CN112259842A - 一种具备泄压功能的硬壳电池防爆外壳及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种具备泄压功能的硬壳电池防爆外壳。该外壳由不锈钢壳或合金壳与铝塑膜共同组成，从内到外依次包括通孔型金属不锈钢壳或合金壳、接支型聚丙烯层、胶粘层、铝箔层、胶粘层、PET和或尼龙层；本发明外壳安装在硬壳电池负极的底部，具有单面热封、双面及整体耐电解液等特性，利用金属不锈钢壳或合金壳上的通孔特征，通过利用控制铝塑膜的各层结构及厚度控制电池内部胀气的气压大小，通过观察通孔口铝塑膜鼓包的大小和破裂阈值进行判断、评估电池内部平稳运行情况及控制电池的安全运行界限，防止圆柱电池炸膛和方形电池爆炸风险，提高了原有圆柱形或方形硬壳电池的安全性。
Description
技术领域
本发明涉及铝塑膜及圆柱型和方形硬壳电池领域，特别涉及一种具备泄压功能的硬壳电池防爆外壳及其制备方法。
背景技术
圆柱型和方形硬壳型电池是一类传统型电池，其由于具有容量高、输出电压高、良好的充放电循环性能、输出电压稳定、能大电流放电等特点，同时圆柱型电池生产工艺成熟，产品良率高。受益于成熟的工艺，圆柱锂电池PACK成本较低，电池产品良率较高，在电池领域具有很多优势，是电池类型的重要组成部分。
圆柱型和方形硬壳电池在长期运行过程中，由于其外壳为金属材料，金属有密闭阻隔外界水汽、氧的进入等优点，但硬壳电池在长期运行过程中，电池内部会存在温度飞升、散热不畅的问题，在严重时会导致电池内部压力陡增出现释放不出而发生爆炸的情况，如何控制电池内部压力、提高硬壳电池的安全稳定性是所有做硬壳电池厂家都十分关心的问题。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供一种具备泄压功能的硬壳电池防爆外壳及其制备方法，该防爆外壳由铝塑膜和不锈钢壳或合金壳共同组成，该铝塑膜应用的硬壳电池防爆外壳可保证硬壳电池在胀气到一定压力时，钢壳内层会自动破裂，释放电池内芯压力，保证电池不会出现爆炸，提高其安全性。
本发明的技术方案为：一种具备泄压功能的硬壳电池防爆外壳，其特征在于，该硬壳电池防爆外壳从内到外依次包括外壳(1)、接支型聚丙烯层(2)、第一胶粘层(3)、铝箔层(4)、第二胶粘层(5)、纤维层(6)，所述外壳1为通孔型不锈钢壳或通孔型合金壳中的一种，所述纤维层(6)为PET层或尼龙层或PET层和尼龙复合层中的一种，且PET层厚度为2～12um、尼龙层厚度为12～20um，PET与尼龙复合层厚度为8～20um。
作为本发明的一种优选方案，所述铝箔层的厚度为25-50um。
作为本发明的一种优选方案，所述接支型聚丙烯层(2)的厚度为 25-50um，第一胶粘层(3)和第二胶粘层(5)为具备活性官能团的粘结剂或者固体热熔胶膜中的一种，通过热固化或热熔方式进行交联粘结。
作为本发明的一种优选方案，所述外壳(1)的厚度为25-100um。
作为本发明的一种优选方案，所述接支型聚丙烯层中接支物主要为马来酸酐(MAH)、丙烯酸(AA)、甲基丙烯酸甲酯(MMA)、甲基丙烯酸丁酯(BMA)、甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)、马来酸二丁酯(DBM)、苯乙烯(St)、丙烯腈(AN)、丙烯酰胺(AM)类物质、聚丙烯酸中之一、之二或之三作为接支物对聚丙烯进行改性。
作为本发明的一种优选方案，所述通孔型不锈钢壳或通孔型合金壳可通过电镀、抛光、拉丝、电泳、PVD、蚀刻、彩色钝化中的方式之一进行表面处理。
作为本发明的一种优选方案，所述通孔型不锈钢壳或通孔型合金壳中通孔直径为0.5mm-10mm。
一种具备泄压功能的硬壳电池防爆外壳的制备方法，其制作工艺为： (1)铝箔层(4)与纤维层(6)通过第二胶粘层(5)层压进行干复或热粘复合，得到PET/PA-AL复合材料；
(2)将PET/PA-AL的AL面进行常温等离子处理，常温净化环境下保存备用；
(3)将PET/PA-AL复合材料的AL非复合面与接支型聚丙烯层 (2)通过第一胶粘层(3)层压进行干复或热粘复合，得到 G-PP-AL-PA/PET复合膜；
(4)对通孔型不锈钢壳或通孔型合金壳内层进行表面金属活性处理；
(5)将通孔型不锈钢壳或通孔型合金壳与G-PP/AL/PA的G-PP 面进行层压热复合，得到防爆外壳,热复合工艺温度为160～320℃，压力为1.5～5MPa，优选2～4MPa，热压时间为1.5～6s，优选2～4s。
采用上述技术方案后，本发明的有益效果是：首先，通过接支型聚丙烯与金属钢壳或合金壳表面的活性离子形成的金属螯合物特性，可提高聚丙烯膜与钢壳或合金壳间的粘结力；其次，通过钢壳或合金壳的通孔大小可控制电池内部压力极限值的大小，实现电池内部压力可控及稳定安全运行。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为本发明的外部示意图
图3为本发明的外部示意图
其中，1外壳；2为接支型聚丙烯层；3为第一胶粘层；4为铝箔层(AL)；5为第二胶粘层5；6纤维层；7为通孔区域；9为通孔区域；8为金属区域；10为金属区域。
具体实施方式
下面结合具体实施方式，进一步阐明本发明。
实施例
如图1所示，本发明提供了一种具备泄压功能的硬壳电池防爆外壳，它由铝塑膜和通孔型金属不锈钢壳或合金壳共同组成，包括1为外壳；2为接支型聚丙烯层(G-PP)；3为第一胶粘层；4为铝箔层(AL)； 5为第二胶粘层；6为尼龙层(PA)或PET层。
所述硬壳电池防爆外壳由内到外依次1为外壳；2为接支型聚丙烯层(G-PP)；3为胶粘层；4为铝箔层(AL)；5为胶粘层5；6为尼龙层(PA)或PET层。
所述PET和或尼龙层的厚度为2-20um。所述该尼龙层也可以是PET层，PET层厚度优选为2～12um；或者为PET与尼龙复合层，复合层厚度优选为8～20um；或者为尼龙层，厚度为12～20um。
所述铝塑膜结构为接支型聚丙烯层(G-PP)、胶粘层、铝箔层 (AL)、胶粘层、PET和或尼龙层(PA)，所述铝箔层的厚度为25-50um。
所述接支型聚丙烯层(G-PP)的厚度为25-50um，胶粘层为液体具备活性官能团的粘结剂或者固体热熔胶膜，通过热固化或热熔方式进行交联粘结。
所述通孔不锈钢层或合金壳的厚度为25-100um。
所述接支型聚丙烯层中接支物主要为马来酸酐(MAH)、丙烯酸 (AA)、甲基丙烯酸甲酯(MMA)、甲基丙烯酸丁酯(BMA)、甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)、马来酸二丁酯(DBM)、苯乙烯(St)、丙烯腈(AN)、丙烯酰胺(AM)类物质、聚丙烯酸中之一、之二或之三作为接支物对聚丙烯进行改性。
所述通孔型金属不锈钢壳或合金壳可通过电镀、抛光、拉丝、电泳、PVD、蚀刻、彩色钝化中的方式之一进行表面处理。
所述通孔型金属不锈钢壳或合金壳中通孔直径为0.5mm-10mm。
一种具备泄压功能的硬壳电池防爆外壳，其制备方法包括以下步骤：
(1)铝箔层4与PET和或尼龙层6通过第二胶粘层5层压进行干复或热粘复合，得到PET/PA-AL复合材料；
(2)将PET/PA-AL的AL面进行常温等离子处理，常温净化环境下保存备用；
(3)将PET/PA-AL复合材料的AL非复合面与接支型聚丙烯层 2通过第一胶粘层3层压进行干复或热粘复合，得到G-PP-AL-PA/PET 复合膜；
(4)对钢壳内层或合金壳内层进行表面金属活性处理；
(5)将通孔型钢壳或合金壳与G-PP/AL/PA的G-PP面进行层压热复合，得到硬壳电池防爆外壳,热复合工艺温度为160～320℃，优选 180～230℃，压力为1.5～5MPa，优选2～4MPa，热压时间为1.5～6s，优选2～4s。
本发明的产品经过层间剥离强度《GB/T 8808-1988软质复合塑料材料剥离试验方法》测定标准进行测定，层间剥离强大于22 N/15mm。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，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，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种具备泄压功能的硬壳电池防爆外壳，其特征在于，该硬壳电池防爆外壳从内到外依次包括外壳(1)、接支型聚丙烯层(2)、第一胶粘层(3)、铝箔层(4)、第二胶粘层(5)、纤维层(6)，所述外壳1为通孔型不锈钢壳或通孔型合金壳中的一种，所述纤维层(6)为PET层或尼龙层或PET层和尼龙复合层中的一种，且PET层厚度为2～12um、尼龙层厚度为12～20um，PET与尼龙复合层厚度为8～20um。
2.根据权利要求1中所述的具备泄压功能的硬壳电池防爆外壳，其特征在于：所述铝箔层的厚度为25-50um。
3.根据权利要求3中所述的具备泄压功能的硬壳电池防爆外壳，其特征在于:所述接支型聚丙烯层(2)的厚度为25-50um，第一胶粘层(3)和第二胶粘层(5)为具备活性官能团的粘结剂或者固体热熔胶膜中的一种，通过热固化或热熔方式进行交联粘结。
4.根据权利要求1中所述的具备泄压功能的硬壳电池防爆外壳，其特征在于：所述外壳(1)的厚度为25-100um。
5.根据权利要求1中所述的具备泄压功能的硬壳电池防爆外壳，其特征在于：所述接支型聚丙烯层中接支物主要为马来酸酐(MAH)、丙烯酸(AA)、甲基丙烯酸甲酯(MMA)、甲基丙烯酸丁酯(BMA)、甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)、马来酸二丁酯(DBM)、苯乙烯(St)、丙烯腈(AN)、丙烯酰胺(AM)类物质、聚丙烯酸中之一、之二或之三作为接支物对聚丙烯进行改性。
6.根据权利要求1中所述的具备泄压功能的硬壳电池防爆外壳，其特征在于：所述通孔型不锈钢壳或通孔型合金壳可通过电镀、抛光、拉丝、电泳、PVD、蚀刻、彩色钝化中的方式之一进行表面处理。
7.根据权利要求1中所述的具备泄压功能的硬壳电池防爆外壳，其特征在于：所述通孔型不锈钢壳或通孔型合金壳中通孔直径为0.5mm-10mm。
8.一种具备泄压功能的硬壳电池防爆外壳的制备方法，其特征在于：其制作工艺为：
(1)铝箔层(4)与纤维层(6)通过第二胶粘层(5)层压进行干复或热粘复合，得到PET/PA-AL复合材料；
(2)将PET/PA-AL的AL面进行常温等离子处理，常温净化环境下保存备用；
(3)将PET/PA-AL复合材料的AL非复合面与接支型聚丙烯层(2)通过第一胶粘层(3)层压进行干复或热粘复合，得到G-PP-AL-PA/PET复合膜；
(4)对通孔型不锈钢壳或通孔型合金壳内层进行表面金属活性处理；
(5)将通孔型不锈钢壳或通孔型合金壳与G-PP/AL/PA的G-PP面进行层压热复合，得到硬壳电池防爆外壳,热复合工艺温度为160～320℃，压力为1.5～5MPa，优选2～4MPa，热压时间为1.5～6s，优选2～4s。
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