CN1440084A - 电池用铜元件 - Google Patents
电池用铜元件 Download PDFInfo
- Publication number
- CN1440084A CN1440084A CN03105435A CN03105435A CN1440084A CN 1440084 A CN1440084 A CN 1440084A CN 03105435 A CN03105435 A CN 03105435A CN 03105435 A CN03105435 A CN 03105435A CN 1440084 A CN1440084 A CN 1440084A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- battery
- copper member
- composite coating
- terminals
- layer
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
- H01M50/50—Current conducting connections for cells or batteries
- H01M50/571—Methods or arrangements for affording protection against corrosion; Selection of materials therefor
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
- H01M50/50—Current conducting connections for cells or batteries
- H01M50/543—Terminals
- H01M50/552—Terminals characterised by their shape
- H01M50/553—Terminals adapted for prismatic, pouch or rectangular cells
- H01M50/557—Plate-shaped terminals
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
- H01M50/50—Current conducting connections for cells or batteries
- H01M50/543—Terminals
- H01M50/562—Terminals characterised by the material
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
- H01M50/50—Current conducting connections for cells or batteries
- H01M50/543—Terminals
- H01M50/564—Terminals characterised by their manufacturing process
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C2222/00—Aspects relating to chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive medium
- C23C2222/10—Use of solutions containing trivalent chromium but free of hexavalent chromium
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
- H01M50/50—Current conducting connections for cells or batteries
- H01M50/543—Terminals
- H01M50/547—Terminals characterised by the disposition of the terminals on the cells
- H01M50/55—Terminals characterised by the disposition of the terminals on the cells on the same side of the cell
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
- H01M50/50—Current conducting connections for cells or batteries
- H01M50/543—Terminals
- H01M50/552—Terminals characterised by their shape
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
- H01R13/00—Details of coupling devices of the kinds covered by groups H01R12/70 or H01R24/00 - H01R33/00
- H01R13/46—Bases; Cases
- H01R13/52—Dustproof, splashproof, drip-proof, waterproof, or flameproof cases
- H01R13/521—Sealing between contact members and housing, e.g. sealing insert
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Sealing Battery Cases Or Jackets (AREA)
- Connection Of Batteries Or Terminals (AREA)
- Chemical Treatment Of Metals (AREA)
- Laminated Bodies (AREA)
Abstract
本发明提供一种铜元件,具有高粘附稳定性,不受电池接线端的电解质和水产生的氢氟酸腐蚀。一种在箔形或片形铜元件表面上的胺化苯酚聚合物、三价铬化合物和磷化合物的复合覆盖层。该复合覆盖层的胺化苯酚聚合物的沉积重量为1-200mg/m2,铬的沉积重量为0.5-50mg/m2,并且磷的沉积重量为0.5-5mg/m2。
Description
发明背景
发明领域
本发明涉及一种带有包装材料的具有稳定的密封性的含铜元件的电池(battery),含有该铜元件的电池接线端(tabs),以及包装该端部和电池主体的电池包装材料。
相关技术描述
在本发明中使用的术语“电池”指的是含有将化学能转化为电能的元件的电池,如锂离子电池、锂电池或燃料电池,或者电解电容器(electrolyticcondenser),如液体电容器、固体电容器、或含有诸如液态或固态陶瓷或有机材料的电介质的双层电容器。
电池的用途包括个人电脑、移动终端单元(蜂窝电话(cell phone)、PDAs等)、摄影机、电瓶车、储能电池、机器人或人造卫星。
金属可以通过将其压制成圆柱形或长方形平行六面体容器,或者将层压体制成包括由塑料膜或金属箔层压得到的复合膜的袋状(bay-shaped)工件,其通常被用作上述锂离子电池的外壳(outer shell)(下文中称作“外壳”)。
但是,电池的外壳经常会遇到下述问题。在具有刚性容器外壳的金属壳体(metal can)中,电池自身的形状受到限制。因此,需要设计适应电池的金属元件(hardware),这导致电池使用的金属元件的尺寸取决于电池的状态(conditions),并且因此形状的自由度较低。
由此,通常倾向于使用上述袋状外壳。外壳中包括至少一个基层、一个阻挡层、一个密封层以及一个粘结这些层的粘合层,考虑到作为电池所需要的物理性质、可使用性以及经济价值,可以根据需要设置中间层。
由具有上述电池构造的层压体制成囊袋(pouch),或至少其一侧压制成电池的壳部分(housing section),以便容纳电池的主体。电池通过在如此形成的囊袋型或压花型(emboss-type)(盖有盖子)形成的壳部分中,热密封所需外周部分而完成。
电池的主体包括电池模块(battery module)以及用于将电流从电池部分引出的正极和负极接线端。在密封其中含有电池主体的外壳时,在外壳密封部分之间存在的由铜元件制成的接线端用外壳的最内层或用粘合剂膜热密封,并且该组件被密封形成电池。
当至少一个接线端由上述铜元件制成、将具有此种接线端的电池主体上述插入到外壳中、对其密封并贮存很长的时间时,接线端的表面可能会被在热密封部分的铜元件制成的部分的接线端处,由电池的电解质与水反应而产生的氟化氢腐蚀,从而导致热密封部分剥离。
本发明的一个目的是提供一种铜元件,具有满意的粘合稳定性、不受电池接线端的电解质与水产生的氢氟酸的腐蚀。
发明概述
上述问题可以通过本发明得以解决。
本发明的第一方面是提供一种电池用铜元件,它具有包括在箔状(foil-shaped)、片状(sheet-shaped)或板状(plate-shaped)铜元件的表面上形成的包含胺化苯酚聚合物(aminated phenol polymer)、三价铬化合物(trivalentchromium compound)和磷化合物(phosphorus compound)的复合覆盖层(composite covering layer)。
本发明的第二方面是提供一种根据本发明第一方面的电池用铜元件,其中复合覆盖层中胺化苯酚聚合物的沉积重量(deposite weight)为1-20mg/m2,铬的沉积重量为0.5-50mg/m2,并且磷的沉积重量为0.5-5mg/m2。
本发明的第三方面是提供一种根据本发明第一方面的电池用铜元件,其中在形成复合覆盖层之前,对铜元件的表面施以碱性脱脂处理(alkalinedegreasing treatment)。
本发明的第四方面是提供一种根据本发明第一方面的电池用铜元件,其中在形成复合覆盖层之前,对铜元件的表面施以酸浸处理(Pickling treatment)。
本发明的第五方面是提供一种根据本发明第一方面的电池用铜元件,其中在形成复合覆盖层之前,对铜元件的表面施以碱性脱脂处理和酸浸处理。
本发明的第六方面是提供一种电池接线端,其含有根据本发明第一方面的电池用铜元件。
本发明的第七方面是提供一种电池,其中至少一个接线端是根据本发明第六方面的电池接线端,并含有电池和用于包装电池主体的电池包装材料。
附图说明
图1展示了将本发明的电池用铜元件用作接线端的实施例:(a)是电池主体的透视图;(b)是沿X1-X1线切开的截面图;以及(c)是Y1部分的放大图;
图2是说明使用本发明电池用铜元件作为接线端并且被其外壳包裹的电池主体的图:(a)是电池主体的透视图;(b)是电池主体的透视图,其中粘合剂膜暂时沉积在接线端部分;(c)是密封包装的电池的透视图;(d)是沿X2-X2线切开的截面图;并且(e)是电池的其它截面图;
图3是说明形成包装材料的层压体的实施例的截面图:(a)展示出在铜箔的一侧提供的复合覆盖层;并且(b)展示出在铜箔的两侧提供的复合覆盖层;
图4是用来说明囊袋型电池外壳的透视图;
图5是用来说明压花型电池外壳的透视图;以及
图6是用来说明在将电池用包装材料与接线端粘结时用粘合剂膜的粘合法的透视图。
图中的参考数字:
1:电池,2:电池主体,3:电池模块(能量-表示部分(energy-statingsection)),4:接线端(terminal),4M:铜元件,4R:复合覆盖层,5:外壳,5h:热密封部分,5fh:翅(fin)密封部分,6:粘合剂膜,7:凹面,8:侧壁,9:边缘部分,10:形成外壳的层压体,11:基材层,12:阻挡层,12S:化学处理层,13:粘合层,13d:干层压层,13e:粘合树脂层,14:热密封层。
优选实施方案的描述
本发明提供了一种在使用箔状、片状或板状铜元件作为接线端时,采用一种耐蚀性优异的铜元件作为电池的至少一个接线端的技术。本发明将以铜箔或铜片为例结合附图参考锂离子电池进行详细描述。
锂离子电池从包裹锂离子电池主体的外壳类型可在广义上分为如图4所示的囊袋型和如图5所示的压花型。本发明适用于这些类型中的任何类型。
通过对锂离子电池的边缘进行密封以向容纳在外壳5中的锂离子电池主体提供防潮性能。金属制成的接线端部分用锂离子电池用包装材料的最内层14的金属粘合剂膜热密封。
上述最内层14可以由不具备与金属的热密封性能的材料制成。但是,在此种情况下,接线端和最内层通过既与金属接线端具有热密封性能又与锂离子电池用包装材料的最内层具有热密封性能的粘合剂膜6热密封。
由金属制成的接线端4可能遭受在其中所含电解质产生的氢氟酸(HF)引起的表面腐蚀,导致接线端4和粘合于其上的树脂层之间剥离,从而导致电解质泄漏。
锂离子电池的接线端的厚度为8微米-5毫米,宽度为4-20毫米,并由铝(Al)、铜(Cu)(包括镀镍的铜)或镍(Ni)制成。
在这些接线端材料中,镍是最不易受到氢氟酸腐蚀的。铝的问题是最易受到腐蚀,因此要施以各种防腐处理。而铜被认为难以受到腐蚀,但是实际上与铝的情况类似,在使用很长时间时,它易于受到由锂离子电池的电解质与水之间的反应产生的氢氟酸的腐蚀,并且由于在粘合表面上与包装材料剥离,而导致密封性能丧失。
在本发明中,当在含有铜元件的接线端上形成复合覆盖层时,在对具有适用的环形截面形状或切割成预定长度的铜元件(铜片)的表面施以基于下文中描述的任何方法的预处理后,形成复合覆盖层。如图1(c)所示,在铜元件上形成有复合覆盖层的状态中,复合覆盖层4R在接线端4M的表面、背侧以及侧面形成,并且至少在需经外壳热密封的位置处形成。
铜箔或铜片的表面通常具有沉积的油或形成于其上的一种铜氧化物。在铜片接线端的情况下,在该位置处形成复合覆盖层,导致与粘合剂膜或者与作为外壳最内层的金属粘合树脂层的粘合不稳定。其结果是,接线端和与接线端连接的粘合树脂部分可能在长期贮存过程中剥离。为了避免此种不便,可以通过在铜元件的表面上形成复合覆盖层来防止此种剥离或分层,或通过在形成复合覆盖层4R之前进行各种如下文中所述的预处理来防止。
作为预处理可以采用酸性物质。更具体地说,适用的物质包括无机酸,如盐酸、硫酸、硝酸、铬酸、重铬酸、氢氟酸、磷酸和磺酸;柠檬酸、葡糖酸、草酸、酒石酸、甲酸、羟乙酸、EDTA(乙二胺四乙酸)及其衍生物;以及巯基乙酸铵(thioglycolate ammonium)。特别是,最优选使用重铬酸。
作为预处理,可以使用碱性物质。更具体地说,适用的碱性物质包括苛性钠(NaOH)、苏打灰(Na2CO3)、碳酸氢钠(NaHCO3)、硫酸钠(Na28O4·10H2O)、倍半碳酸钠(Na2CO3·NaHCO3·2H2O)以及其他钠(soda)盐;硅酸盐,如原硅酸钠(2Na2O·SiO2,含水量:10-40%),甲硅酸钠(2Na2O·SiO2·9H2O)、一号硅酸钠(Na2O·2SiO2,含水量:42-44%)、二号硅酸钠(Na2O·3SiO2,含水量:65%)、一元磷酸钠(Na2HPO4)、焦磷酸钠(Na4P2O7)、磷酸氢钠(Na2HPO4)、sodium hexamethaphosphate{(NaPO3)6}、磷酸三钠(Na3PO4)、三聚磷酸钠(Na5P3O10)以及其它磷酸盐。
作为在铜箔或铜片的表面上形成复合覆盖层前进行的处理,希望确保通过碱性脱脂、水洗,尔后酸浸和水洗,在铜箔或铜片上形成复合覆盖层。上述物质在这些处理中可用作碱和酸。
在形成复合覆盖层前采用的预处理包括下述步骤:提供上述酸或碱的水溶液,将铜箔或铜片浸渍在水溶液中,或者通过喷涂或辊涂将水溶液涂覆到铜箔或铜片的表面上,而后在用水清洗后,干燥铜的表面,从而即时形成复合覆盖层。
提供复合覆盖层是为了使铜元件诸如铜箔或铜片与金属粘合树脂牢固地粘合,并防止铜元件的表面与电解质接触,或与电解质水解产生的氢氟酸接触。复合覆盖层是胺化苯酚聚合物、三价铬的化合物和磷的化合物的反应产物,其中胺化苯酚聚合物的沉积重量为1~200mg/m2,铬的沉积重量为0.5~50mg/m2,并且磷的沉积重量为0.5~5mg/m2。这三种组分通过交联反应紧密地形成共价键或配价键,并且通过与铜表面的反应而牢固地沉积。
另外,复合覆盖层难溶于水、含诸如氢氟酸的酸性组分的酸性水溶液和有机溶剂,并且具有优异的持久性。因此,它对于防止凝胶型电解质的腐蚀,甚至是在其变质后对于防止其腐蚀也是优异的,并可保持与烯烃热粘合树脂层之间令人满意的粘附。
当复合覆盖层的这三种组分的沉积重量不在上述范围内时,可能会在下述性能或经济价值的损害方面带来不便性。更具体地说,当复合覆盖层的胺化苯酚聚合物的沉积重量在1mg/m2以下时,则不可能覆盖铜箔的整个表面。不能充分显示出其耐凝胶型电解质变质或水解产生氢氟酸腐蚀的优点,并且沉积重量超过200mg/m2时,会导致更差的粘附性。
铬的沉积重量低于0.5mg/m2则不能提供充分的耐蚀性。沉积重量超过50mg/m2时,由于不能带来耐蚀性的进一步提高,因此在经济上不利。磷的沉积重量小于0.5mg/m2时,在电解质的作用下,将导致较低的粘附性(中间层粘合强度)。另一方面,当磷的沉积重量超过5mg/m2时,导致磷的化合物过量,这使得复合覆盖层更脆,从而导致在电解质的作用下较差的粘附性(中间层粘合强度)。
复合覆盖层可以通过将含胺化苯酚聚合物、三价铬化合物和磷化合物的水溶性处理剂采用下述涂覆方法涂覆到铜箔的表面上,而后对其进行加热和干燥而形成。
上述水溶性处理剂的化学组成以及形成复合覆盖层的方法现在将描述如下。
胺化苯酚聚合物由下述化学式(1)表示:[其中,与通式(1)中的苯环连接的X是一或多个选自氢原子、羟基、烷基或羟基烷基、烯丙基、苄基、亚苄基、或在与上述苯环缩合时形成萘环的不饱和的烃基的基团。]
与上述通式(1)中的苯环连接的Y口下述化学式(2)表示:
-CH2-NR1R2(2)[其中,通式(2)中的R1和R2相互独立,且代表羟基、烷基或羟基烷基;Y的引入比的平均值,即取代数,相应于通式(1)中的n,在0.2-1.0的范围内;并且n是平均聚合度,在2-50范围内。]
在上述水溶性处理剂中的胺化苯酚聚合物是通过缩聚苯酚聚合物、萘酚化合物和甲醛获得的,并通过使用甲醛和胺引入水溶性官能团。胺化苯酚聚合物由平均分子量数代表的分子量应当优选在约5-1百万的范围内,更优选为1000-20000。
包含在水溶性处理剂中的适用的三价铬化合物包括,例如,硝酸铬、氟化铬、硫酸铬、乙酸铬和草酸铬。包含在水溶性处理剂中的磷化合物包括磷酸、浓磷酸和其盐,并且适用的这种盐包括铵盐和碱金属盐如钠盐和钾盐。
上述水溶性处理剂应具有酸性,表示为pH小于6。可用的pH调节剂包括磷酸、硝酸、硫酸、琥珀酸、苹果酸、柠檬酸及其盐。此种盐包括铵盐和碱金属盐如钠盐和钾盐。
复合覆盖层可通过采用任何公知的涂覆方法涂覆上述水溶性处理剂,如浸涂法、刮涂法、辊涂法、旋涂法和喷涂法,尔后通过加热来干燥试剂来形成。适用于加热和干燥的能源包括气体、电和红外线。通过加热干燥是为了使水溶性处理剂中的水分蒸发,并促进苯酚聚合物、铬化合物和磷化合物的反应,从而使最终的复合覆盖层不可溶。该加热/干燥温度应该达到的最终温度为80-300℃,或者更优选为约120-250℃。
薄膜的涂覆重量以干重量计优选应为约10mg/m2。
将描述当本发明的电池铜元件用作电池的至少一个接线端时,形成外壳5的层压体10。如图3(a)所示,层压体10至少包括基材层11、阻挡层12和热密封层14。阻挡层12和热密封层14可以通过干层压法(laminatingmethod)13d进行层压,或者如图3(b)所示,阻挡层12和热密封层14可通过夹层层压法、挤出层压法和热层压法13e中的任何方法进行层压。
最外层11包括拉伸聚酯(drawn polyester)或尼龙薄膜。适用的聚酯树脂包括聚对苯二甲酸乙二酯、聚对苯二甲酸丁二酯、聚萘二甲酸乙二酯(polyethylene naphthalate)、聚萘二甲酸丁二酯(polybutylene naphthalate)、共聚的聚酯和聚碳酸酯。适用的尼龙树脂包括聚酰胺基树脂,如尼龙6、尼龙6,6、尼龙6,6和尼龙6的共聚物、尼龙6,10,以及聚间二甲苯己二酰胺(polymethaxylylene adipamide,MXD6)。
当在锂离子电池中使用时,由于最外层11与金属元件直接接触,因此最外层11应当优选为具有基本上绝缘性能的树脂层。考虑到薄膜本身存在的针孔以及在工作过程中产生的针孔,最外层的厚度应为至少6μm,或者更优选为12-25μm范围内。
为了改进耐针孔性和绝缘性,当用作电池的外壳时,最外层11可具有层压的结构。
当层压最外层11时,最外层应包括两个或多个树脂层中的至少一个,每个此种树脂层的厚度至少为6μm,或者优选在12-25μm范围内。层压最外层的例子包括下述1)-7),尽管未示出:
1)取向的聚对苯二甲酸乙二酯/拉伸尼龙;
2)取向的尼龙/拉伸-拉伸聚对苯二甲酸乙二酯;
需要将最外层转变为多层结构,并在最外层的表面上提供氟基树脂层、丙稀酰基树脂层、聚硅氧烷基树脂层等,以便赋予包装材料机械性能(包装和加工机械中的运输稳定性),表面防护性能(耐热性和耐电解质性),以及在通过二次加工获得锂离子电池用压花型外壳时,在压花用模具和最外层之间减少磨擦阻力。例如:
3)氟基树脂/取向的聚对苯二甲酸乙二酯(氟基树脂是通过使用薄膜形状的材料或涂覆液体材料而后干燥形成的);
4)聚硅氧烷基树脂/取向的聚对苯二甲酸乙二酯(聚硅氧烷基树脂是通过使用薄膜形状的材料或涂覆液体材料而后干燥形成的);
5)氟基树脂/取向的聚对苯二甲酸乙二酯/取向的尼龙;
6)聚硅氧烷基树脂/取向的聚对苯二甲酸乙二酯/取向的尼龙;
7)丙稀酰基树脂/取向的尼龙(丙稀酰基树脂是通过使用薄膜形状的材料或涂覆液体材料而后干燥固化形成的)。
层压锂离子电池用包装材料的层压体10的适用方法包括干层压法、热层压法、挤出层压法、夹层层压法和共挤出层压法。
在电池包装材料中的阻挡层12用来防止蒸汽等从外部通过外壳流入锂离子电池内。为了使针孔和可加工性稳定(形成囊袋、形成压花),并单独赋予阻挡层耐针孔性,适用的层包括金属层如铝或镍层,或具有沉积的无机化合物如氧化硅或氧化铝的薄膜,其厚度至少为15μm。阻挡层应优选厚度为20-80μm的铝箔。
当使用铝箔作为阻挡层12时,可满足作为外壳需求的层压体是用铝箔的密封胶至少对层压表面侧进行化学处理得到的。更具体地说,由电池的电解质和水之间的反应产生的氟化氢导致的铝表面的溶解和腐蚀通过形成含有磷酸盐、铬酸盐、氟化物和三嗪硫酚(triazinethiol)化合物的耐酸薄膜12S而得以抑制。
图3(a)说明了一个实施例,其中化学处理层12S涂覆在阻挡层的密封胶层侧,并且图3(b)所示的实施例中,化学处理层12S(1)和12S(2)涂覆在阻挡层的两侧。
包裹电池主体2、具有含本发明电池用铜元件的接线端4(Cu)的外壳5的最内层14相互间可热密封,并与形成包括含铜元件的上述接线端4(Cu)的金属可热密封。根据内容物,最内层14应当由无变质或无降解的材料制成。寻找此种材料的结果是发现令人满意的结果由下述材料获得:厚度至少为10μm,或者优选在20-100μm范围内,熔点至少为80℃,维卡耐热度(Vicat softening point)为70℃或更高,含有选自下列的至少一种:不饱和的接枝聚烯烃羧酸酯树脂(unsaturated graft polyethylene carboxylate),如不饱和的接枝聚乙烯羧酸酯、不饱和的接枝聚丙烯羧酸酯和不饱和的接枝聚甲基戊烯羧酸酯,金属离子交联聚乙烯,以及乙烯和丙烯与丙烯酸或异丁烯酸的共聚物,及其变性的产物。
不具有与金属的粘附作用的聚烯烃等可用作最内层14。在此种情况下,如图6所示,在电极4和外壳10(实际上为最内层14)之间,通过使用由不饱和的接枝聚烯烃羧酸酯,金属交联聚乙烯,乙烯或丙烯与丙烯酸或异丁烯酸的共聚物形成的粘附膜(厚度至少为15μm),接线端4完全与外壳5粘合,从而确保严密密封。
如图6(a)-6(c)所示,将粘附膜6固定到接线端部分4的方法可包括,在接线端4和热密封层14之间提供对金属和热密封层可密封的粘附膜6的步骤,或者如图6(d)-6(f)所示,围绕接线端4在预定位置卷绕粘附膜6的步骤。
对于上述粘附膜6,适用的材料包括不饱和接枝变性聚烯烃羧酸酯,金属交联聚乙烯,乙烯或丙烯与丙烯酸或异丁烯酸的共聚物。
在本发明的层压体中最内层14可以是含有上述树脂的单层,或者可以是含有上述树脂的两层或多层。
上述不饱和接枝变性聚烯烃羧酸酯树脂在与电极的粘合、耐热性、耐冷性和加工性(囊袋可形成性,压花可形成性)中的任何方面都是令人满意的。当最内层的厚度小于20μm时,热密封电极时,在端部产生缝隙,这导致阻挡功能消失。即使当最内层的厚度超过100μm时,热密封的强度也没有显示出变化,由此使层压体的厚度增加。由于热密封强度不变,并且层压体的厚度增加,因此这与本发明节省空间的优点相违背。
当熔点和维卡耐热度低时,耐热性和耐冷性变为零。薄膜之间以及薄膜和电极之间的粘附性降低,导致薄膜开裂。不饱和接枝变性羧酸酯聚合物可相互独立地单独使用,或者混合使用两种或多种树脂也可以满足性能需求。
为了适当改进薄膜形成性、层压性和最终产品的二次加工性(囊袋和压花的可形成性),可对本发明层压体的单独的层进行表面处理,如电晕处理、喷沙处理(blasting treatment)、氧化处理或臭氧处理。
在采用本发明电池用铜元件的电池中,外壳5中所用的层压体10的最外层11、阻挡层12和最内层14可用T型模头法(T-die method)、吹胀法(inflation method)和共挤法中的任何方法形成。第二薄膜或每层根据需要可通过诸如涂覆、气相沉积、紫外线固化和电子束固化形成。
适用的包层法(cladding method)包括干层压法、挤出层压法、共挤层压法和热层压法。
当用上述干层压法进行包层时,可使用下述任何粘合剂。适用的粘合剂包括聚酯系(based)、聚乙烯亚胺系、聚醚系、氰基丙烯酸酯系、氨基甲酸酯系、有机钛系、聚醚氨基甲酸酯系、环氧系、聚酯氨基甲酸酯系、酰亚胺系、异氰酸酯系、聚烯烃系和聚硅氧烷系的粘合剂。
耐化学性和耐有机溶剂性可通过加入一种添加剂而进一步改进,该添加剂含有适用于这些粘合剂层的选自氧化硅、碳酸钙、锌、四氧化三铅(铅丹)、一氧化铅、氧化铅、氰氨化铅、铬酸锌、铬酸钡-钾和铬酸钡-锌中的至少一种。除此之外,氧化硅、碳酸钙、锌、四氧化三铅(铅丹)、一氧化铅、氧化锌、氰酰亚胺铅、铬酸锌、铬酸钡-钾和铬酸钡-锌具有吸收功能,能吸收电解质和水之间反应产生的氟化氢,并可防止层的腐蚀,特别是氟化氢对阻挡层(铝)的腐蚀。
当使用上述挤出层压法时,层间的粘合可通过涂覆厚度约为1μm的聚酯系、聚醚系、氨基甲酸酯系、聚醚氨基甲酸酯系、聚酯氨基甲酸酯系、异氰酸酯系、聚烯烃系、聚乙烯亚胺系、氰基烯丙酸酯系(cyanoallylatebased)、有机钛化合物系、环氧系、酰亚胺系和聚硅氧烷系树脂及其变性产物,或其混合物中的一或多种,或者通过臭氧处理施以表面活性剂处理,而得以改进。
当通过上述挤出层压法或热层压法进行包层时,粘合与耐蚀通过使用不饱和接枝聚烯烃羧酸酯树脂而改进。
实施例
电池用铜元件,使用该铜元件的电池,以及本发明的包装材料将通过
实施例进行描述。
在下面的实施例和比较例中,形成外壳的层压体具有下述结构,即包括ON 25/DL/AL40/PPa15/CPP30(其中,ON:双轴取向的尼龙薄膜,DL:干层压,AL:铝箔,PPa:不饱和接枝变性聚丙烯羧酸酯,以及CPP:聚丙烯;缩写后面的数字代表层厚度)。
采用PPa 100μm作为外壳和接线端之间的粘结剂膜。
实施例1
接线端1由铜制成,接线端2由铝制成,其宽度为4mm,厚度为100μm。
接线端1经碱脱脂和水洗。再经铬酸盐酸浸和水洗。而后,形成含有沉积重量不同的下述材料的复合覆盖层:
1)胺化的苯酚聚合物:10mg/m2
2)铬沉积重量:5mg/m2
3)磷沉积重量:1mg/m2
在接线端2上也形成类似的、具有下述沉积重量的复合覆盖层:
1)胺化的苯酚聚合物:10mg/m2
2)铬沉积重量:2mg/m2
3)磷沉积重量:1.5mg/m2
所得到的接线端1和2与电池连接,从而形成电池主体。将如此获得的电池主体插入到含有上述层压体的枕头形的外壳中。不含接线端的一侧不密封,并且将粘附膜设置在接线端的热密封部分上,进行热密封,以便获得测试用电池。
比较例1
需进行测试的电池是在与实施例1相同的条件下制备的,所不同的是,接线端1(铜)未经处理。
<评估>
在85℃下,通过将如此获得的需进行测试的电池以接线端部分向下的方式静置,从上述未密封部分将5g电解质(将1摩尔六氟合磷酸锂加入到1∶1∶1的碳酸亚乙酯∶碳酸二乙酯∶碳酸二甲酯的溶液中,)注入到外壳中,并将未密封部分密封,进行30天的贮存测试。用裸眼检查内容物是否从接线端部分泄漏以及泄漏的和位置。
<结果>
实施例未显示泄漏,说明接线端1的铜和接线端2的铝的密封性能均令人满意。对于比较例1,观察到在50个测试目标中有30个从接线端1(铜)有液体泄漏。
优点
当使用铜箔或铜片作为至少一个电池的接线端时,可以防止电池的电解质和水之间的反应产生的氢氟酸导致接线端表面的腐蚀和溶解,并通过在根据本发明预处理铜表面后,形成复合覆盖层,将电池的性能保持较长的时间。
Claims (7)
1.一种电池用铜元件,具有在箔形、片形或板形铜元件的表面上形成的、含胺化苯酚聚合物、三价铬化合物和磷化合物的复合覆盖层。
2.根据权利要求1的电池用铜元件,其中所述复合覆盖层的胺化苯酚聚合物的沉积重量为1-20mg/m2,铬的沉积重量为0.5-50mg/m2,并且磷的沉积重量为0.5-5mg/m2。
3.根据权利要求1的电池用铜元件,其中在形成所述复合覆盖层之前,对所述铜元件的表面进行碱性脱脂处理。
4.根据权利要求1的电池用铜元件,其中在形成所述复合覆盖层之前,对所述铜元件的表面进行酸浸处理。
5.根据权利要求1的电池用铜元件,其中在形成所述复合覆盖层之前,对所述铜元件的表面进行碱性脱脂处理和酸浸处理。
6.一种电池接线端,包括根据权利要求1的铜元件。
7.一种电池,其中至少一个接线端为根据权利要求6的电池接线端,其具有电池和用于包裹电池主体的电池包装材料。
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP043889/02 | 2002-02-20 | ||
JP043889/2002 | 2002-02-20 | ||
JP2002043889A JP4139602B2 (ja) | 2002-02-20 | 2002-02-20 | 電池用銅部材およびそれを用いた端子および電池 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN1440084A true CN1440084A (zh) | 2003-09-03 |
CN1265473C CN1265473C (zh) | 2006-07-19 |
Family
ID=27655273
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CNB031054358A Expired - Fee Related CN1265473C (zh) | 2002-02-20 | 2003-02-20 | 电池用铜元件 |
Country Status (5)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US20030194608A1 (zh) |
JP (1) | JP4139602B2 (zh) |
KR (1) | KR101002997B1 (zh) |
CN (1) | CN1265473C (zh) |
DE (1) | DE10306961B4 (zh) |
Families Citing this family (20)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE10361360A1 (de) * | 2003-12-18 | 2005-07-14 | Varta Microbattery Gmbh | Galvanisches Element |
US20090081532A1 (en) * | 2007-09-21 | 2009-03-26 | David Aaron Kaplin | Electrochemical cell with improved internal contact |
CN101669237A (zh) * | 2007-04-20 | 2010-03-10 | 日矿金属株式会社 | 锂二次电池用电解铜箔及该铜箔的制造方法 |
JP5135974B2 (ja) * | 2007-09-28 | 2013-02-06 | 大日本印刷株式会社 | 電池タブの製造方法と電池タブ及びそれを備えるフープ材 |
JP5593628B2 (ja) * | 2008-09-30 | 2014-09-24 | 大日本印刷株式会社 | 電池タブの製造方法と電池タブ及びそれを備えるフープ材 |
US20100178559A1 (en) * | 2009-01-14 | 2010-07-15 | Ou Mao | Nickel-copper clad tabs for rechargeable battery electrodes and methods of manufacturing |
JP5703293B2 (ja) * | 2009-05-20 | 2015-04-15 | ジョンソン コントロールズ−サフト アドバンスト パワー ソリューションズ エルエルシー | リチウム−イオンバッテリーモジュール |
EP2504878A4 (en) | 2009-11-09 | 2014-01-08 | Enerdel Inc | SCALABLE BATTERY MODULE |
DE102010032414A1 (de) * | 2010-07-27 | 2012-02-02 | Ads-Tec Gmbh | Pouchzelle mit Ableitern |
US8962179B2 (en) | 2010-08-30 | 2015-02-24 | Samsung Sdi Co., Ltd. | Secondary battery |
CN102514841B (zh) * | 2011-12-29 | 2013-10-30 | 天津市捷威动力工业有限公司 | 一种锂离子电池物料密闭储存装置 |
DE102014007715B4 (de) * | 2014-05-28 | 2018-06-07 | Chemetall Gmbh | Verfahren zur Herstellung einer Sandwichstruktur, die hiermit hergestellte Sandwichstruktur und ihre Verwendung |
JP6446964B2 (ja) * | 2014-09-30 | 2019-01-09 | 大日本印刷株式会社 | 電池用金属端子 |
TWI584516B (zh) * | 2016-02-26 | 2017-05-21 | 有量科技股份有限公司 | 鋰電池芯結構及其製法 |
WO2017154543A1 (ja) * | 2016-03-07 | 2017-09-14 | 株式会社オートネットワーク技術研究所 | 端子台 |
JP6805422B2 (ja) * | 2016-03-08 | 2020-12-23 | 株式会社電通 | 装置、プログラム及び情報処理方法 |
CN107123773B (zh) * | 2017-03-25 | 2019-12-27 | 南通卓尔机电有限公司 | 一种锂电池铜排复合材料及其制作方法 |
WO2022153399A1 (ja) * | 2021-01-13 | 2022-07-21 | 住友電気工業株式会社 | リード線、電力貯蔵デバイスおよびリード線の製造方法 |
KR102489805B1 (ko) * | 2021-12-29 | 2023-01-19 | 한국기초과학지원연구원 | 금속 박 표면 개질을 위한 코팅용 용액 및 이의 제조방법 |
KR102547075B1 (ko) * | 2022-12-05 | 2023-06-23 | 율촌화학 주식회사 | 내식성이 개선된 셀 타입 전지 파우치용 적층 구조체 및 이를 이용한 파우치형 이차전지 |
Family Cites Families (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP3539756B2 (ja) * | 1994-04-15 | 2004-07-07 | 日本パーカライジング株式会社 | 金属材料表面処理用重合体組成物および処理方法 |
JPH11229156A (ja) | 1998-02-18 | 1999-08-24 | Nippon Parkerizing Co Ltd | アルミニウム合金製処理缶およびその処理方法 |
KR100754052B1 (ko) * | 2000-04-19 | 2007-08-31 | 다이니폰 인사츠 가부시키가이샤 | 전지, 전지용 탭 및 그의 제조방법 |
JP4761610B2 (ja) * | 2000-07-07 | 2011-08-31 | 株式会社東芝 | 電池 |
CN1233049C (zh) * | 2001-02-06 | 2005-12-21 | 大日本印刷株式会社 | 用于电池外壳的层压片和二次电池 |
-
2002
- 2002-02-20 JP JP2002043889A patent/JP4139602B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
2003
- 2003-02-07 US US10/360,909 patent/US20030194608A1/en not_active Abandoned
- 2003-02-14 KR KR1020030009431A patent/KR101002997B1/ko active IP Right Grant
- 2003-02-19 DE DE10306961.5A patent/DE10306961B4/de not_active Expired - Fee Related
- 2003-02-20 CN CNB031054358A patent/CN1265473C/zh not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
KR101002997B1 (ko) | 2010-12-21 |
DE10306961B4 (de) | 2014-09-18 |
KR20030069824A (ko) | 2003-08-27 |
DE10306961A1 (de) | 2003-08-28 |
JP4139602B2 (ja) | 2008-08-27 |
CN1265473C (zh) | 2006-07-19 |
US20030194608A1 (en) | 2003-10-16 |
JP2003236980A (ja) | 2003-08-26 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN1265473C (zh) | 电池用铜元件 | |
KR100645607B1 (ko) | 전지용 포장재료, 전지포장용 패키지 및 그의 제조방법 | |
CN100530762C (zh) | 电池、电池用接头片以及此接头片的制造方法 | |
KR101900998B1 (ko) | 경량화를 위한 냉각 플레이트, 이를 포함하는 전지모듈 및 제조방법 | |
TWI357677B (en) | Packaging material for battery shell and shaped ba | |
KR101877594B1 (ko) | 리튬 이온 전지용 외장재, 리튬 이온 전지, 및 리튬 이온 전지의 제조 방법 | |
JP5481765B2 (ja) | 電池用包装材 | |
KR101554356B1 (ko) | 전기화학 셀용 포장재료 | |
JP5380762B2 (ja) | 電池用包装材 | |
CN101159320B (zh) | 电池用包装材料 | |
JP4440376B2 (ja) | ポリマー電池用包装材料 | |
JP2006332009A (ja) | 電池の外装体 | |
JP4372898B2 (ja) | 積層体およびそれを用いたポリマー電池用包装材料 | |
JPWO2006046615A1 (ja) | 積層体及び二次電池 | |
KR101485523B1 (ko) | 이차전지용 알루미늄 파우치 필름, 이를 포함하는 포장재, 이를 포함하는 이차전지 및 이의 제조방법 | |
JP2008052932A (ja) | 扁平型電気化学セル | |
CN102376933A (zh) | 用于非水电解质电池的电极导线构件 | |
KR20170142625A (ko) | 이차전지용 알루미늄 파우치 필름 및 이의 제조방법 | |
JP5055714B2 (ja) | 電池の外装体構造 | |
KR20100008592A (ko) | 대용량 리튬폴리머 2차 전지용 포장재의 제조방법 | |
JP2012089532A (ja) | リチウム電池の外装体 | |
KR101657202B1 (ko) | 비수계 전지용 전극 리드선 부재 | |
JP2003247079A (ja) | 電池用ニッケル部材およびそれを用いた電池とその包材 | |
JP7567214B2 (ja) | 蓄電装置用外装材及びこれを用いた蓄電装置 | |
WO2008044763A1 (en) | Tab lead material and process for producing the same |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
C14 | Grant of patent or utility model | ||
GR01 | Patent grant | ||
CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20060719 Termination date: 20190220 |