CN117426004A - 软包膜叠层和二次电池 - Google Patents

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Abstract

根据本发明的软包膜叠层包括依次层叠的基底层、气体阻挡层以及密封剂层。密封剂层包括邻近气体阻挡层设置的第一密封剂层和层叠在第一密封剂层上的第二密封剂层，并且根据等式(1)的ΔY为66％至120％。[等式1]ΔY＝{(第二密封剂层的屈服强度‑第一密封剂层的屈服强度)/第一密封剂层的屈服强度}×100。

Description

软包膜叠层和二次电池
技术领域
相关申请的交叉引用
本申请要求于2021年10月1日提交的韩国专利申请第10-2021-0131121号的优先权利益，该申请的全部内容通过引用并入本文。
技术领域
本发明涉及一种软包膜叠层和通过形成该软包膜叠层而制造的二次电池，更具体地，涉及一种增强软包的密封强度的软包膜叠层和通过形成该软包膜叠层而制造的二次电池。
背景技术
一般来说，具有若干类型的二次电池，例如镍镉电池、镍氢电池、锂离子电池和锂离子聚合物电池。这些二次电池不仅应用于诸如数码相机、P-DVD、MP3、蜂窝电话、PAD、便携式游戏设备、电动工具和电动自行车的小型产品，还应用于诸如电动车、混合动力电动车以及用于存储剩余发电量和新可再生能源的电力存储设备或备用电力存储设备的需要高功率的大型产品。
为了制造二次电池，首先，将电极活性材料浆料涂布到正极集电体和负极集电体以制造正极和负极，并且将正极和负极堆叠在隔板的两侧以形成具有预定形状的电极组件。随后，将电极组件容纳在电池壳体中，并且在将电解质注入电池壳体中之后，将电池壳体密封。
根据容纳电极组件的壳体的材料，二次电池被分类为软包型、罐型等。在软包型中，电极组件被容纳在由柔性聚合物材料制成的软包中。在罐型中，电极组件被容纳在由金属、塑料材料等制成的壳体中。
通过在柔性软包膜叠层上经由压制加工形成杯部来制造作为软包型二次电池的壳体的软包。当形成杯部时，电极组件容纳在杯部的内部容纳空间中并且密封部被密封。由此，可以制造二次电池。
通常，软包膜叠层包括多个层，在多个层中，诸如聚对苯二甲酸乙二醇酯的聚合物膜层叠在金属的气体阻挡层的一个表面上，并且密封剂层层叠在其另一个表面上。然而，关于根据相关技术的软包膜叠层，当软包型二次电池处于恶劣的环境条件下时，软包的密封部可能漏气。因此，容纳在软包内部的电极组件可能被污染或功能混乱。
发明内容
技术问题
本发明提供了一种软包膜叠层，该软包膜叠层通过优化密封剂层的屈服强度而提高软包的密封强度。
本发明的目的不限于前述的目的，而本文中未描述的其他目的将由本领域技术人员从下面的描述中清楚地理解。
技术方案
在根据本发明的实施例的软包膜叠层中，基底层、气体阻挡层以及密封剂层依次层叠。密封剂层包括与气体阻挡层相邻设置的第一密封剂层和层叠在第一密封剂层上的第二密封剂层，其中根据等式(1)的ΔY为66％至120％。
[等式1]
ΔY＝{(第二密封剂层的屈服强度-第一密封剂层的屈服强度)/第一密封剂层的屈服强度}×100
在根据本发明的软包膜叠层中，第一密封剂层的屈服强度与第二密封剂层的屈服强度之差可以小于或等于8N/15mm。
在根据本发明的软包膜叠层中，第一密封剂层的屈服强度可以小于第二密封剂层的屈服强度。
在根据本发明的软包膜叠层中，第一密封剂层的屈服强度可以为7N/15mm至15N/15mm。
在根据本发明的软包膜叠层中，第二密封剂层的屈服强度可以为10N/15mm至30N/15mm。
在根据本发明的软包膜叠层中，第一密封剂层与第二密封剂层的厚度之比可以是1：0.3至1：3。
在根据本发明的软包膜叠层中，第一密封剂层的厚度可以为10μm至60μm。
在根据本发明的软包膜叠层中，第二密封剂层的厚度可以为20μm至70μm。
在根据本发明的软包膜叠层中，第一密封剂层和第二密封剂层可以包含聚丙烯(PP)，并且气体阻挡层可以包含铝(Al)。
在根据本发明的软包膜叠层中，气体阻挡层与第一密封剂层之间的剥离强度可以大于23N/15mm。
当将两个软包膜叠层以使其各自的第二密封剂层彼此接触的方式层叠后，在180℃和0.4MPa的条件下密封2秒而形成密封部时，密封部在25℃下测得的断裂强度可以大于或等于100N/15mm，密封部在60℃下测得的断裂强度可以大于或等于80N/15mm。
另外，根据本发明的另一个实施例的二次电池包括通过形成如上的软包膜叠层中的任一个而制造的软包型电池壳体以及容纳在软包型电池壳体内部的电极组件。
有益效果
根据相关技术，为了提高与气体阻挡层(其为金属层)的粘附性，当制造软包膜叠层时，附接于气体阻挡层的第一密封剂层通常由流动性低于第二密封剂层的材料制成。然而，在使用根据相关技术的软包膜叠层制造的电池壳体中，当在软包内部产生气体或施加外力时，第一密封剂层与第二密封剂层之间的界面被剥离。因此，密封耐久性变差。
在用于解决上述限制的根据本发明的软包膜叠层中，第一密封剂层与第二密封剂层的屈服强度之差被控制在特定范围内。因此，可以抑制由于外力或产生气体而在第一密封剂层与第二密封剂层之间的界面处的剥离。因此，可以提高通过密封软包膜叠层而制造的软包的密封耐久性。
附图说明
图1是根据本发明的软包膜叠层的剖视图。
图2是示出根据本发明的软包型电池壳体的密封部的剖视图。
图3是根据本发明的二次电池的分解装配图。
图4示出了正在测量根据本发明的气体阻挡层与密封剂层之间的剥离强度的状态。
图5示出了正在测量通过使用根据本发明的软包膜叠层制造的密封部的断裂强度的状态。
具体实施方式
将通过以下详细描述的实施例结合附图阐明本发明的优点和特征及其实现方法。然而，本发明可以以各种不同的形式实施并且不应被解释为限于本文阐述的实施例。而是，提供这些实施例以使本公开将是彻底和完整的，并且将向本发明所属领域的技术人员充分传达本发明的范围。另外，本发明仅由权利要求的范围限定。在整个说明书中，相同的附图标记指代相同的元件。
除非另有定义，否则本文使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本发明所属领域的普通技术人员通常理解的相同的含义。此外，通用字典中定义的术语除非明确地和具体地定义，否则不会被理想地或过度地解释。
本说明书中使用的术语仅用于解释实施例而不限制本发明。在本说明书中，除非上下文另有明确指示，否则单数形式也包括复数形式。说明书中使用的“包括”和/或“包含”的含义不排除存在或添加所提及的部件之外的一个或多个部件。
在下文中，将参照附图详细描述本发明的优选实施例。
此外，当描述一个部件“包括”一些元件时，应理解除非明确相反地描述，其也可以包括其他元件。
在本说明书中，附图的顶侧可被称为附图中图示的部件的“上部”或“上侧”，下侧可被称为“下部”或“下侧”，另外，在附图中图示的部件的上部与下部之间的部分或者除上部和下部之外的部分可以被称为“侧部”或“侧面”。诸如“上部”或“上侧”的这些相对术语可用于描述在附图中图示的部件之间的关系，本公开不受这些术语的限制。
在说明书中，朝向结构的内部空间的方向可被称为“内部”，并且突出到开放的外部空间中的方向可被称为“外部”。诸如“内部”或“外部”的这些相对术语可用于描述在附图中图示的部件之间的关系，本公开不受这些术语的限制。
如本文所使用的，“A和/或B”的表述指A、B、或者A和B。
在说明书中，当一个部件被称为连接到另一个部件时，其包括该一个部件直接连接到该另一个部件的情况，还包括该一个部件连接到该另一个部件而二者之间具有中间元件的情况。
在本说明书中，屈服强度表示以0.2％偏置应力作为发生弹性变形的极限应力。这是通过使用测量设备UTM(Zwick)在25℃的温度和40％的相对湿度的环境中以50mm/min的速度拉伸15mm×80mm聚丙烯膜样品来测量的。
在说明书中，密封部的断裂强度表示使密封部断裂的应力。这里，将两个软包膜叠层以使其各自的第二密封剂层彼此接触的方式层叠后，在180℃和0.4MPa的条件下密封2秒而形成密封部。具体地，密封部的断裂强度表示在密封部断裂时测定的拉伸强度的最大值。这里，具有密封部的样品被切割成15mm的宽度，并且在样品中垂直层叠的软包膜叠层的端部被紧固到测量设备(UTM，Zwick)的上/下夹具然后以5mm/min的速度垂直拉动。
软包膜叠层
根据本发明的软包膜叠层具有依次层叠的基底层、气体阻挡层和密封剂层。在这种情况下，密封剂层包括布置成邻近气体阻挡层的第一密封剂层和层叠在第一密封剂层上的第二密封剂层。另外，根据等式(1)的ΔY为66％至120％。
[等式1]
ΔY＝{(第二密封剂层的屈服强度-第一密封剂层的屈服强度)/第一密封剂层的屈服强度}×100
在下文中，将参照图1详细描述根据本发明的软包膜叠层和包括在该软包膜叠层中的每个层。
图1是根据本发明的软包膜叠层100的剖视图。
如图1所示，软包膜叠层100包括基底层110、气体阻挡层120和密封剂层130。密封剂层130包括第一密封剂层132和第二密封剂层134。在软包膜叠层100中，基底层110、气体阻挡层120以及第一密封剂层132和第二密封剂层134可以依次层叠。
(1)基底层
基底层110形成在软包膜叠层100的最外层上，以保护二次电池免受外部摩擦和碰撞。基底层110可以由聚合物制成，以将电极组件与外部电绝缘。基底层110可以包含选自由聚乙烯、聚丙烯、聚碳酸酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚氯乙烯、丙烯基聚合物、聚丙烯腈、聚酰亚胺、聚酰胺、纤维素、芳纶、尼龙、聚酯、聚对苯撑苯并双恶唑、聚芳酯、聚四氟乙烯和玻璃纤维组成的组中的一种或多种材料。在上述材料中，特别优选基底层110由具有耐磨性和耐热性的聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、尼龙或其组合制成。
基底层110可以具有由任何一种材料制成的单层结构。另一方面，基底层110可以具有两种以上材料构成各个层的复合层结构。
基底层110可以具有5μm至50μm，具体地7μm至50μm，更具体地7μm至40μm的厚度。当基底层110的厚度满足上述范围时，软包膜叠层可以具有优异的外部绝缘性能。此外，由于整个软包不厚，因此二次电池的相对于体积的能量密度可以是优异的。
(2)气体阻挡层
气体阻挡层120层叠在基底层110与密封剂层130之间以确保软包的机械强度，阻挡气体或水分从软包型电池壳体的外部进入，并且防止电解质从软包型电池壳体的内部漏出。
气体阻挡层120可以由金属制成，具体地，可以由铝合金薄膜制成。当通过使用铝合金薄膜制成气体阻挡层时，在确保具有一定水平或更高的机械强度的同时，其重量可以减小。此外，能够确保电极组件和电解质的电化学性能的补充和散热。铝合金薄膜可以包含除铝以外的金属元素，例如，可以包含选自由铁(Fe)、铜(Cu)、铬(Cr)、锰(Mn)、镍(Ni)、镁(Mg)、硅(Si)和锌(Zn)组成的组中的一种或两种以上。
另外，气体阻挡层120可以具有40μm至100μm，具体地50μm至90μm，更具体地55μm至85μm的厚度。当气体阻挡层120的厚度满足上述范围时，形成杯部时的成形性和气体阻挡性变得优异。
(3)密封剂层
密封剂层130从外部完全密封软包型电池壳体的内部。这里，当其中容纳有电极组件的软包型电池壳体310(图3)被密封时，密封部350(图3)彼此热粘合。为此，密封剂层130可以由具有优异热粘合强度的材料制成。
密封剂层130可以具有两种以上材料构成各个层的复合层结构。
具体地，根据本发明的密封剂层130可以包括第一密封剂层132和第二密封剂层134。在这种情况下，第一密封剂层132可以是布置成邻近气体阻挡层120的层，并且第二密封剂层134可以是设置在第一密封剂层132上的层。第一密封剂层132和第二密封剂层134可以由具有不同材料性能和/或物理性能的材料制成。
第一密封剂层132与第二密封剂层134之间可以存在界面。这意味着第一密封剂层132和第二密封剂层134是不同的层，并且还意味着这些层可以单独形成。
根据本发明，根据下面等式1的ΔY可以是66％至120％，具体地66％至110％，更具体地66％至100％。这里，ΔY表示第一密封剂层132的屈服强度与第二密封剂层134的屈服强度之差相对于第一密封剂层132的屈服强度的百分比。
[等式1]
ΔY＝{(第二密封剂层的屈服强度-第一密封剂层的屈服强度)/第一密封剂层的屈服强度}×100
当ΔY大于120％时，在产生外力或气体时，第一密封剂层132与第二密封剂层134之间的界面处的层间剥离的可能性增加。因此，软包型电池壳体310(图3)的密封耐久性可能劣化。
当ΔY小于66％时，在制造软包膜叠层期间密封剂层的挤压加工性劣化。因此，在制造软包膜叠层之后的用于制造电池的密封过程中，低温密封性能可能劣化。
第一密封剂层132与第二密封剂层134的屈服强度之差可以为8N/15mm以下，优选为1N/15mm至8N/15mm，更优选为3N/15mm至7N/15mm。当第一密封剂层132与第二密封剂层134的屈服强度之差满足上述范围时，在产生外力或气体时，在第一密封剂层134与第二密封层132之间的界面处的层间剥离的可能性降低。因此，可以增强软包型电池壳体310(图3)的密封耐久性。
第一密封剂层132的屈服强度可以小于第二密封剂层134的屈服强度。在这种情况下，第一密封剂层132具有比第二密封剂层134更低的流动性，因此在形成软包膜叠层100时可以容易地附接到气体阻挡层120。此外，当产生外力时，气体阻挡层120与第一密封剂层132之间的界面上的粘合力可以保持较高。
第一密封剂层132和第二密封剂层134可以包含具有不同材料性质和/或物理性质的材料。例如，第一密封剂层132可以由具有比第二密封剂层134更低的流动性的材料制成。在这种情况下，具有低流动性的第一密封剂层132可以具有比第二密封剂层134更低的屈服强度。
第一密封剂层132与第二密封剂层134的厚度之比可以为1：0.3至1：3，优选为1：0.6至1：2.2，更优选为1：1至1：1.7。当第一密封剂层132与第二密封剂层134的厚度之比满足上述范围时，可以确保气体阻挡层120与密封剂层130之间的挤压加工性。同时，可以增强密封部的断裂强度。
在下文中，对上述提到的第一密封剂层132和第二密封剂层134中的每一个进行详细描述。
1)第一密封剂层
如上所述，第一密封剂层132可以是布置成邻近气体阻挡层120的层。
第一密封剂层132可以由聚合物材料制成。具体地，第一密封剂层132可以由选自由聚乙烯、聚丙烯、聚碳酸酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚氯乙烯、丙烯基聚合物、聚丙烯腈、聚酰亚胺、聚酰胺、纤维素、芳纶、尼龙、聚酯、聚对苯撑苯并双恶唑、聚芳酯、聚四氟乙烯和玻璃纤维组成的组中的一种或多种材料制成，并且优选地可以由诸如聚丙烯(PP)和/或聚乙烯(PE)的聚烯烃基树脂制成。在这种情况下，聚丙烯可以包含流延聚丙烯(CPP)、酸改性聚丙烯(PPa)或聚丙烯-丁烯-乙烯三元共聚物。
特别优选的是，第一密封剂层132由酸改性聚丙烯(PPa)制成，以确保气体阻挡层120与第一密封剂层132之间的长期粘附性能。这里，酸改性聚丙烯可以包含马来酸酐聚丙烯(MAH PP)。
为了将第一密封剂层132的屈服强度调节到期望值，可以向构成第一密封剂层132的聚合物材料中添加添加剂。例如，可以添加碳纤维、玻璃纤维以及芳纶纤维中的至少一种作为用于增强第一密封剂层132的屈服强度的添加剂。
第一密封剂层132的屈服强度可以为7N/15mm至15N/15mm，优选为7.2N/15mm至9.0N/15mm，并且更优选为7.5N/15mm至8.5N/15mm。
当第一密封剂层132的屈服强度小于7N/15mm时，第一密封剂层132与第二密封剂层134的屈服强度之差增大。因此，当产生外力或气体时，在第一密封剂层132与第二密封剂层134之间的界面处发生层间剥离，并且软包型电池壳体310(图3)的密封耐久性可能劣化。
当第一密封剂层132的屈服强度大于15N/15mm时，用于层压气体阻挡层120和第一密封剂层132的挤压加工性可能劣化。此外，为了增加第一密封剂层132的屈服强度，需要增强密封剂层130的整体强度。为此，当第一密封剂层132和第二密封剂层134被挤压时，可能发生颈缩现象。此外，第一密封剂层132的屈服强度与气体阻挡层120的屈服强度之差增大，因此，气体阻挡层120与第一密封剂层132之间的界面处的粘合力可能劣化。
第一密封剂层132可以具有10μm至60μm，优选20μm至50μm，并且更优选30μm至40μm的厚度。当第一密封剂层132的厚度小于10μm时，密封部350(图3)的密封耐久性和绝缘性能劣化。此外，第一密封剂层132的屈服强度降低，因此，密封部350(图3)的密封强度劣化。当第一密封剂层132的厚度大于60μm时，软包膜叠层的整体厚度过度增加，导致成形性劣化。此外，在通过形成软包膜叠层而制造的软包型电池壳体中，用于电极组件的容纳空间324(图3)减小，因此，二次电池的相对于体积的能量密度可能劣化。
2)第二密封剂层
如上所述，第二密封剂层134可以是设置在第一密封剂层132上的层。
第二密封剂层134可以由具有绝缘特性、耐腐蚀性和密封性能的材料制成。具体地，参照图3，第二密封剂层134直接接触电极组件360(图3)和/或容纳空间324(图3)内的电解质，因此可以由具有绝缘特性和耐腐蚀性的材料制成。此外，第二密封剂层134必须完全密封软包型电池壳体的内部以阻挡内部和外部之间的材料转移，因此可以由具有高密封性能(例如，优异的热粘合强度)的材料制成。
为了确保绝缘特性、耐腐蚀性和密封性能，第二密封剂层134可以由聚合物材料制成。具体地，第二密封剂层134可以由选自由聚乙烯、聚丙烯、聚碳酸酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚氯乙烯、丙烯基聚合物、聚丙烯腈、聚酰亚胺、聚酰胺、纤维素、芳纶、尼龙、聚酯、聚对苯撑苯并双恶唑、聚芳酯、聚四氟乙烯和玻璃纤维组成的组中的一种或多种材料制成。优选地，第二密封剂层134可以由诸如聚丙烯(PP)和/或聚乙烯(PE)的聚烯烃基树脂制成。在这种情况下，聚丙烯可以包含流延聚丙烯、酸改性聚丙烯或聚丙烯-丁烯-乙烯三元共聚物。这里，酸改性聚丙烯可以包含马来酸酐聚丙烯(MAH PP)。更优选地，第二密封剂层134可以由具有热密封性和高拉伸强度的流延聚丙烯制成。
为了将第二密封剂层134的屈服强度调节到期望值，可以向构成第二密封剂层134的聚合物材料中添加添加剂。例如，可以添加碳纤维、玻璃纤维以及芳纶纤维中的至少一种作为用于增强第二密封剂层134的屈服强度的添加剂。
第二密封剂层134的屈服强度可以为10N/15mm至30N/15mm，具体地为12N/15mm至17N/15mm，更具体地为14N/15mm至16N/15mm。当第二密封剂层134的屈服强度小于10N/15mm时，在产生外力或气体时，沿着一对密封的第二密封剂层134可能发生断裂。因此，软包型电池壳体310(图3)的密封耐久性可能劣化。当第二密封剂层134的屈服强度大于30N/15mm时，第二密封剂层134的屈服强度与第一密封剂层132的屈服强度之差增大。因此，在第一密封剂层132与第二密封剂层134之间的界面处剥离的风险可能增加。
第二密封剂层134可以具有20μm至70μm，优选地30μm至70μm，并且更优选地40μm至60μm的厚度。当第二密封剂层134的厚度小于20μm时，密封部350(图3)的密封耐久性和绝缘特性劣化。此外，第二密封剂层134的屈服强度降低，因此，密封部350(图3)的密封强度劣化。当第二密封剂层134的厚度大于70μm时，软包膜叠层的整体厚度过度增加，导致成形性劣化。此外，在通过形成软包膜叠层而制造的软包型电池壳体中，用于电极组件的容纳空间324(图3)减小，因此，二次电池的相对于体积的能量密度可能劣化。
接下来，图2是示出根据本发明的软包型电池壳体的密封部210的剖视图。
如图2所示，通过形成软包膜叠层而制造的电池壳体可以在第二密封剂层134彼此接触和层叠之后被密封。在这种情况下，密封部210可以包括一个或多个密封剂层130。
当由于外力或产生气体而对密封的电池壳体施加压力时，在具有相对弱的粘合力的界面处可能发生剥离。例如，可能沿着气体阻挡层120与第一密封剂层132之间的界面(例如图2的路径A)、彼此热粘合的第二密封剂层134之间的界面(例如图2的路径B)和/或第一密封剂层132与第二密封剂层134之间的界面(例如图2的路径C)发生剥离。
然而，使用根据本发明的软包膜叠层制造的电池壳体在所有三个界面处具有优异的粘合力，因此表现出优异的密封强度。
具体地，在根据本发明的软包膜叠层中，第一密封剂层132的屈服强度具有与气体阻挡层120的屈服强度相似的值。因此，当产生外力时，气体阻挡层120与第一密封剂层132之间的界面上的粘合力保持较高，并且其间的剥离被抑制。例如，气体阻挡层120与第一密封剂层132之间的剥离强度可以大于23N/15mm，优选大于或等于23.2N/15mm，更优选大于或等于23.5N/15mm。当气体阻挡层120与第一密封剂层132之间的剥离强度满足上述范围时，可以抑制气体阻挡层130与第一密封剂层132之间的界面处的剥离。
此外，形成在密封部210上的第二密封剂层134的屈服强度高，因此，当产生外力时，高的恢复力起作用。因此，可以抑制彼此热粘合的第二密封剂层134之间的界面处的剥离。
此外，第一密封剂层132与第二密封剂层134的屈服强度之差小，可以抑制第一密封剂层132与第二密封剂层134之间的界面处的层间剥离。
根据本发明的实施例，将两个软包膜叠层以使其各自的第二密封剂层134彼此接触的方式层叠后，在180℃和0.4MPa的条件下密封2秒而形成密封部210。
例如，在25℃下测量的密封部210的断裂强度可以为100N/15mm以上，优选地为110N/15mm以上，并且更优选地为120N/15mm以上。
另外，在60℃下测量的密封部210的断裂强度可以为80N/15mm以上，优选地为90N/15mm以上，更优选地为100N/15mm以上。
当密封部210在25℃下的断裂强度小于100N/15mm或当密封部210在60℃下的断裂强度小于80N/15mm时，密封部210的密封强度低。因此，密封的电池壳体容易通过外力或气体产生而漏气。
密封部210的断裂强度表示在密封部断裂时测定的拉伸强度的最大值。这里，在具有密封部210的样品中垂直层叠的软包膜叠层的端部被紧固到测量设备UTM的上/下夹具，然后以5mm/min的速度垂直拉动。另外，“25℃”和“60℃”表示当彼此相邻的软包膜叠层100中的每一个的端部被垂直拉动时的温度。
二次电池
接下来，对根据本发明的二次电池进行描述。
图3是根据本发明的二次电池300的分解装配图。
如图3所示，根据本发明的二次电池300可以包括软包型电池壳体310和容纳在软包型电池壳体310中的电极组件360。可以通过堆叠正极、隔板和负极而形成电极组件360，并且电极组件360可以包括电极片370、电极引线380和绝缘部390。在电极组件360容纳在软包型电池壳体310内部的状态下注入电解质，然后将密封部350密封。因此，可以制造二次电池300。
可以在软包型电池壳体310中容纳电极组件360。可以通过形成如上图1所示的软包膜叠层100来制造软包型电池壳体310。软包膜叠层100的详细配置和物理性质与上述相同，因此，将省略对其的详细描述。
为了制造软包型电池壳体310，通过冲头等拉伸和伸长软包膜叠层100。因此，可以形成包括袋的形式以容纳电极组件360的容纳空间324的杯部322。
如图3所示，软包型电池壳体310可以包括第一壳体320和第二壳体330。在实施例中，第一壳体320可以具有杯部322并包括能够容纳电极组件360的容纳空间324，并且第二壳体330可以从上方覆盖容纳空间324从而防止电极组件360从电池壳体310移出。第一壳体320和第二壳体330可以被制造成使得其各侧部如图3所示地彼此连接(例如，附图标记340)，但实施例不限于此。这些壳体可以以不同的方式制造，例如，单独地制造并且彼此分离。
在另一个实施例中，当杯部322形成在软包膜叠层100中时，两个对称的杯部322和332可以被拉伸成在一个软包膜叠层100中彼此相邻。在这种情况下，如图3所示，杯部322和332可以分别形成在第一壳体320和第二壳体330中。在电极组件360容纳在设置于第一壳体320的杯部322中的容纳空间324中之后，形成在两个杯部322与332之间的桥接部340可以被折叠，使得两个杯部322和332彼此面对。在这种情况下，第二壳体330的杯部332可以从上方容纳电极组件360。因此，两个杯部322和332容纳一个电极组件360，因此，与仅设置一个杯部322时相比，可以容纳较厚的电极组件360。此外，由于二次电池300的一个边缘是通过折叠软包型电池壳体310而形成的，因此当稍后执行密封过程时，要密封的边缘的数量会减少。因此，二次电池300的加工速度可以提高，并且密封工序的数量可以减少。
可以在容纳电极组件360使得电极引线380的一部分(即端子部)暴露的状态下密封软包型电池壳体310。具体地，电极引线380连接到电极组件360的电极片370，并且绝缘部390形成在电极引线380的一部分上。然后，电极组件360可以容纳在设置于第一壳体320的杯部322中的容纳空间324中，并且第二壳体330可以从上方覆盖容纳空间324。随后，可以将电解质注入容纳空间324，并且可以密封形成在第一壳体320和第二壳体330的边缘处的密封部350。电解质在二次电池300的充电/放电期间移动由电极的电化学反应产生的锂离子，并且电解质可以包含作为锂盐和有机溶剂的混合物的非水有机电解质，或者可以包含使用聚合物电解质的聚合物。此外，电解质可以包含基于硫化物、基于氧化物或基于聚合物的固体电解质，并且固体电解质可以具有足以容易地通过外力变形的柔性。
接下来，可以通过交替地堆叠电极和隔板形成电极组件360。具体地，混合有电极活性材料、粘结剂和/或导电材料的浆料被涂布到正极集电体和负极集电体以制造正极和负极。然后，将这些电极堆叠在隔板的两侧，以形成具有一定形状的电极组件360。电极组件360可以插入软包型电池壳体310中并在注入电解质后由软包型电池壳体310密封。在实施例中，电极组件360的类型可以包括堆叠型、凝胶卷型、堆叠折叠型等，但是实施例不限于此。
在实施例中，电极组件360可以包括两种类型的电极，例如正极和负极，以及插设在电极之间以将电极彼此绝缘的隔板。正极和负极中的每一个可以具有活性材料浆料被涂布到包含铝和铜的金属箔或金属网形式的电极集电体的结构。通常，可以通过在加入溶剂的状态下搅拌颗粒状活性材料、辅助导体、粘结剂、导电材料等而形成浆料。可以在后续工序中除去溶剂。
电极片370连接到电极组件360的正极和负极中的每一个，并且从电极组件360向外突出，从而用作供电子能够在电极组件360的内部和外部之间移动的路径。电极组件360的电极集电体可以包括涂覆有电极活性材料的部分和端部，即未涂覆电极活性材料的非涂覆部。可以通过切割非涂覆部而形成电极片370，或通过使用超声波焊接等将单独的导电构件连接到非涂覆部而形成电极片370。电极片370可以如图3所示在电极组件360的不同方向上突出，但实施例不限于此。电极片可以在各个方向上突出，例如可以在同一方向上从一侧并排突出。
电极引线380可以向二次电池300的外部供应电力。电极引线380可以通过点焊等连接到电极组件360的电极片370。电极引线380的至少一部分可以被绝缘部390包围。在实施例中，电极引线380的一端可以连接到电极片370，并且另一端可以从电池壳体310向外突出。电极引线380可以包括正极引线382以及负极引线384，正极引线382的一端连接到正极片372并沿正极片372突出的方向延伸，负极引线384的一端连接到负极片374的并沿负极片374突出的方向延伸。
正极引线382和负极引线384两者的另一端可以从电池壳体310向外突出。因此，电极组件360内部产生的电可以被供应到外部。另外，由于正极片372和负极片374在各个方向上突出，所以正极引线382和负极引线384也可以在各个方向上延伸。在实施例中，正极引线382和负极引线384可以由彼此不同的材料制成。也就是说，正极引线382可以具有与正极集电体相同的铝(Al)材料，并且负极引线384可以具有与负极集电体相同的铜(Cu)材料或镍(Ni)涂覆的铜材料。从电池壳体310向外突出的电极引线380的一部分用作端子部并且可以电连接到外部端子。
在绝缘部390的位置被限制在密封部350(在该处软包型电池壳体310的第一壳体320和第二壳体330被热熔合)内的状态下，电极引线380可以接合到电池壳体310。另外，绝缘部390可以防止从电极组件360产生的电力经由电极引线380流向电池壳体310，并保持电池壳体310的密封性。为此，绝缘部390可以由电不能很好地流过的具有非导电性的非导体制成。通常，尽管容易附接到电极引线380的相对薄的绝缘带被广泛地用作绝缘部390，但是实施例不限于此。可以使用各种构件，只要这些构件能够使电极引线380绝缘即可。
在下文中，将结合具体实施例对本发明进行详细描述。然而，以下实施例仅是帮助理解本发明的示例，并不限制本发明的范围。对于本领域技术人员将明显地，可以在本公开的范围和技术构思内进行各种修改和变型，并且所有这些修改和变型都包括在所附权利要求中。
实施例和比较例
实施例1(软包膜叠层的制造)
制造了一种软包膜叠层，其具有聚对苯二甲酸乙二醇酯/尼龙/铝合金薄膜/酸改性聚丙烯/流延聚丙烯的结构。这里，具有266mm的宽度、50m的长度和12μm的厚度的聚对苯二甲酸乙二醇酯膜和具有266mm的宽度、50m的长度和25μm的厚度的尼龙膜层叠在具有266mm的宽度、50m的长度和60μm的厚度的铝合金薄膜的一个表面上。另外，具有266mm的宽度、50m的长度和30μm的厚度的酸改性聚丙烯(PPa)和具有266mm的宽度、50m的长度和50μm的厚度的流延聚丙烯(CPP)层叠在铝合金薄膜的另一表面上。
这里，能够增强屈服强度的碳纤维添加剂以8vo1％加入酸改性聚丙烯中。酸改性聚丙烯在高温下熔融，然后挤压并堆叠在铝合金薄膜和流延聚丙烯上。
这里，聚对苯二甲酸乙二醇酯和尼龙表示基底层，铝合金薄膜表示气体阻挡层，酸改性聚丙烯表示第一密封剂层，并且流延聚丙烯表示第二密封剂层。
实施例2(软包膜叠层的制造)
以与实施例1中相同的方式制造软包膜叠层，不同之处在于在第一密封剂层中以5v01％添加能够增强屈服强度的碳纤维添加剂。
比较例1(软包膜叠层的制造)
以与实施例1中相同的方式制造软包膜叠层，不同之处在于在第一密封剂层中未添加能够增强屈服强度的添加剂。
比较例2(软包膜叠层的制造)
以与比较例1中相同的方式制造软包膜叠层，不同之处在于第一密封剂层的厚度为20μm。
比较例3(软包膜叠层的制造)
以与比较例1中相同的方式制造软包膜叠层，不同之处在于在第一密封剂层中以10vol％添加能够增强屈服强度的碳纤维添加剂。
在实施例1-2和比较例1-3的每一个中制造的软包膜叠层的各层的材料和厚度示于下表1中。
[表1]
实验例1：密封剂层的屈服强度的测量
在实例或比较例中，将构成第一密封剂层和第二密封剂层的每一个的树脂以膜的形式挤压，然后测定应变-应力曲线。另外，测定第一密封剂层和第二密封剂层中的每一个的屈服强度。此外，使用测定的屈服强度计算根据等式1的ΔY。屈服强度和ΔY的值示于下表2中。
[等式1]
ΔY＝{(第二密封剂层的屈服强度-第一密封剂层的屈服强度)/第一密封剂层的屈服强度}×100
实验例2：评估气体阻挡层与密封剂层之间的剥离强度
对于在实例和比较例中的每一个中制造的软包膜叠层，测量气体阻挡层与密封剂层之间的剥离强度。
具体地，如图4所示，通过将密封剂层从实例和比较例的每一个中制造的软包膜叠层上剥离来测量180度剥离强度。另外，测定5mm至25mm的平坦部分的强度的平均值。测定结果示于下表2中。
图4示出了测量根据本发明的气体阻挡层与密封剂层之间的剥离强度的状态。
实验例3：评估第一密封剂层与第二密封剂层之间是否发生层间剥离
在实验例2中测定气体阻挡层/密封剂层的剥离强度时，目视检查第一密封剂层与第二密封剂层之间是否发生了层间剥离。测定结果示于下表2中。
实验例4：评价密封部的断裂强度
将在实施例和比较例中的每一个中制造的两个软包膜叠层以使其各自的第二密封剂层彼此接触的方式层叠。随后，在密封条面积为200mm×10mm、180℃和0.4MPa的条件下将密封剂层密封2秒，从而形成密封部。然后，将密封的样品切割成15mm的宽度。最后，如图5所示，将垂直层叠在切割样品中的软包膜叠层的端部紧固到测量设备(UTM，Zwick)的上/下夹具，并以5mm/min的速度垂直拉动。然后，测定密封部断裂时的拉伸强度的最大值。测定结果示于下表2中。
图5示出了测量通过使用根据本发明的软包膜叠层制造的密封部的断裂强度的状态。
根据实验例1至4的测定结果示于下表2中。
[表2]
根据实验例1，在实施例1中ΔY测得为82.5％，在实施例2中为108.3％，在比较例1中为125％，在比较例2中为150％，在比较例3中为65.1％。也就是说，在实施例1和2的每一个中ΔY被测得在66％至120％的数值范围内，这是本发明的基准值。另一方面，在比较例1至3的每一个中ΔY被测得为超出66％至120％的数值范围(本发明的基准值)。
同时，在实施例1中测得第一密封剂层与第二密封剂层的屈服强度之差为6.6N/15mm，在实施例2中为7.8N/15mm，在比较例1中为8.5N/15mm，在比较例2中为9.0N/15mm，在比较例3中为9.9N/15mm。也就是说，在实施例1和2的每一个中第一密封剂层与第二密封剂层的屈服强度之差被测得为小于8N/15mm，这是本发明的基准值。另一方面，在比较例1至3的每一个中第一密封剂层与第二密封剂层的屈服强度之差被测得为大于8N/15mm(本发明的基准值)。
根据实验例2，在实施例1中测得气体阻挡层与第一密封剂层之间的剥离强度为24N/15mm，在实施例2中为23.6N/15mm，在比较例1中为23N/15mm，在比较例2中为22N/15mm，在比较例3中为20N/15mm。因此，通过热密封实施例1和2的每一个中的软包膜叠层而制造的软包型电池壳体可以比通过热密封比较例1至3的每一个中的软包膜叠层而制造的软包型电池壳体具有更优异的密封强度。
根据实验例3，在实施例1和2的每一个中制造的软包膜叠层中没有观察到第一密封剂层与第二密封剂层之间的剥离。另一方面，在比较例1至3的每一个中制造的软包膜叠层中观察到第一密封剂层与第二密封剂层之间的剥离。因此，通过热密封实施例1和2的每一个中的软包膜叠层而制造的软包型电池壳体可以比通过热密封比较例1至3的每一个中的软包膜叠层而制造的软包型电池壳体具有更优异的密封强度。
根据实验例4，通过使用实施例1和2的每一个中的软包膜叠层而制造的密封部的断裂强度被测得为在25℃和60℃下显著高于通过使用比较例1至3的每一个中的软包膜叠层而制造的密封部的断裂强度。因此，通过热密封实施例1和2的每一个中的软包膜叠层而制造的软包型电池壳体可以比通过热密封比较例1至3的每一个中的软包膜叠层而制造的软包型电池壳体具有更优异的密封强度。

Claims (14)

1.一种软包膜叠层，在所述软包膜叠层中，基底层、气体阻挡层以及密封剂层依次层叠，
其中，所述密封剂层包括：
第一密封剂层，与所述气体阻挡层相邻设置；以及
第二密封剂层，层叠在所述第一密封剂层上，
其中，根据等式(1)得到的ΔY为66％至120％，
[等式1]
ΔY＝{(第二密封剂层的屈服强度-第一密封剂层的屈服强度)/第一密封剂层的屈服强度}×100。
2.根据权利要求1所述的软包膜叠层，其中，所述第一密封剂层的屈服强度与所述第二密封剂层的屈服强度之差小于或等于8N/15mm。
3.根据权利要求1所述的软包膜叠层，其中，所述第一密封剂层的屈服强度小于所述第二密封剂层的屈服强度。
4.根据权利要求1所述的软包膜叠层，其中，所述第一密封剂层的屈服强度为7N/15mm至15N/15mm。
5.根据权利要求1所述的软包膜叠层，其中，所述第二密封剂层的屈服强度为10N/15mm至30N/15mm。
6.根据权利要求1所述的软包膜叠层，其中，所述第一密封剂层与所述第二密封剂层的厚度之比为1：0.3至1：3。
7.根据权利要求1所述的软包膜叠层，其中，所述第一密封剂层的厚度为10μm至60μm。
8.根据权利要求1所述的软包膜叠层，其中，所述第二密封剂层的厚度为20μm至70μm。
9.根据权利要求1所述的软包膜叠层，其中，所述第一密封剂层和所述第二密封剂层包含聚丙烯。
10.根据权利要求1所述的软包膜叠层，其中，所述气体阻挡层包含铝。
11.根据权利要求1所述的软包膜叠层，其中，所述气体阻挡层与所述第一密封剂层之间的剥离强度大于23N/15mm。
12.根据权利要求1所述的软包膜叠层，其中，当将两个所述软包膜叠层以使其各自的第二密封剂层彼此接触的方式层叠后，在180℃和0.4MPa的条件下密封2秒而形成密封部时，所述密封部在25℃下测得的断裂强度大于或等于100N/15mm。
13.根据权利要求1所述的软包膜叠层，其中，当将两个所述软包膜叠层以使其各自的第二密封剂层彼此接触的方式层叠后，在180℃和0.4MPa的条件下密封2秒而形成密封部时，所述密封部在60℃下测得的断裂强度大于或等于80N/15mm。
14.一种二次电池，包括：
软包型电池壳体，通过形成根据权利要求1至13中任一项所述的软包膜叠层来制造所述软包型电池壳体；以及
电极组件，容纳在所述软包型电池壳体的内部。
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