CN204441342U - 锂离子电池的铝塑膜 - Google Patents

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屈长明
杨帆
朱磊
姜玲燕
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Abstract

本申请涉及储能器件领域，尤其涉及一种锂离子电池的铝塑膜，包括依次层叠的尼龙层、铝箔层以及PE层，铝箔层与尼龙层以及PE层之间均通过粘胶层粘接，PE层背离铝箔层的一侧表面间隔分布有多个朝铝箔层延伸的内凹部，内凹部的表面以及PE层背离铝箔层的一侧表面均通过电晕处理形成粗糙面。本申请所提供的锂离子电池的铝塑膜通过采用对电解液吸附性较强的PE，并在PE层与裸电芯的接触面，也就是PE层背离铝箔层的一侧表面间隔分布多个内凹部，以及在接触面以及内凹部的表面通过电晕处理形成一层粗糙面，能够大幅提升铝塑膜对电解液的吸附能力，从而有效降低了抽气过程中电解液抽出较多或抽气不足的发生概率，降低了操作难度。

Description

锂离子电池的铝塑膜
技术领域
本申请涉及储能器件领域，尤其涉及一种锂离子电池的铝塑膜。
背景技术
相关技术中，聚合物锂离子电池常用的铝塑膜只能起到简单的包装作用。该膜材料通常由高水汽阻隔性的铝箔与耐化学性，良好热封性和柔韧性的高分子膜材料复合组成。现阶段常规的铝塑膜的结构层依次有尼龙层、铝箔层及PP(聚丙烯)层，包覆时，铝塑膜以PP层位于内侧，中间放置粘胶层，使铝塑膜层和PP层紧密的粘接在一起。
然而，相关技术中的铝塑膜存在对电解液吸附能力较差，这就使得电池在二封抽气时非常难以操作。而抽气过猛的话会将电解液抽出较多，影响电池性能；而抽气不足的话，则导致电池二封后偏软，硬度差。
实用新型内容
本申请提供了一种锂离子电池的铝塑膜，能够降低电池在二次抽气时的操作难度。
根据本申请所提供的一种锂离子电池的铝塑膜，包括依次层叠的尼龙层、铝箔层以及PE层，所述铝箔层与所述尼龙层以及所述PE层之间均通过粘胶层粘接在一起，所述PE层背离所述铝箔层的一侧表面间隔分布有多个朝所述铝箔层延伸的内凹部，所述内凹部的表面以及所述PE层背离所述铝箔层的一侧表面均通过电晕处理形成粗糙面。
优选地，所述内凹部为长条形的凹槽，多个所述凹槽沿同一方向间隔排布。
优选地，所述凹槽包括槽底以及位于所述槽底两侧的两个侧壁，两个所述侧壁均基本沿所述PE层的厚度方向朝所述铝箔层延伸。
优选地，两个所述侧壁与所述PE层背离所述铝箔层的一侧表面之间通过直角连接。
优选地，两个所述侧壁与所述槽底之间通过直角连接。
优选地，所述凹槽的截面为矩形。
优选地，所述PE层的厚度为15～60μm，所述凹槽的深度为10～25μm。
优选地，所述凹槽的宽度为0.2～1mm。
优选地，所述凹槽等间距排布，且相邻两个所述凹槽之间的间距为所述凹槽的宽度的1～3倍。
优选地，所述铝塑膜的厚度范围在50～150μm。
本申请提供的技术方案可以达到以下有益效果：
本申请所提供的锂离子电池的铝塑膜通过采用对电解液吸附性较强的PE(聚乙烯)层替代PP层，并在PE层与裸电芯的接触面，也就是PE层背离铝箔层的一侧表面间隔分布多个内凹部，以及在接触面以及内凹部的表面通过电晕处理形成一层粗糙面，能够大幅提升铝塑膜对电解液的吸附能力，从而有效降低了二封抽气过程中电解液抽出较多或抽气不足的发生概率，降低了操作难度。
应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性的，并不能限制本申请。
附图说明
图1为本申请实施例所提供的锂离子电池的铝塑膜的截面结构示意图；
附图说明：
10-尼龙层；
12-第一粘胶层；
14-铝箔层；
16-第二粘胶层；
18-PE层；180-表面；182-内凹部；182a-槽底；182b-侧壁。
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本申请的实施例，并与说明书一起用于解释本申请的原理。
具体实施方式
下面通过具体的实施例并结合附图对本申请做进一步的详细描述。文中所述“前”、“后”、“左”、“右”、“上”、“下”均以附图中的锂离子电池的铝塑膜的放置状态为参照。
如图1所示，本申请实施例提供了一种锂离子电池的铝塑膜，包括尼龙层10、第一粘胶层12、铝箔层14、第二粘胶层16以及PE层18。铝箔层14以及尼龙层10通过第一粘胶层12粘接在一起，铝箔层14以及PE层18则通过第二粘胶层16粘接在一起。
相对于PP材料，PE材料对电解液的吸附效果更好，因此采用PE层18替换相关技术中的PP层能够提高铝塑膜对电解液吸附性。虽然这能够在一定程度上降低二封抽气过程的操作难度，但其效果并不是非常明显。
基于此，本实施例在PE层18上进行了一系列的配合改进。首先，在PE层18背离铝箔层的一侧表面180，也就是与裸电芯相接触的接触面上间隔分布有多个朝铝箔层14延伸的内凹部182。内凹部182也可以增加PE层的表面积，提高电解液与PE层的接触量。
之后，还要通过电晕技术对内凹部182的表面以及PE层背离铝箔层的一侧表面进行处理，使二者的表面形成粗糙面。使用压电晕技术进行处理能够增加PE材料表面的极性官能团，可以增强与电解液的吸附能力，避免电解液随同内部气体被抽出电池。
电晕技术的原理是对电晕电极附加高压高频的交流电，使其与对电极间产生高压放电，并在之间电离出等离子体，与通过电极间的材料表面分子发生反应，来改变材料表面及内部分子性质的作用。
电晕处理时电极一端会产生大量等离子体(包含臭氧一类分子)轰击材料表面,并进入材料分子结构内部,使得PE层18表面产生极化，从而增加PE层18的表面能。同时促使化学键的断裂而造成更多的氢氧基团、碳基团和过氧化氢键等亲水性(极性)原子基或功能团，这将有利于提升PE层18表面的粗糙度，同时增加非对称结构的极性电解液分子在铝塑膜内侧PE层表面的浸润效果，从而达到改善电芯中电解液的吸附能力，避免抽气时把电解液抽出。
在抽气时，表面180以及内凹部182的粗糙面可以大量吸附电解液，并且内凹部182能够形成流动死角，储存在内凹部182内的电解液较停留在表面180的电解液更加不易被抽出。而对内凹部182表面的电晕处理则能够更进一步地提高内凹部182对电解液的吸附。在多方综合作用下，铝塑膜对电解液的吸附效果得到极大增强，能够有效降低二封抽气过程中电解液抽出较多或抽气不足的发生概率，降低了操作难度。
此外，内凹部182还可以提高电解液的封装量，缓解目前高能量密度电池的涨液问题。
更进一步，在相关技术中，由于PP层与裸电芯的接触面为平面，这就使得PP层的表面较为光滑，与裸电芯之间的摩擦力较小，在电芯跌落过程中裸电芯容易滑动，造成铝塑膜破裂，存在安全隐患。
而本实施例由于内凹部182的存在，造成了PE层与裸电芯的接触面不再是平面，而是凹凸不平的；同时，由于表面180经过电晕处理变为了粗糙面，也增大了摩擦系数。这两方面结构均大幅增加了铝塑膜与裸电芯之间的摩擦力，在电芯测试跌落过程中不易发生滑动，减小了裸电芯冲破外层铝塑膜的概率，提高了电池通过跌过测试的能力。
内凹部182可以选择坑状、槽状或其它形状，但为了便于加工，同时也考虑到电解液的均匀分布，内凹部182最好为长条形的凹槽，多个凹槽沿着同一方向间隔排布。凹槽包括槽底182a以及位于槽底182a两侧的两个侧壁182b。为了提高凹槽的阻流能力，两个侧壁182b最好不要成外展的方式设置。但考虑到电解液的流动性，也不宜设置成内收状，因此两个侧壁182b基本沿PE层18的厚度方向朝铝箔层14延伸。这样凹槽在抽气过程中能够较为有效的储存电解液，而在电池正常使用时电解液又可以较为顺畅的在凹槽内外流通。同时，还可将槽底182a与两个侧壁182b之间通过直角相互连接以进一步提高凹槽在抽气过程中的阻流能力。
此外，侧壁182b与表面180之间通过直角连接也可起到提高阻流能力的作用。同时，该设计还能够提高摩擦力。
凹槽可以考虑采用激光烧结技术进行加工，其具有加工精度高、加工速度快等优点。而为了降低加工难度，凹槽尽量采用较为规则、简单的形状，例如矩形截面。
根据现有电池的技术参数，同时考虑到与电晕处理技术相配套，本实施例中的铝塑膜五层结构的总厚度一般在50～150μm范围内，PE层的厚度为15～60μm。铝塑膜的总厚度不宜超过200μm，否则影响电晕等离子体轰击PE层的深度。电晕处理速度范围在20～40m/min比较适宜，太快影响电晕效果，太慢影响生产效率。电晕电压范围为220～330V较适宜。
为了保证PE层的强度，同时考虑到对电解液的吸附作用，凹槽的深度不宜过深，一般在10～25μm范围内。而为了提高凹槽的容积，凹槽的宽度可以较大，一般在0.2～1mm范围内均可。并且，凹槽如果设置的过于密集，则在较大的摩擦力作用下凹槽容易破损，为了加强凹槽的强度，相邻两个凹槽之间的间距最好在凹槽宽度的1～3倍左右。此外，出于摩擦力方面的考虑，凹槽最好等间距排布，这样能够提供较为均衡的摩擦力。对于这些尺寸要求，激光发射器的功率选择100～5000W较为适宜。
以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种锂离子电池的铝塑膜，其特征在于，包括依次层叠的尼龙层、铝箔层以及PE层，所述铝箔层与所述尼龙层以及所述PE层之间均通过粘胶层粘接在一起，
所述PE层背离所述铝箔层的一侧表面间隔分布有多个朝所述铝箔层延伸的内凹部，所述内凹部的表面以及所述PE层背离所述铝箔层的一侧表面均通过电晕处理形成粗糙面。
2.根据权利要求1所述的锂离子电池的铝塑膜，其特征在于，所述内凹部为长条形的凹槽，多个所述凹槽沿同一方向间隔排布。
3.根据权利要求2所述的锂离子电池的铝塑膜，其特征在于，所述凹槽包括槽底以及位于所述槽底两侧的两个侧壁，两个所述侧壁均基本沿所述PE层的厚度方向朝所述铝箔层延伸。
4.根据权利要求3所述的锂离子电池的铝塑膜，其特征在于，两个所述侧壁与所述PE层背离所述铝箔层的一侧表面之间通过直角连接。
5.根据权利要求4所述的锂离子电池的铝塑膜，其特征在于，两个所述侧壁与所述槽底之间通过直角连接。
6.根据权利要求5所述的锂离子电池的铝塑膜，其特征在于，所述凹槽的截面为矩形。
7.根据权利要求6所述的锂离子电池的铝塑膜，其特征在于，所述PE层的厚度为15～60μm，所述凹槽的深度为10～25μm。
8.根据权利要求7所述的锂离子电池的铝塑膜，其特征在于，所述凹槽的宽度为0.2～1mm。
9.根据权利要求8所述的锂离子电池的铝塑膜，其特征在于，所述凹槽等间距排布，且相邻两个所述凹槽之间的间距为所述凹槽的宽度的1～3倍。
10.根据权利要求1至9任一项所述的锂离子电池的铝塑膜，其特征在于，所述铝塑膜的厚度范围在50～150μm。
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