 |
| CN105390628A (zh) * | 2015-10-28 | 2016-03-09 | 广东烛光新能源科技有限公司 | 一种电化学电池及其制备方法 |
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2017
- 2017-04-25 CN CN201710278898.2A patent/CN107086276A/zh active Pending
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