CN111640883A

CN111640883A - 一种铝塑膜、软包装电池

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Publication number: CN111640883A
Application number: CN202010462110.5A
Authority: CN
Inventors: 李小兵; 张志平; 刘聪; 曾国强; 黄李冲
Original assignee: Guangdong Greenway Technology Co Ltd
Current assignee: Guangdong Greenway Technology Co Ltd
Priority date: 2020-05-27
Filing date: 2020-05-27
Publication date: 2020-09-08

Abstract

本发明公开了一种铝塑膜、软包装电池，所述铝塑膜包括保护层、铝箔层和热封层，且由保护层至热封层方向，所述保护层、铝箔层和热封层依次层叠结合，在所述热封层的外表面还层叠结合有电解液吸收层。所述软包装电池是以所述铝塑膜作为电池壳体。所述铝塑膜通过在热封层的表面增设电解液吸收层，当所述电解液吸收层与电解液接触后，其能够吸收和保存电解液，随着电池循环使用，电池内部电芯逐渐往外膨胀对所述铝塑膜产生压力时，所述铝塑膜所含的电解液吸收层受到挤压而将其吸收和保存的电解液逐渐释放出来，从而自动为电池进行补液，提高电池的循环寿命。所述软包装电池具有优异的容量保持率和循环性能。

Description

一种铝塑膜、软包装电池

技术领域

本发明属于电池技术领域，具体涉及一种铝塑膜、软包装电池。

背景技术

容量衰减是锂离子电池在使用过程中存在的一个重要问题，影响锂离子电池的使用寿命，锂离子电池容量衰减的本质原因是活性锂的降低。由于锂离子电池电解液在使用过程中难以避免会发生分解和氧化，导致活性锂的损失，不管采用什么正负极材料以及任何工艺，随着锂离子电池循环使用，电解液的逐渐消耗都会造成容量的衰减。因此，电解液的分解和副反应是锂电池容量衰减的主要因素之一。如果锂离子电池在循环过程中能够及时补充电解液，锂离子电池的循环寿命将得到明显改善。其他含电解液的电池也存在如上述锂离子电池容量衰减的现象。

软包装电池是常见的二次电池，软包装电池一般是以铝塑膜作为外壳材料，起着隔绝空气和水分，保护电池内芯的作用。但是软包装电池在二封抽气成型后，很难通过铝塑膜从外面往里面补充电解液来改善电池的循环寿命。

发明内容

本发明实施例的目的在于克服现有技术的上述不足，提供一种铝塑膜和含铝塑膜的软包装电池，以解决现有软包装电池很难通过补充电解液来改善电池循环寿命的技术问题。

为了实现上述发明目的，本发明的一方面，提供了一种铝塑膜。所述铝塑膜包括保护层、铝箔层和热封层，且由保护层至热封层方向，所述保护层、铝箔层和热封层依次层叠结合，在所述热封层的外表面还层叠结合有电解液吸收层。

本发明的另一方面，提供了一种软包装电池。所述软包装电池包括由正极、负极和隔膜形成的电芯以及包封所述电芯的软包装电池壳体，所述软包装电池壳体为本发明铝塑膜，且所述铝塑膜所包括的所述电解液吸收层朝向所述电芯。

与现有技术相比，本发明具有以下的技术效果：

本发明铝塑膜通过在热封层的表面增设电解液吸收层，当所述电解液吸收层与电解液接触后，其能够吸收和保存电解液，随着电池循环使用，电池内部电芯逐渐往外膨胀对所述铝塑膜产生压力时，所述铝塑膜所含的电解液吸收层受到挤压而将其吸收和保存的电解液逐渐释放出来，从而自动为电池进行补液，提高电池的循环寿命。

所述软包装电池由于是采用本发明铝塑膜作为电池壳体，这样，所述软包装电池的电池壳体能够充分吸收和保存电解液，并在所述软包装电池循环使用，所述软包装电池内部电芯逐渐往外膨胀对所述铝塑膜产生压力，使得所述铝塑膜所含的电解液吸收层受到挤压而将其吸收和保存的电解液逐渐释放出来，从而自动为电池进行逐渐补充电解液，保证了所述软包装电池的容量的稳定性和有效提高了所述软包装电池的循环性能。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1为本发明实施例铝塑膜的结构示意图；

图2为含实施例1提供的铝塑膜的软包装电池与含对比例提供的铝塑膜的软包装电池的循环曲线。

具体实施方式

为了使本发明要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做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。

一方面，本发明实例提供一种铝塑膜。所述铝塑膜的结构如图1所示，包括依次层叠结合的保护层1、铝箔层3和热封层5，也即是由保护层1至热封层5方向，所述保护层1、铝箔层3和热封层5依次层叠结合。而且在所述热封层5的外表面也即是背离所述铝箔层3的表面还层叠结合有电解液吸收层6。

其中，所述铝塑膜所含的电解液吸收层6具有电解液吸收和保存作用，因此，在一实施例中，所述电解液吸收层6具有多孔结构，在优选实施例中，所述多孔结构的平均孔径为0.1-1μm，孔隙率为30％-60％。在另一实施例中，所述电解液吸收层的厚度为5-40μm。这样，通过将电解液吸收层6设置为多孔结构，或进一步优选多孔结构的孔径、孔隙率或者进一步优化电解液吸收层6的厚度，能够提高所述电解液吸收层6吸收和保存电解液的作用，并能随着随受的压力逐渐增大，从而逐渐释放电解液。在具体实施例中，所述电解液吸收层的材料多孔聚偏氟乙烯、聚酰亚胺、聚丙烯酸甲酯以及二元或者多元共聚物等，选用多孔聚合物等材料，不仅具有丰富的多孔结构，而且具有强的电解液吸收保存能力，同时具有优异的受力形变而释放电解液的性能。

另外，所述电解液吸收层6可以按照包括如下步骤的方法制备形成：

S1：将电解液吸收层材料、溶剂、造孔剂按比例混合制成浆料；

S2：将所得浆料流延或涂覆在热封层上形成电解液吸收层；

S3：将所述电解液吸收层直接干燥或进行相分离即得到多孔结构的电解液吸收层。

其中，一实施例中，S1中的所述浆料中所含的电解液吸收层材料的含量为5％wt-30％wt，所述造孔剂含量为1％wt-10％wt，其中，所述电解液吸收层材料优选为上文所述多孔聚合物；所述造孔剂优选为聚丙烯腈、NH₄HCO₃中的一种。所述溶剂为丙酮、甲基乙基丙酮、水、四氢呋喃等低沸点溶剂中的一种。通过对电解液吸收层6制备方法步骤和工艺的控制，能够优化所述电解液吸收层6对电解液吸收和受压释放电解液的性能。

所述铝塑膜所含的所述热封层5可以选用铝塑膜常用的热封层材料，优选地，所述热封层5的材料包括无孔聚烯烃，其中，所述无孔聚烯烃包括无孔聚乙烯聚丙烯、聚乙烯、聚偏氟乙烯中的至少一种。选用该些热封层材料一方面具有优异的隔绝和绝缘性能；更重要的是与所述电解液吸收层6之间具有优异的结合强度。因此，在具体实施例中，所述电解液吸收层6为多孔聚合物的同时，所述热封层5选用无孔聚烯烃。在另一实施例中，所述热封层5的厚度控制为30-80μm。

所述铝塑膜所含的所述铝箔层3与所述热封层5之间的层叠结合可以是通过第二粘结层4实现的。所述铝塑膜所含的所述保护层1与所述铝箔层3之间的层叠结合可以是通过第一粘结层2实现的。其中，所述保护层1、所述第一粘结层2、所述铝箔层3和所述第二粘结层4在本发明实施例没有特别要求，均可以是铝塑膜常规的相应材料，如在具体实施例中，所述保护层1的材料包括尼龙、聚对苯二甲酸乙二醇酯中的一种。

因此，上述各实施例中铝塑膜通过在热封层5的表面增设电解液吸收层6，优选地，所述电解液吸收层6设置为具有多孔结构电解液吸收层更优选的设置为有弹性优异的多孔聚合物层，并同时对所述电解液吸收层6的孔径、孔隙率和厚度等优化调节，使得当所述电解液吸收层6与电解液接触后能够充分吸收和保存电解液，并随着电池循环使用过程中，电池内部电芯逐渐往外膨胀对所述铝塑膜产生压力时，所述电解液吸收层6受到挤压而将其吸收和保存的电解液逐渐释放出来，从而自动为电池进行补液，提高电池的循环寿命。

在上文所述铝塑膜的基础上，本发明实施例中还提供了一种软包装电池。所述软包装电池包括由正极、负极和隔膜形成的电芯以及包封所述电芯的软包装电池壳体，当然，所述软包装电池还可以包括必要的其他部件和优化其性能的部件。其中，所述软包装电池壳体为上文所述铝塑膜，且所述铝塑膜所包括的所述电解液吸收层6朝向所述电芯。这样，所述软包装电池由于是采用上文所述铝塑膜作为电池壳体，因此，所述软包装电池的电池壳体能够充分吸收和保存电解液，并在所述软包装电池循环使用，所述软包装电池内部电芯逐渐往外膨胀对所述铝塑膜产生压力，使得所述铝塑膜所含的电解液吸收层6受到挤压而将其吸收和保存的电解液逐渐释放出来，从而自动为电池进行逐渐补充电解液，保证了所述软包装电池的容量的稳定性和有效提高了所述软包装电池的循环性能。

在一实施例中，所述软包装电池所包括的所述正极包括正极集流体和结合在所述正极集流体表面的正极活性层；且所述正极活性层包括80％wt-99％wt的正极活性物质、0.5％wt-5％wt的第一导电剂和0.5％wt-5％wt的第一粘结剂；在具体实施例中，所述正极活性物质包括钴酸锂、镍钴锰酸锂、镍钴铝酸锂、磷酸铁锂、锰酸锂和富锂锰基中的至少一种；所述第一导电剂包括导电碳黑、单壁碳纳米管、多壁碳纳米管、石墨烯、导电石墨和碳纤维的至少一种；所述第一粘结剂包括聚偏氟乙烯、丙烯腈多元共聚物、全氟磺酸树脂、羧甲基纤维素钠、丁苯橡胶、聚丙烯酸甲酯的至少一种。

在另一实施例中，所述软包装电池所包括的所述负极包括负极集流体和结合在所述负极集流体表面的负极活性层；且所述负极活性层包括80％wt-99％wt的负极活性物质、0.5％wt-5％wt的第二导电剂和0.5％wt-5％wt的第二粘结剂；在具体实施例中，所述负极活性物质包括人造石墨、天然石墨、软碳、硬碳、硅负极、硅碳负极、锡负极的至少一种；所述第二导电剂与所述第一导电剂相同或不同的包括导电碳黑、单壁碳纳米管、多壁碳纳米管、石墨烯、导电石墨和碳纤维的至少一种；所述第二粘结剂与第一粘结剂相同或不同的包括聚偏氟乙烯、丙烯腈多元共聚物、全氟磺酸树脂、羧甲基纤维素钠、丁苯橡胶、聚丙烯酸甲酯的至少一种。

在另一实施例中，所述隔膜包括PP、PE、PP/PE/PP、聚酰亚胺中的任一种。

在另一实施例中，所述电解液可以但不仅仅为锂电池电解液。

因此，上述所述软包装电池在将上文所述铝塑膜作为其软包装电池壳体的前提下，可以根据电池的类型灵活选择和设计其电芯和灵活选择电解液。均能够保证所述软包装电池容量的稳定性和有效提高所述软包装电池的循环性能。

以下通过多个实施例来举例说明上述铝塑膜和软包装电池等方面。

一.铝塑膜实施例

实施例1

本实施例提供了一种铝塑膜。所述铝塑膜的结构如图1所示，其包括尼龙层1、第一胶粘剂层2、铝箔层3、第二胶粘剂层4、无孔聚丙烯层5和电解液吸收层6。其中，无孔聚丙烯层5的厚度为50μm；电解液吸收层6按如下的方法制备：

1.将15％的聚偏氟乙烯、4％的聚丙烯腈和81％的丙酮混合均匀，制成浆料；

2.将浆料均匀涂覆于聚丙烯层上，得到聚合物层；

3.将聚合物层烘干得到厚度为10μm，孔径为0.5μm，孔隙率为40％的电解液吸收层。

实施例2

本实施例提供了一种铝塑膜。所述铝塑膜的结构如图1所示，其包括尼龙层1、第一胶粘剂层2、铝箔层3、第二胶粘剂层4、无孔聚乙烯层5和电解液吸收层6。其中，无孔聚丙烯层5的厚度为60μm；电解液吸收层6按如下的方法制备：

1.将18％的聚丙烯酸甲酯、3％的NH₄HCO₃和79％的四氢呋喃混合均匀，制成浆料；

2.将浆料均匀涂覆于聚乙烯层上，得到聚合物层；

3.将聚合物层烘干得到厚度为7μm，孔径为0.3μm，孔隙率为60％的电解液吸收层。

对比例

本对比例提供一种铝塑膜，包括尼龙层，第一胶粘剂层，中间的铝箔层，第二胶粘剂层以及聚丙烯层，聚丙烯层中未设置多孔结构也不在其外表面增设具有多孔结构的其他电解液吸收层。各层通过挤压粘贴得到铝塑膜。

二.软包装电池实施例

将上述实施例1至实施例2和对比例提供的铝塑膜分别按照如下方法制备成软包装电池：

S1.制备正极片：将镍钴锰酸锂NCM523、Super-P导电剂和聚偏氟乙烯粘结剂与NMP溶剂混合制成浆料；再将正极材料浆料涂覆于铝集流体表面，烘干，辊压后裁片，得到所需尺寸的正极片；

S2.制备负极片：将人造石墨、Super-P导电剂、羧甲基纤维素钠、丁苯橡胶与水混合制成浆料；再将负极浆料涂覆于铜集流体表面，烘干，辊压后裁片，得到所需尺寸的负极片；

S3.组装：在干燥空气的环境下，将S1制备好的正极片、S2负极片和隔膜按照Z字形依次层叠成为叠芯，各叠芯分别上述实施例1至实施例2和对比例提供的铝塑膜作为软包装电池壳体分别进行封装，真空烘烤，然后注入电解液；经过化成分容后得到锂电池。

将组装形成的各软包装电池在相同条件下进行循环性能测试，其中，含实施例1提供的铝塑膜的软包装电池与含对比例提供的铝塑膜的软包装电池的循环曲线如图2所示。由图2可知，含实施例1提供的铝塑膜的软包装电池循环2000次后容量保持率仍达到91％，拆解电池后发现，尽管进行充放电2000次循环，电池内部电解液仍然比较充足；含实施例2提供的铝塑膜的软包装电池循环2000次后容量保持率仍达到89％。而含对比例1提供的铝塑膜的软包装电池循环2000次后容量保持率仅78％，拆解电池后发现，电池内部电解液已经接近枯竭。进一步对含其他实施例提供的铝塑膜的软包装电池循环性能测试结果如含实施例1提供的铝塑膜的软包装电池循环曲线近似。由此可见，本发明实施例铝塑膜具有良好吸收和保存电解液性能，并在电池循环中对电池具有良好的补液功能，从而延长电池的循环寿命。

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，均应包括在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种铝塑膜，包括保护层、铝箔层和热封层，且由保护层至热封层方向，所述保护层、铝箔层和热封层依次层叠结合，其特征在于：在所述热封层的外表面还层叠结合有电解液吸收层。

2.如权利要求1所述的铝塑膜，其特征在于：所述电解液吸收层具有多孔结构，且所述多孔结构的平均孔径为0.1-1μm，孔隙率为30％-60％；和/或

所述电解液吸收层的厚度为5-40μm。

3.如权利要求1或2所述的铝塑膜，其特征在于：所述电解液吸收层的材料多孔聚偏氟乙烯、聚酰亚胺、聚丙烯酸甲酯以及二元或者多元共聚物中的至少一种。

4.如权利要求1所述的铝塑膜，其特征在于：所述热封层的材料包括无孔聚烯烃。

5.如权利要求4所述的铝塑膜，其特征在于：所述无孔聚烯烃包括无孔聚乙烯、聚丙烯、聚偏氟乙烯中的至少一种。

6.如权利要求1、2、4或5所述的铝塑膜，其特征在于：所述热封层的厚度为30-80μm。

7.如权利要求1、2、4或5所述的铝塑膜，其特征在于：所述保护层的材料为尼龙、聚对苯二甲酸乙二醇酯中的一种。

8.一种软包装电池，其特征在于：包括由正极、负极和隔膜形成的电芯以及包封所述电芯的软包装电池壳体，其特征在于：所述软包装电池壳体为权了要求1-7任一项所述的铝塑膜，且所述铝塑膜所包括的所述电解液吸收层朝向所述电芯。

9.如权利要求8所述的软包装电池，其特征在于：所述正极包括正极集流体和结合在所述正极集流体表面的正极活性层；且所述正极活性层包括80％wt-99％wt的正极活性物质、0.5％wt-5％wt的第一导电剂和0.5％wt-5％wt的第一粘结剂；和/或

所述负极包括负极集流体和结合在所述负极集流体表面的负极活性层；且所述负极活性层包括80％wt-99％wt的负极活性物质、0.5％wt-5％wt的第二导电剂和0.5％wt-5％wt的第二粘结剂；和/或

所述隔膜包括PP、PE、PP/PE/PP、聚酰亚胺中的任一种。

10.如权利要求9所述的软包装电池，其特征在于：所述正极活性物质包括钴酸锂、镍钴锰酸锂、镍钴铝酸锂、磷酸铁锂、锰酸锂和富锂锰基中的至少一种；

所述负极活性物质包括人造石墨、天然石墨、软碳、硬碳、硅负极、硅碳负极、锡负极的至少一种；

所述第一导电剂和第二导电剂相同或不同的包括导电碳黑、单壁碳纳米管、多壁碳纳米管、石墨烯、导电石墨和碳纤维的至少一种；

所述第一粘结剂和第二粘结剂相同或不同的包括聚偏氟乙烯、丙烯腈多元共聚物、全氟磺酸树脂、羧甲基纤维素钠、丁苯橡胶、聚丙烯酸甲酯的至少一种。