CN107316972A - 应用于锂离子电池的导电极耳胶及阻燃导电极耳胶组件 - Google Patents

应用于锂离子电池的导电极耳胶及阻燃导电极耳胶组件 Download PDF

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Abstract

应用于锂离子电池的导电极耳胶及阻燃导电极耳胶组件，它涉及一种导电极耳胶及导电极耳胶组件。软包锂离子电池中的电芯易受腐蚀，严重影响软包锂离子电池的使用性能和使用寿命。本产品中导电极耳胶包括基体层和至少一个导电胶层，基体层上设有至少一个导电胶层，基体层包括导电布、至少一个PP层和/或至少一个PE层，导电布、至少一个PP层和/或至少一个PE层之间依次水平并列设置，导电布、至少一个PP层和/或至少一个PE层之间通过至少一个导电胶层相粘接；阻燃导电极耳胶组件包括导电极耳胶和正极耳本体，导电极耳胶包括基体层和至少一个导电胶层，正极耳本体上设有基体层，基体层上设置有至少一个导电胶层。本发明用于锂离子电池。

Description

应用于锂离子电池的导电极耳胶及阻燃导电极耳胶组件
技术领域
本发明具体涉及一种应用于锂离子电池导电极耳胶及阻燃导电极耳胶组件。
背景技术
软包锂离子电池以其比能量高，安全性好，设计灵活等特点，在消费类电子产品领域以及电动汽车领域得到了广泛应用。软包电芯的外包装是铝塑膜，虽然使用铝塑膜可以有效的降低电芯的重量，提高电芯的能量密度，但铝塑膜也容易腐蚀破损，失去对电芯内部的保护作用。
引起电芯腐蚀具备两个短路通道：一是离子短路通道，铝塑膜铝层与阳极发生离子短路；二是电子短路通道，即铝塑膜铝层与阳极发生电子短路，这样导致铝塑膜中的铝层与阳极形成了一个短路的回路，阳极即为电芯负极，处于低电势的部分，一旦与铝接触会通过电导率较高的电解液引起电化学反应。导致铝层的不断被消耗，出现电芯内腐蚀现象。而铝塑膜是由外部的尼龙层、胶水层、铝层、CPP层或PP层复合而成。内部CPP或PP层在封装过程中起到粘合和密封作用，但是CPP或PP层在封装过程中熔融-凝固过程受到热压后容易发生破损，或是产生微观裂缝，电解液渗入这些裂缝后，将会与铝塑膜中的铝层发生直接接触。在于电解液发生直接接触的情况下，铝塑膜中的铝层与负极有电子回路产生时，金属铝层发生插锂反应，形成脆性很高的铝锂合金，形成软包电芯的内腐蚀，最终导致铝层发生破裂，失去对水分的隔绝作用。
发明内容
本发明目的是为了解决软包锂离子电池中的电芯易受腐蚀，严重影响软包锂离子电池的使用性能和使用寿命的问题，进而提供一种应用于锂离子电池导电极耳胶及阻燃导电极耳胶组件。
本发明为解决上述技术问题采取的技术方案是：
应用于锂离子电池的导电极耳胶，它包括基体层和至少一个导电胶层，基体层上设置有至少一个导电胶层。
作为优选，基体层包括导电布、至少一个PP层和/或至少一个PE层，导电布、至少一个PP层和/或至少一个PE层之间依次水平并列设置，导电布、至少一个PP层和/或至少一个PE层之间通过至少一个导电胶层相粘接，当PP层的层数和PE层的层数均为一个时，当导电布靠近PP层设置时，二者之间通过一个导电胶层相粘接；当导电布靠近PE层设置时，二者之间通过一个导电胶层相粘接；当PP层的层数和PE层的层数均为多层时，导电布与其相邻的一个PP层或一个PE层之间设置有一个导电胶层，每两层相邻的PP层之间设置有一个导电胶层，每两层相邻的PE层之间设置有一个导电胶层，与一个PE层相邻的PP层和该PE层之间设置有一个导电胶层。
作为优选，基体层还包括至少一个CPP层，当CPP层的层数为一个时，该层CPP层与其相邻的导电布、PP层或PE层之间设置有一个导电胶层，每两个相邻的CPP层之间设置有一个导电胶层。
作为优选，导电胶层包括导电层和粘接层，导电层与粘接层相连接。
作为优选，导电胶层上还设置有导电组件，导电组件为碳化硅组件。
利用具体实施方式五所述的应用于锂离子电池的导电极耳胶组成的阻燃导电极耳胶组件，它包括导电极耳胶和正极耳本体，导电极耳胶包括基体层和至少一个导电胶层，正极耳本体上设置有基体层，基体层上设置有至少一个导电胶层。
作为优选，基体层包括导电布、至少一个PP层和/或至少一个PE层，导电布、至少一个PP层和/或至少一个PE层之间依次水平并列设置，导电布、至少一个PP层和/或至少一个PE层之间通过至少一个导电胶层相粘接，当PP层的层数和PE层的层数均为一个时，当导电布靠近PP层设置时，二者之间通过一个导电胶层相粘接；当导电布靠近PE层设置时，二者之间通过一个导电胶层相粘接；当PP层的层数和PE层的层数均为多层时，导电布与其相邻的一个PP层或一个PE层之间设置有一个导电胶层，每两层相邻的PP层之间设置有一个导电胶层，每两层相邻的PE层之间设置有一个导电胶层，与一个PE层相邻的PP层和该PE层之间设置有一个导电胶层。
作为优选，基体层还包括至少一个CPP层，当CPP层的层数为一个时，该层CPP层与其相邻的导电布、PP层或PE层之间设置有一个导电胶层，每两个相邻的CPP层之间设置有一个导电胶层。
作为优选，导电胶层包括导电层和粘接层，导电层与粘接层相连接。
作为优选，导电胶层上还设置有导电组件，导电组件为碳化硅组件。
本发明与现有技术相比的有益效果：
1、本发明中的导电极耳胶为一种导电、阻燃、耐腐蚀能力的极耳胶，导电极耳胶应用在软包锂离子电池的正极耳本体上形成耐腐蚀正极耳，使正极耳本体和铝塑膜中的铝层之间有一定的电阻值，但不是完全绝缘。这种状态下能够使铝塑膜中铝层保持较高的电位，而铝层在高电位下处于稳定状态，还能够避免铝层和负极之间发生电化学反应，引起软包电芯内腐蚀，有效提高了软包电池的安全性和使用寿命。
2、本发明结构设计简单且使用方式多种，能够灵活选取操作，导电极耳胶不但能够单独使用在正极耳本体，还能够配合普通胶使用在正极耳本体上，还能够配合有碳化硅组件进行使用。
3、本发明中的基体层的设置方式灵活，导电胶层的设置位置根据基体层结构不同而不同。
4、本发明通过样品的多次试验可知，本发明的电阻率小于0.08GΩ·cm，能够有效确保铝塑膜中铝层保持较高的电位，而铝层在高电位下处于稳定状态，从而最大限度地避免引起软包电芯内腐蚀，有效提高了软包电池的安全性和使用寿命
5、本发明制造成本低廉，易于推广使用。
附图说明
图1为导电极耳胶的第一立体结构示意图，图中基体层1包括导电布1-1和一个PP层1-2；
图2为导电极耳胶的第二立体结构示意图，图中基体层1包括导电布1-1、一个PP层1-2和一个PE层1-3；
图3为图2中A处的放大示意图；
图4为导电极耳胶的第三立体结构装配过程示意图，图中基体层1包括导电布1-1、一个CPP层1-4和两个PP层1-2；
图5为耐腐蚀正极耳的主视结构示意图；
图6为耐腐蚀正极耳与普通极耳胶6之间连接关系的主视结构示意图；
图7为导电组件3、普通极耳胶6和正极耳本体4之间连接关系的主视结构示意图。
具体实施方式
具体实施方式一：结合图1、图2、图3和图4说明本实施方式，本实施方式包括它包括基体层1和至少一个导电胶层2，基体层1上设置有至少一个导电胶层2。
本发明中基体层1与至少一个导电胶层2相复合设置。
本发明用于软包电池正极耳。本发明与铝塑膜铝层之间的电阻在4～10000Ω。
当本发明应用于软包电池中时，负极极耳必须使用绝缘性高的极耳胶，以保证负极与铝塑膜之间处于绝缘状态。
具体实施方式二：结合图1、图2、图3和图4说明本实施方式，本实施方式中基体层1包括导电布1-1、至少一个PP层1-2和/或至少一个PE层1-3，导电布1-1、至少一个PP层1-2和/或至少一个PE层1-3之间依次水平并列设置，导电布1-1、至少一个PP层1-2和/或至少一个PE层1-3之间通过至少一个导电胶层2相粘接，当PP层1-2的层数和PE层1-3的层数均为一个时，当导电布1-1靠近PP层1-2设置时，二者之间通过一个导电胶层2相粘接；当导电布1-1靠近PE层1-3设置时，二者之间通过一个导电胶层2相粘接；当PP层1-2的层数和PE层1-3的层数均为多层时，导电布1-1与其相邻的一个PP层1-2或一个PE层1-3之间设置有一个导电胶层2，每两层相邻的PP层1-2之间设置有一个导电胶层2，每两层相邻的PE层1-3之间设置有一个导电胶层2，与一个PE层1-3相邻的PP层1-2和该PE层1-3之间设置有一个导电胶层2。
本实施方式中导电布1-1、至少一个PP层1-2和/或至少一个PE层1-3之间排列顺序以及设置个人根据不同产品的具体需求进行任意组合。
当PP层1-2的层数和PE层1-3的层数均为一个时，基体层1组成顺序为以下几种：一种为导电布1-1、PP层1-2和PE层1-3依次连接；一种为导电布1-1、PE层1-3和PP层1-2依次连接，此外还有一种为PE层1-3和PP层1-2分别设置在导电布1-1的两侧，导电布1-1与其相接触的PP层1-2之间通过一个导电胶层2相粘接，导电布1-1与其相接触的PE层1-3之间通过一个导电胶层2相粘接。其他组合方式均可。导电胶层2设置在基体层1中各个层结构之间形成的多个缝隙中。其他未提及的内容与具体实施方式一相同。
具体实施方式三：本实施方式为具体实施方式二的进一步限定，基体层1还包括至少一个CPP层1-4，当CPP层1-4的层数为一个时，该层CPP层1-4与其相邻的导电布1-1、PP层1-2或PE层1-3之间设置有一个导电胶层2，每两个相邻的CPP层1-4之间设置有一个导电胶层2。
本实施方式中当CPP层1-4的层数为一个时，该层CPP层1-4与其相邻的导电布1-1、PP层1-2或PE层1-3之间设置有一个导电胶层2指的是当一个CPP层1-4靠近导电布1-1设置时，二者之间设置有一个导电胶层2，当一个CPP层1-4靠近PP层1-2设置时，二者之间设置有一个导电胶层2，当一个CPP层1-4靠近PE层1-3设置时，二者之间设置有一个导电胶层2。
具体实施方式四：本实施方式为具体实施方式一、二或三的进一步限定，导电胶层2包括导电层和粘接层，导电层与粘接层相连接。
本实施方式中的导电胶层2为现有产品，导电胶层2是由导电层和粘接层复合形成的层体，导电层为电解银粉、金属粉末、导电石墨、导电炭黑、导电碳纤维或其他导电材料制成的层体。粘接层为现有普通极耳胶6或其他能够实现粘接的现有产品均可。导电胶层2还能够设置为其他结构形式，导电胶层2结构与专利号2016104739295公开的导电胶相同。导电胶层2包括甲基氢聚硅氧烷100份，导电填料80至100份，稀释剂10-20份，促进剂5至10份，醇类延迟剂1至5份，硅氧烷偶联剂1至5份，份数均为质量份数。其中，促进剂为改性胺类促进剂，为现有产品。
具体实施方式五：本实施方式为具体实施方式四的进一步限定，导电胶层2上还设置有导电组件3，导电组件3为碳化硅组件。导电组件3的设置更加有利于减小铝层和正极之间的电阻值，以达到既不与铝层完全短路，又保护铝层的作用。
具体实施方式六：结合图1至图7说明本实施方式，本实施方式包括导电极耳胶和正极耳本体4，导电极耳胶包括基体层1和至少一个导电胶层2，正极耳本体4上设置有基体层1，基体层1上设置有至少一个导电胶层2。
本发明用于软包电池正极耳。本发明与铝塑膜铝层之间的电阻在4～10000Ω。
当本发明应用于软包电池中时，负极极耳必须使用绝缘性高的极耳胶，以保证负极与铝塑膜之间处于绝缘状态。
具体实施方式七：结合图1、图2和图3说明本实施方式，本实施方式中基体层1包括导电布1-1、至少一个PP层1-2和/或至少一个PE层1-3，导电布1-1、至少一个PP层1-2和/或至少一个PE层1-3之间依次水平并列设置，导电布1-1、至少一个PP层1-2和/或至少一个PE层1-3之间通过至少一个导电胶层2相粘接，当PP层1-2的层数和PE层1-3的层数均为一个时，当导电布1-1靠近PP层1-2设置时，二者之间通过一个导电胶层2相粘接；当导电布1-1靠近PE层1-3设置时，二者之间通过一个导电胶层2相粘接；当PP层1-2的层数和PE层1-3的层数均为多层时，导电布1-1与其相邻的一个PP层1-2或一个PE层1-3之间设置有一个导电胶层2，每两层相邻的PP层1-2之间设置有一个导电胶层2，每两层相邻的PE层1-3之间设置有一个导电胶层2，与一个PE层1-3相邻的PP层1-2和该PE层1-3之间设置有一个导电胶层2。
本实施方式中导电布1-1、至少一个PP层1-2和/或至少一个PE层1-3之间排列顺序以及设置个人根据不同产品的具体需求进行任意组合。
当PP层1-2的层数和PE层1-3的层数均为一个时，基体层1组成顺序为以下几种：一种为导电布1-1、PP层1-2和PE层1-3依次连接；一种为导电布1-1、PE层1-3和PP层1-2依次连接，此外还有一种为PE层1-3和PP层1-2分别设置在导电布1-1的两侧，导电布1-1与其相接触的PP层1-2之间通过一个导电胶层2相粘接，导电布1-1与其相接触的PE层1-3之间通过一个导电胶层2相粘接。其他组合方式均可。其他未提及的内容与具体实施方式六相同。
具体实施方式八：本实施方式为具体实施方式七的进一步限定，基体层1还包括至少一个CPP层1-4，当CPP层1-4的层数为一个时，该层CPP层1-4与其相邻的导电布1-1、PP层1-2或PE层1-3之间设置有一个导电胶层2，每两个相邻的CPP层1-4之间设置有一个导电胶层2。
本实施方式中当CPP层1-4的层数为一个时，该层CPP层1-4与其相邻的导电布1-1、PP层1-2或PE层1-3之间设置有一个导电胶层2指的是当一个CPP层1-4靠近导电布1-1设置时，二者之间设置有一个导电胶层2，当一个CPP层1-4靠近PP层1-2设置时，二者之间设置有一个导电胶层2，当一个CPP层1-4靠近PE层1-3设置时，二者之间设置有一个导电胶层2。
具体实施方式九：本实施方式为具体实施方式六、七或八的进一步限定，导电胶层2包括导电层和粘接层，导电层与粘接层相连接。
本实施方式中的导电胶层2为现有产品，导电胶层2是由导电层和粘接层复合形成的层体，导电层为电解银粉、金属粉末、导电石墨、导电炭黑、导电碳纤维或其他导电材料制成的层体。粘接层为现有普通极耳胶6或其他能够实现粘接的现有产品均可。导电胶层2还能够设置为其他结构形式，导电胶层2结构与专利号2016104739295公开的导电胶相同。导电胶层2包括甲基氢聚硅氧烷100份，导电填料80至100份，稀释剂10-20份，促进剂5至10份，醇类延迟剂1至5份，硅氧烷偶联剂1至5份，份数均为质量份数。其中，促进剂为改性胺类促进剂，为现有产品。
本实施方式中的导电胶层2还可直接配合普通极耳胶6，二者均设置在正极耳本体4上。
具体实施方式十：本实施方式为具体实施方式九的进一步限定，导电胶层2上还设置有导电组件3，导电组件3为碳化硅组件。
本实施方式中的导电组件3的设置更加有利于减小铝层和正极之间的电阻值，以达到既不与铝层完全短路，又保护铝层的作用。导电组件3还能够配合普通极耳胶6进行使用，二者均设置在正极耳本体4上。
本发明的工作原理：
由于封装过程中受到热压的铝塑膜CPP或PP层发生细微破裂不可避免，而金属铝只有在与负极的电位差小于0.2V时才会发生插锂反应，在高电位下较为稳定，所以防止软包电芯内腐蚀最好的方法就是将铝塑膜的电位与正极拉近，避免铝层发生插锂，从而保护铝塑膜。
拉近铝层与正极之间电位最有效的方法是减小铝层和正极之间的电阻值。本发明使用具有一定导电性的极耳胶或在顶封时在极耳胶处添加导电组件。封装完成后，正极耳和铝塑膜的铝层之间保持一定的电阻值，以达到既不与铝层完全短路，又保护铝层的作用。
结合本发明的优点说明一下实施例：
本发明的样品进行多次试验后的结果如下：
实施例一：导电极耳胶5单独使用：
结合图5说明本实施例，本实施例中正极耳本体4的宽度为45mm，导电极耳胶5的宽度12mm，单面厚度0.1mm，检测后电阻率达到80000Ω·cm。封装后导电极耳胶5和铝塑膜内层PP融合后，总厚度达到90μm，封装完成后，检测正极耳本体4与铝塑膜铝层的电阻为200～400Ω。
实施例二：导电极耳胶5与普通极耳胶6混和使用：
结合图6说明本实施例，正极耳本体4的宽度为45mm，普通极耳胶6的宽度12mm，单面厚度0.08mm，导电极耳胶5覆于普通极耳胶6的正中，宽度8mm，厚度0.1mm，经检测电阻率达到30000Ω·cm。封装后导电极耳胶5与普通极耳胶6混和形成的胶体和铝塑膜内层PP融合后，总厚度约100μm，封装完成后，检测正极耳本体4与铝塑膜铝层的电阻为200～400Ω。
实施例三：导电组件3与普通极耳胶6混和使用：
结合图7说明本实施例，正极耳本体4的宽度为45mm，普通极耳胶6的宽度12mm，单面厚度0.08mm，导电组件3为碳化硅组件，碳化硅组件设置在普通极耳胶6上，长度和宽度均8mm，厚度0.1mm，电阻约2000Ω。封装后带有碳化硅组件的普通极耳胶6和铝塑膜内层PP融合后，总厚度约100μm，封装完成后，检测正极耳本体4与铝塑膜铝层的电阻为1000Ω。
以上实施例说明本发明能够将正极耳本体4与铝塑膜铝层之间的电阻控制在4～10000Ω，有效避免铝层和负极之间发生电化学反应，引起软包电芯内腐蚀，有效提高了软包电池的安全性和使用寿命。

Claims (10)

1.应用于锂离子电池的导电极耳胶，其特征在于：它包括基体层(1)和至少一个导电胶层(2)，基体层(1)上设置有至少一个导电胶层(2)。
2.根据权利要求1所述的应用于锂离子电池的导电极耳胶，其特征在于：基体层(1)包括导电布(1-1)、至少一个PP层(1-2)和/或至少一个PE层(1-3)，导电布(1-1)、至少一个PP层(1-2)和/或至少一个PE层(1-3)之间依次水平并列设置，导电布(1-1)、至少一个PP层(1-2)和/或至少一个PE层(1-3)之间通过至少一个导电胶层(2)相粘接，当PP层(1-2)的层数和PE层(1-3)的层数均为一个时，当导电布(1-1)靠近PP层(1-2)设置时，二者之间通过一个导电胶层(2)相粘接；当导电布(1-1)靠近PE层(1-3)设置时，二者之间通过一个导电胶层(2)相粘接；当PP层(1-2)的层数和PE层(1-3)的层数均为多层时，导电布(1-1)与其相邻的一个PP层(1-2)或一个PE层(1-3)之间设置有一个导电胶层(2)，每两层相邻的PP层(1-2)之间设置有一个导电胶层(2)，每两层相邻的PE层(1-3)之间设置有一个导电胶层(2)，与一个PE层(1-3)相邻的PP层(1-2)和该PE层(1-3)之间设置有一个导电胶层(2)。
3.根据权利要求2所述的应用于锂离子电池的导电极耳胶，其特征在于：基体层(1)还包括至少一个CPP层(1-4)，当CPP层(1-4)的层数为一个时，该层CPP层(1-4)与其相邻的导电布(1-1)、PP层(1-2)或PE层(1-3)之间设置有一个导电胶层(2)，每两个相邻的CPP层(1-4)之间设置有一个导电胶层(2)。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的应用于锂离子电池的导电极耳胶，其特征在于：导电胶层(2)包括导电层和粘接层，导电层与粘接层相连接。
5.根据权利要求4所述的应用于锂离子电池的导电极耳胶，其特征在于：导电胶层(2)上还设置有导电组件(3)，导电组件(3)为碳化硅组件。
6.利用权利要求5所述的应用于锂离子电池的导电极耳胶组成的阻燃导电极耳胶组件，其特征在于：它包括导电极耳胶(5)和正极耳本体(4)，导电极耳胶(5)包括基体层(1)和至少一个导电胶层(2)，正极耳本体(4)上设置有基体层(1)，基体层(1)上设置有至少一个导电胶层(2)。
7.根据权利要求6所述的阻燃导电极耳胶组件，其特征在于：基体层(1)包括导电布(1-1)、至少一个PP层(1-2)和/或至少一个PE层(1-3)，导电布(1-1)、至少一个PP层(1-2)和/或至少一个PE层(1-3)之间依次水平并列设置，导电布(1-1)、至少一个PP层(1-2)和/或至少一个PE层(1-3)之间通过至少一个导电胶层(2)相粘接，当PP层(1-2)的层数和PE层(1-3)的层数均为一个时，当导电布(1-1)靠近PP层(1-2)设置时，二者之间通过一个导电胶层(2)相粘接；当导电布(1-1)靠近PE层(1-3)设置时，二者之间通过一个导电胶层(2)相粘接；当PP层(1-2)的层数和PE层(1-3)的层数均为多层时，导电布(1-1)与其相邻的一个PP层(1-2)或一个PE层(1-3)之间设置有一个导电胶层(2)，每两层相邻的PP层(1-2)之间设置有一个导电胶层(2)，每两层相邻的PE层(1-3)之间设置有一个导电胶层(2)，与一个PE层(1-3)相邻的PP层(1-2)和该PE层(1-3)之间设置有一个导电胶层(2)。
8.根据权利要求7所述的阻燃导电极耳胶组件，其特征在于：基体层(1)还包括至少一个CPP层(1-4)，当CPP层(1-4)的层数为一个时，该层CPP层(1-4)与其相邻的导电布(1-1)、PP层(1-2)或PE层(1-3)之间设置有一个导电胶层(2)，每两个相邻的CPP层(1-4)之间设置有一个导电胶层(2)。
9.根据权利要求6至8中任一项所述的阻燃导电极耳胶组件，其特征在于：导电胶层(2)包括导电层和粘接层，导电层与粘接层相连接。
10.根据权利要求9所述的阻燃导电极耳胶组件，其特征在于：导电胶层(2)上还设置有导电组件(3)，导电组件(3)为碳化硅组件。
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