CN107534096A - 具有自修复物质的电化学电池用包装材料 - Google Patents

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Abstract

一种具有自修复物质的电化学电池用包装材料，所述包装材料包括：作为最外层的由树脂膜形成的基底层，由金属箔形成的阻挡层，及作为最内层的与阻挡层热粘合的密封剂层。所述基底层、阻挡层和密封剂层逐层层压以形成多层膜。所述密封剂层包含自修复物质。

Description

具有自修复物质的电化学电池用包装材料
技术领域
本发明涉及一种具有自修复物质的电化学电池用包装材料，更具体的是，所涉及的具有自修复物质的电化学电池用包装材料被构造为可自修复当对树脂膜加压成型以提供电极结构存储空间时在树脂膜中产生的微裂隙，并且能够提高产品的可靠性和稳定性。
背景技术
随着移动设备和电力汽车技术的发展，使用二次电池作为能源的需求逐渐增加。在二次电池中，具有高能量密度和高放电电压的锂离子二次电池得到积极研究。根据锂离子二次电池的外形，可将其分类为圆柱形电池、矩形电池和袋状电池。
近年来，随着移动设备的尺寸趋于变得更小，对袋状电池的需求逐渐增加。特别是，对可容易变形、制造成本低和重量轻的袋状电池的兴趣越来越大。
所述袋状电池的结构为：具有正电极、分隔膜和负电极的电极组件安装在由具有树脂层和金属层的层压片形成的袋状电池壳内。
通过依次层压作为最外层的基底层、阻挡层、和作为最内层的热粘合层形成的多层膜用作袋状电池的包装材料。所述热粘合层彼此相对放置，热粘合层的外周部分被热封在一起。对由此形成的电化学电池用包装材料加压成型以提供矩形的存储空间。
然而，传统的电化学电池用包装材料具有的问题是：当对树脂膜加压成型以提供电极结构的存储空间时，在树脂膜中产生微裂隙。其结果是，降低了产品的可靠性和稳定性，并产生绝缘性的破坏和电解质的泄漏。
发明内容
技术问题
针对现有技术中具有的上述问题，本发明的目的是提供一种具有自修复物质的电化学电池用包装材料，所述包装材料被构造为可自修复当对树脂膜加压成型以提供电极结构的存储空间时在树脂膜上产生的微裂隙，并且能够提高产品的可靠性和稳定性。
本发明的另一个目的是提供一种具有高绝缘能力和稳定性并且能够防止电解质泄漏的具有自修复物质的电化学电池用包装材料。
技术方案
为了达到上述目的，提供一种具有自修复物质的电化学电池用包装材料，所述包装材料包括：作为最外层的由树脂膜形成的基底层；由金属箔形成的阻挡层；及作为最内层的与阻挡层热粘合的密封剂层，其中，所述基底层、阻挡层和密封剂层逐层层压以形成多层膜，且所述密封剂层包含自修复物质。
在所述包装材料中，自修复物质可以由异氰酸酯制成，并且其可以相分离状态存储在胶囊中。
在所述包装材料中，异氰酸酯可以选自由甲苯二异氰酸酯(TDI)、异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、六亚甲基二异氰酸酯(HDI)、六亚甲基缩二脲、和六亚甲基三聚体组成的组。
在所述包装材料中，所述胶囊可由选自聚脲甲醛(PUF)、聚氨酯(PU)和环氧胺的物质制成。
在所述包装材料中，所述胶囊可通过乳化、逐层制造、凝聚或内部相分离制造。
在所述包装材料中，基于密封剂层的总重量，自修复物质的含量可以是0.01重量％至10重量％。
在所述包装材料中，所述密封剂层可由选自聚丙烯和聚乙烯的物质制成。
在所述包装材料中，所述密封剂层可包括表层和位于所述表层之间的均质层，并且自修复物质包含在至少一个表层中。
在所述包装材料中，所述表层可由选自聚丙烯和聚乙烯的物质制成。
有益效果
根据本发明，所述自修复物质包含在密封剂层中。因此，当加压成型树脂膜以提供电极结构的存储空间时，可以实现对所述树脂膜上产生的微裂隙自修复的效果，从而提高产品的可靠性和稳定性。此外，可以实现提高产品的绝缘能力和稳定性以及防止电解质泄漏的效果。
附图描述
图1是阐明根据本发明第一实施方式的具有自修复物质的电化学电池用包装材料的结构的截面图。
图2是阐明根据本发明第二实施方式的具有自修复物质的电化学电池用包装材料的结构的截面图。
图3是阐明根据本发明第二实施方式的具有自修复物质的电化学电池用包装材料的另一种结构的截面图。
图4是阐明根据本发明第二实施方式的具有自修复物质的电化学电池用包装材料的再一种结构的截面图。
具体实施方式
现在将参考附图对本发明优选的实施方式进行详细描述。
<第一实施方式>
如图1所示，根据本发明第一实施方式的具有自修复物质的电化学电池用包装材料包括：基底层10，阻挡层20，密封剂层30，用于粘合基底层10、阻挡层20和密封剂层30的多个粘合层40，和自修复物质C。
基底层10由树脂膜形成。基底层10给锂离子电池包装材料赋予高抗刺穿性能(抗针孔性能)、高绝缘性能和高工作性能，且其吸收来自外部施加的冲击。
基底层10优选由诸如拉伸聚酯树脂、拉伸尼龙树脂等树脂膜形成。
所述聚酯树脂的实例包括：聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚萘二甲酸丁二醇酯、聚酯共聚物、和聚碳酸酯。
此外，所述尼龙树脂的实例包括聚酰胺树脂，如尼龙6、尼龙6.6或尼龙6和尼龙6.6的共聚物、尼龙6.10、和尼龙MXD6。
阻挡层20由金属箔形成，并被配置为防止水蒸气从外部渗入锂离子电池中。为了稳定阻挡层20的针孔和加压成型且使得阻挡层20有抗针孔性能，阻挡层20优选由铝合金制成，其厚度为15μm。
铝合金优选包含0.3重量％至9.0重量％的铁。铝合金更优选包含0.7重量％至2.0重量％的铁。如果铝合金包含所述含量的铁，则与不含铁的铝相比，所述铝合金的延展性提高，且抑制在弯曲过程中针孔的产生。
如果在铝合金中铁含量小于0.3重量％，不可能期待防止针孔产生和提高成形性的效果。如果在铝合金中铁含量超过9.0重量％，则降低了铝合金的柔性且破坏铝合金作为包装材料的加压成型性。
密封剂层30设置为包装材料的最内层，且由热粘合性树脂形成，这样彼此相对的包装材料可以通过密封剂层30粘合。不同种类的树脂可以用作密封剂层30，取决于胶贴膜是否插入密封剂层30和正电极胶贴或负电极胶贴之间。
在插入胶贴膜的情况下，优选使用由基于烯烃的树脂或其混合物制成的膜。在不插入胶贴膜的情况下，优选使用由不饱和羧酸接枝改性的酸改性聚烯烃制成的膜。
作为密封剂层30，可以使用由单层或多层的聚丙烯、线性低密度聚乙烯或中密度聚乙烯、或者单层或多层的线性低密度聚乙烯和中密度聚乙烯混合树脂形成的膜。
此外，作为密封剂层30，可以使用任何类型的聚丙烯，例如，无规丙烯、均聚丙烯或嵌段丙烯。
包含低结晶性乙烯-丁烯共聚物、低结晶性丙烯-丁烯共聚物和乙烯-丁烯-丙烯共聚物的聚合物可以被添加到线性低密度聚乙烯和中密度聚乙烯中。此外，防结块剂诸如二氧化硅、沸石或丙烯酸树脂珠以及基于脂肪酸酰胺的滑动剂可以添加到所述树脂中。
密封剂层30包含自修复物质，下文将对其进行描述。
粘合层40是用于将基底层10和阻挡层20强力粘合在一起及将阻挡层20和密封剂层30强力粘合的树脂层。
通过诸如干式层压法、挤出层压法、共挤出层压法或热层压法等粘合方法，粘合层40粘合基底层10和阻挡层20并粘合阻挡层20和密封剂层30。
在粘合是通过干式层压法进行的情况下，可以使用基于聚酯的粘合剂、基于聚乙烯胺的结合剂、基于聚醚的粘合剂、基于氰基丙烯酸酯的粘合剂、基于氨基甲酸酯的结合剂、基于有机钛的粘合剂、基于聚醚型聚氨酯的粘合剂、基于环氧树脂的粘合剂、基于聚酯型聚氨酯的粘合剂、基于酰亚胺的粘合剂、基于异氰酸酯的粘合剂、基于聚烯烃的粘合剂或基于硅的粘合剂。
可以在上述层之间设置其它种类的层。
自修复物质C包含在密封剂层30中，且能够修复在热粘合密封剂层30时在密封剂层30中产生的微裂隙。自修复物质C由异氰酸酯形成且存储在胶囊中。自修复物质C与存在于空气中的水(H2O)反应而固化。
异氰酸酯可以选自由以下物质组成的组：甲苯二异氰酸酯(TDI)、异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、六亚甲基二异氰酸酯(HDI)、六亚甲基缩二脲、和六亚甲基三聚体。
当加压成型包装材料时，随着密封剂层30中产生微裂隙，异氰酸酯胶囊破裂。因此，异氰酸酯与空气相遇并与空气发生反应。当异氰酸酯固化时微裂隙得到修复。
所述胶囊由选自下组物质的物质制成：聚脲甲醛(PUF)、聚氨酯(PU)和环氧胺。此外，所述胶囊通过乳化、逐层制造、凝聚或内部相分离制造。
包含相分离状态的自修复物质C的胶囊位于密封剂层30中，并在密封剂层30产生微裂隙时破裂，从而将自修复物质C释放至外部并修复微裂隙。
基于密封剂层30的总重量，自修复物质C的含量优选为0.01重量％至10重量％，更优选为0.1重量％至3重量％。如果密封剂层30中自修复物质C的含量少于0.01重量％，则难以修复微裂隙。如果密封剂层30中自修复物质C的含量多余10重量％，则密封剂层30的热粘合性能下降。
<第二实施方式>
参考图2，根据本发明第二实施方式的具有自修复物质的电化学电池用包装材料包括：基底层10，阻挡层20，密封剂层30，用于粘合基底层10、阻挡层20和密封剂层30的多个粘合层40，和自修复物质C。
第二实施方式的包装材料与第一实施方式的包装材料的区别在于密封剂层30，而就其它构造而言与第一实施方式的包装材料保持相同。
密封剂层30包括表层31和位于表层31之间的均质层32。表层31由与第一实施方式的密封剂层31相同的材料制成。关于表层31的重复描述将被省略。
如图2所示，表层31放置在均质层32的上面和下面。表层31包含自修复物质C。
图3示出了第二实施方式的变化。如图3所示，仅有与阻挡层20粘合的一个表层31可包含自修复物质C。
图4示出了第二实施方式的另一个变化。如图4所示，仅有放置在最内层的一个表层31可包含自修复物质C。
包含在一个或两个表层31中的自修复物质C用来修复当加压成型包装材料时表层31中产生的微裂隙。
虽然上文中已经描述了本发明的某些优选的实施方式，但本发明不限于这些实施方式。应当理解的是，在不脱离权利要求限定的本发明范围的情况下，可以作出多种变化和修改。

Claims (9)

1.一种具有自修复物质的电化学电池用包装材料，所述包装材料包括：
作为最外层的由树脂膜形成的基底层(10)；
由金属箔形成的阻挡层(20)；及
作为最内层的与阻挡层(20)热粘合的密封剂层(30)，
其中，基底层(10)、阻挡层(20)和密封剂层(30)逐层层压以形成多层膜，且密封剂层(30)包含自修复物质(C)。
2.如权利要求1所述的包装材料，其中，所述自修复物质(C)由异氰酸酯制成，并且以相分离状态存储在胶囊中。
3.如权利要求2所述的包装材料，其中，所述异氰酸酯选自由甲苯二异氰酸酯(TDI)、异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、六亚甲基二异氰酸酯(HDI)、六亚甲基缩二脲、和六亚甲基三聚体组成的组。
4.如权利要求2所述的包装材料，其中，所述胶囊由选自聚脲甲醛(PUF)、聚氨酯(PU)和环氧胺的物质制成。
5.如权利要求2所述的包装材料，其中，所述胶囊通过乳化、逐层制造、凝聚或内部相分离制造。
6.如权利要求1所述的包装材料，其中，相对于密封剂层(30)的总重量，自修复物质(C)的含量为0.01重量％至10重量％。
7.如权利要求1所述的包装材料，其中，密封剂层(30)由选自聚丙烯和聚乙烯的物质制成。
8.如权利要求1-6中任一项所述的包装材料，其中，密封剂层(30)包括表层(31)和位于表层(31)之间的均质层(32)，并且自修复物质(C)包含在至少一个表层(31)中。
9.如权利要求8所述的包装材料，其中，表层(31)由选自聚丙烯和聚乙烯的物质制成。
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