CN110048034B - 软包电芯铝塑膜防热辐射封装方法及封装结构 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种软包电芯铝塑膜防热辐射封装方法及封装结构，其中，封装方法包括：在铝塑膜PP层预封封口位置下方，涂覆质量羟甲基纤维素钠水溶液,并烘干形成羟甲基纤维素钠涂层，然后按照软包电芯的制作工艺继续完成其他工序。在预封工序中，采用热封封头压合铝塑膜预封封口部分时，高温下的PP端头融合并完成预封，由于羟甲基纤维素钠涂层耐高温的特性，上下两层羟甲基纤维素钠涂层之间形成储气空腔。本发明还提供一种封装结构，在气袋坑和预封封口之间形成防热辐射区。所述羟甲基纤维素钠涂层避免了因热封封头热扩散使两边铝塑膜的内层PP熔合在一起，保证在预充过程中有足够的储气空间，对电池电化学性能的提升有很大帮助。

Description

软包电芯铝塑膜防热辐射封装方法及封装结构
技术领域
本发明涉及锂离子电芯制造技术领域，特别涉及一种软包电芯铝塑膜防热辐射封装方法及封装结构。
背景技术
目前，在软包电芯的制作工序中，一般如下：把电芯放入铝塑膜的坑内，再把另一半铝塑膜沿中心线处对折过来，即可把电芯完全包装好。电芯包装好以后，先把包装电芯的铝塑膜的顶封边封好，再把侧封边封好，侧边封好了以后，再注入电解液，再把电芯的预封边封好。
另外，有的在厂家工艺不成熟，分容化成时排出的气体多，就加有了气袋坑，用于储气和能剌破抽真空。
通常，铝塑膜由外层的尼龙层、中层的AL层和内侧的PP(Polypropylene)层组成，电芯在做预封时，预封边由加热封头加热，使预封边的铝塑膜的PP层融化，PP层融化后，折过来的两层铝塑膜便粘接在一起，但是由于热的传递，如图1所示，离预封封口3大约10mm的区域内即预封后的热辐射区的PP层也融化了，在预封以后，其气袋坑1和热辐射区2的关系如图所示，也就是说，处于热辐射区的铝塑膜粘接在一起，这样能作为下工位有用的部分(能储气和能剌破抽真空的部分)只有如图1中那一部分。相当于气袋边有效的使用部分短了10mm左右。如果要让气袋边长一些使其达到工艺要求。那么就要在铝塑膜下料的时候增加下料的尺寸。这样就相当于每做一个电芯就要浪费了10mm长的材料。
传统的改善软包装锂离子电芯化成性能的气袋支架及其使用方法(CN103401023A)提出了一种在气袋内贴支架条的方法，此种方法虽然能够避免热辐射将PP(Polypropylene)融合在一起，但是它并没有考虑到PP、PE以及PET是不粘的，如果要固定必须使用粘结剂，粘结剂的使用可能会影响到电芯的性能，带来新的问题。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提出一种软包电芯铝塑膜防热辐射封装方法及封装结构，采用在预封封口覆高熔点羟甲基纤维素钠水溶液的方法，利用羟甲基纤维素钠在高温下不融合的特性，折叠后的铝塑膜在涂覆羟甲基纤维素钠的地方形成储气空腔，操作简单，能有效防止融合PP时由于热辐射减少气袋的有效容积。
为了实现上述目的，本发明提供一种软包电芯铝塑膜防热辐射封装方法，所述软包电芯铝塑膜防热辐射封装方法的步骤包括；
(1)、羟甲基纤维素钠水溶液的制备
将羟甲基纤维素钠与去离子水混合搅拌均匀，做成质量分数为1％～10％的溶液；
(2)、羟甲基纤维素钠水溶液的涂覆
在软包电芯铝塑膜的预封封口位置下方0～2mm铝塑膜PP层处，涂覆羟甲基纤维素钠水溶液；
(3)、羟甲基纤维素钠涂层的烘干
将涂有羟甲基纤维素钠水溶液的铝塑膜烘干，形成羟甲基纤维素钠涂层；
(4)、铝塑膜冲坑、封装
按照软包电芯的制作工艺，继续完成冲坑、折叠、顶侧封、电芯烘烤注液、预封工序。
进一步地，步骤(4)中预封工序中，采用热封封头压合铝塑膜预封封口部分时，高温下的预封封口的PP融合并完成预封，由于羟甲基纤维素钠涂层耐高温的特性，在预封封口位置下方的羟甲基纤维素钠涂层之间形成空腔。
进一步地，步骤(3)中将涂有羟甲基纤维素钠水溶液的铝塑膜在100±10℃温度下烘干。
进一步地，步骤(2)中羟甲基纤维素钠水溶液涂覆长度为覆盖预封封口长度，涂覆宽度为5～10mm。
进一步地，步骤(1)中羟甲基纤维素钠与去离子水混合做成质量分数1.5％～3.0％的溶液。
本发明还提供一种依据所述封装方法得到的铝塑膜封装结构，包括电芯坑、气袋坑和预封封口，所述气袋坑设在电芯坑与预封封口之间；软包电芯做预封时，铝塑膜两端的预封封口重叠，在热封封头加热下，上层铝塑膜预封封口的PP层和下层铝塑膜预封封口的PP层融合，上层铝塑膜预封封口的羟甲基纤维素钠涂层和下层铝塑膜预封封口的羟甲基纤维素钠涂层形成储气空腔，所述储气空腔与气袋坑完全连通。
由于本发明采用了以上技术方案，使本申请具备的有益效果在于：
1、本发明提供的一种软包电芯铝塑膜防热辐射封装方法，采用在预封封口下方涂覆高熔点羟甲基纤维素钠水溶液并烘干形成羟甲基纤维素钠涂层，利用羟甲基纤维素钠融合温度高于PP的特性，避免在真空预封时因热封封头热扩散使两边铝塑膜的内层PP熔合在一起，且预封封口下方的羟甲基纤维素钠涂层之间形成储气空腔，从而保证在预充过程中有足够的储气空间，对电芯电化学性能的提升有很大帮助。
2、本发明提供的一种软包电芯铝塑膜防热辐射封装方法，操作简单，工作性能稳定、可靠，但有效的解决了电芯生产过程中真空预封时因封头热扩散而导致的铝塑膜熔合在一起的问题，为企业节约生产成本，也提高了电芯优率。
3、本发明提供的软包电芯铝塑膜封装结构，在预封封口下方的形成储气空腔，且所述储气空腔与气袋坑完全连通，解决了热封封头热辐射带来气袋坑容积减小的问题。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为现有技术中的预封后的电芯的示意图；
图2为本发明预封后的电芯的示意图；
图3为本发明在融合PP时羟甲基纤维素钠涂层形成空腔局部示意图。
图4为本发明预封封口涂覆羟甲基纤维素钠溶液位置示意图。
附图标记如下：
1、气袋坑；2、热辐射区；3、预封封口；4、电芯坑；5、尼龙层；6、AL层；7、PP层；8、羟甲基纤维素钠涂层；9、空腔，10、防热辐射区；11、热封封头。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
参照图1，现有技术中的铝塑膜，在进行电芯预封的封装的时候，容易在一封后存在热辐射区，而热辐射区的铝塑膜粘合在一起了，所以此热辐射区域的材料没有任何作用，故用于热辐射区的材料为多余的材料，也就是说，其在离预封边13大约10mm的区域内即预封后的热辐射区的PP层也融化了，如图1所示，在预封以后，其气袋坑11和热辐射区12的关系如图所示，也就是说，处于热辐射区的铝塑膜粘接在一起，这样能作为下工位有用的部分(能储气和能剌破抽真空的部分)只有如图1中那一部分。
以下面结合附图以及具体实施例对本发明作进一步描述:
实施例
本实施例提供一种软包电芯铝塑膜防热辐射封装方法，参照图3和图4，通常铝塑膜由尼龙层5、AL层6和PP层7三层粘结而成，在铝塑膜的封装过程中，利用PP材质的热熔特性完成铝塑膜的预封工序。所述软包电芯铝塑膜防热辐射封装方法的步骤包括；
(1)、羟甲基纤维素钠水溶液的制备
将羟甲基纤维素钠与去离子水混合搅拌均匀，做成质量分数为1％～10％的溶液；
(2)、羟甲基纤维素钠水溶液的涂覆
参照图4，使用毛刷在预封封口3位置下方0～2mm铝塑膜PP层7上，涂覆步骤(1)制得的羟甲基纤维素钠水溶液；
(3)、羟甲基纤维素钠涂层的烘干
将涂有羟甲基纤维素钠水溶液的铝塑膜烘干，形成羟甲基纤维素钠涂层8。
(4)、铝塑膜冲坑、封装
按照软包电芯的制作工艺，继续完成冲坑、折叠、顶侧封、电芯烘烤注液、预封工序。
作为优选实施例/实施方式，步骤(4)中预封工序中，采用热封封头11压合铝塑膜预封封口3部分时，高温下的预封封口3的PP融合并完成预封，由于羟甲基纤维素钠涂层耐高温的特性，在预封封口3下方形成防热辐射区10，在预封封口3位置下方的羟甲基纤维素钠涂层8之间形成空腔9，保证在预充过程中有足够的储气空间，对电芯电化学性能的提升有很大帮助。所述羟甲基纤维素钠涂层8避免了在真空预封时因热封封头11热扩散使两边铝塑膜的PP层7熔合在一起。
作为优选实施例/实施方式，步骤(3)中将涂有羟甲基纤维素钠水溶液的铝塑膜在100±10℃温度下烘干。
作为优选实施例/实施方式，步骤(2)中羟甲基纤维素钠水溶液涂覆长度为覆盖预封封口长度，涂覆宽度为5～10mm。
作为优选实施例/实施方式，步骤(1)中羟甲基纤维素钠与去离子水混合做成质量分数为1.5％～3.0％的溶液。
实施例1提供的封装方法得到的铝塑膜封装结构，参照图2和3，包括电芯坑4、气袋坑1和预封封口3，所述气袋坑1设在电芯坑4与预封封口3之间；软包电芯做预封时，铝塑膜两端口的预封封口3重叠，在热封封头11的加热下，上层铝塑膜预封封口3的PP层和下层铝塑膜预封封口3的PP层融合，上层铝塑膜预封封口的羟甲基纤维素钠涂层8和下层铝塑膜预封封口的羟甲基纤维素钠涂层8形成储气空腔，所述储气空腔9与气袋坑1完全连通。保证在预充过程中有足够的储气空间，对电芯电化学性能的提升有很大帮助。
为了验证采用上述软包电芯铝塑膜防热辐射封装方法的有效性，针对采用羟甲基纤维素钠涂层8和未采用羟甲基纤维素钠涂层8的两种状况进行实验对比。分别取十组样品针对采用本申请的防热辐射封装方法(简称实验组)和未采用本申请的防热辐射封装方法(简称对比组)的铝塑膜进行融合区宽度测试和电芯性能测试。由于热辐射带来的融合区宽度的对比结果如表1所示，电芯性能测试的对比结果如表2所示。
表1：由于热辐射带来PP融合区宽度对比数据
Figure BDA0002014269430000061
从表1可以看出采用本申请的防热辐射封装方法(简称实验组)的由于热辐射带来PP融合区宽度有明显的改善，有效避免了热辐射对PP融合的影响。
表2：性能测试数据
Figure BDA0002014269430000062
从表2可以看出，采用本申请的防热辐射封装方法(简称实验组)实验组和未采用本申请的防热辐射封装方法(简称对比组)的封装电芯，两组电芯的性能基本保持一致，因此可以证明在铝塑膜内PP层7上涂覆羟甲基纤维素钠不影响电芯的性能。
综上所述在铝塑膜上涂覆羟甲基纤维素钠能有效防止热辐射带来的PP层融合，且对电芯性能没有影响。在实际应用中，涂覆材质不局限于羟甲基纤维素钠水溶液，涂覆材质为融合温度高于PP层且不与电池电解液反应的材质都在本发明的保护范围之内。
以上是本发明的详细的介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理以及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法以及核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (3)

1.一种软包电芯铝塑膜防热辐射封装方法，其特征在于，所述软包电芯铝塑膜防热辐射封装方法的步骤包括；
(1)、羟甲基纤维素钠水溶液的制备：将羟甲基纤维素钠与去离子水混合搅拌均匀，做成质量分数为1％～10％的溶液；
(2)、羟甲基纤维素钠水溶液的涂覆：在软包电芯铝塑膜的预封封口位置下方0～2mm铝塑膜PP层处，涂覆羟甲基纤维素钠水溶液，涂覆宽度为5～10mm；
(3)、羟甲基纤维素钠涂层的烘干：将涂有羟甲基纤维素钠水溶液的铝塑膜在100±10℃温度下烘干，形成羟甲基纤维素钠涂层；
(4)、铝塑膜冲壳、封装：按照软包电芯制作工艺，继续完成冲坑、折叠、顶侧封、电芯烘烤注液、预封工序；预封工序中，采用热封封头压合铝塑膜预封封口部分时，高温下的预封封口的PP融合并完成预封，由于羟甲基纤维素钠涂层耐高温的特性，预封封口位置下方的羟甲基纤维素钠涂层之间形成空腔。
2.根据权利要求1所述的一种软包电芯铝塑膜防热辐射封装方法，其特征在于，步骤(1)中羟甲基纤维素钠与去离子水混合做成质量分数为1.5％～3.0％的溶液；
3.如权利要求1或2所述封装方法得到的封装结构，其特征在于，包括电芯坑、气袋坑和预封封口，所述气袋坑设在电芯坑与预封封口之间，软包电芯做预封时，铝塑膜两端的预封封口重叠，在热封封头的加热下，上层铝塑膜预封封口的PP层和下层铝塑膜预封封口的PP层融合，上层铝塑膜预封封口的羟甲基纤维素钠涂层和下层铝塑膜预封封口的羟甲基纤维素钠涂层形成储气空腔，所述储气空腔与气袋坑完全连通。
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