CN205467718U - 锂离子电池软包装材料及使用该材料的锂离子电池 - Google Patents

Abstract

本实用新型电池领域，具体讲，涉及一种锂离子电池软包装材料及使用该材料的锂离子电池。锂离子电池软包装材料包括由外至内依次设置的阻隔层、中间胶层和密封层，中间胶层和密封层之间设置有一层聚四氟乙烯薄膜层，从而提高了抗氢氟酸能力，可以更好的抵抗电化学腐蚀，增强锂离子电池的使用安全性和增加使用寿命。为进一步增加安全性，在包装袋的内表面上至少设置有一个向电芯内部延伸的限位凸起，限制了裸电芯的运动，减小了裸电芯对包袋的冲击，降低包袋被集流体上的金属毛刺刺穿的风险，从而有效防止包袋被电化学腐蚀，避免发生电解液泄漏和水分渗入的安全事故。

Description

锂离子电池软包装材料及使用该材料的锂离子电池

技术领域

本实用新型电池领域，具体讲，涉及一种锂离子电池软包装材料及使用该材料的锂离子电池。

背景技术

相关技术中，一般采用铝塑复合膜作为锂离子电池软包装材料。铝塑复合膜的基本组成是内侧的聚丙烯薄膜层、中间的铝箔层和外侧的尼龙防护层。锂离子电池在电芯封装时，电芯周边可能残留有毛刺或活性材料颗粒，在抽气工序中，这些毛刺或颗粒会刺破内层直至铝箔层；在电芯封装过程中，由于机械作用或热封时过熔导致铝塑复合膜内层破损，进而导致铝箔层直接与电解液接触，此时电解液中存在的微量氢氟酸将接触铝层造成点状腐蚀，失去其阻隔水汽和空气的功能，导致锂离子电池鼓胀或漏液等失效。同时，在正极与铝箔层间电势差的作用下，锂离子将通过受损伤的内层插入铝箔层，形成铝锂合金，对铝箔层进行电化学腐蚀，从而加速铝箔层的腐蚀程度。

现有技术中公开了聚酰胺膜/热固性胶合层/铝箔/热固性胶合层/不饱和酸酐改性聚丙烯薄膜的铝塑复合膜具有优异的水汽阻隔性、防爆性以及热封粘结性，然而对解决电化学腐蚀没有明显效果。现有技术中还有通过无机氧化物-高分子镀膜、壳体透明的锂离子电池来提高抗电化学腐蚀性的技术公开，然而高分子镀膜虽然可以在一定程度上缓解腐蚀作用，但也并不能从根本上解决问题，特别是锂离子电池的能量密度越来越高，使用的包装袋也越来越薄的趋势下，腐蚀问题就更加严重。有鉴于此，确有必要提供一种更好的抗电化学腐蚀的包装材料。

实用新型内容

本申请提供了一种锂离子电池软包装材料及使用该材料的锂离子电池， 能够提高抵抗电化学腐蚀的性能。

本申请的第一方面提供了一种锂离子电池软包装材料，由外至内依次设置的阻隔层10、中间胶层11和密封层13；在所述中间胶层和密封层之间设置有一层聚四氟乙烯薄膜层12。

优选地，所述聚四氟乙烯薄膜层通过喷涂或涂布的方式结合于密封层上。

优选地，所述聚四氟乙烯薄膜层的厚度不超过密封层厚度的50％。

优选地，所述聚四氟乙烯薄膜层与密封层的厚度之和为30～70μm。

优选地，所述密封层的材质为聚对苯二甲酸乙二酯、聚氯乙烯、聚乙烯或聚丙烯中的一种或多种。

优选地，所述阻隔层为耐热性树脂薄膜，选自聚酰胺树脂或聚酯树脂的延伸薄膜或未拉伸膜。

优选地，所述中间胶层的材质为具有耐电解液性能的热熔胶。

优选地，所述阻隔层的外侧还设置有装饰层14。

本申请的第二方面提供了一种锂离子电池，包括电芯、用于容纳电芯的包装袋和灌注于包装袋内的电解液，包装袋采用本发明的锂离子电池软包装材料。

优选地，所述包装袋的内表面上至少设置有一个向所述电芯内部延伸的限位凸起3。

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通过采用结合有聚四氟乙烯薄膜层的软包装材料，抗氢氟酸能力明显提高，可以更好的抵抗电化学腐蚀，增强锂离子电池的使用安全性和增加使用寿命。

为进一步增加安全性，作为对包袋结构设计的补充，在包袋长度方向或宽度方向上的至少一个内表面上设置有限位凸起，限制电芯的运动，减小了电芯对包袋的冲击，降低包袋被集流体上的金属毛刺刺穿的风险，从而有效防止包袋被电化学腐蚀，避免发生电解液泄漏和水分渗入的安全事故。

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为本申请实施例一提供的不带装饰层的锂离子电池软包装材料的结构示意图；

图2为本申请实施例一提供的带有装饰层的锂离子电池软包装材料的结构示意图；

图3为本申请实施例一提供的锂离子电池的内部沿宽度方向设置凸起结构的示意图。

图4为本申请实施例一提供的锂离子电池的内部沿长度方向设置有凸起结构的示意图。

其中：

1-包装袋；10-阻隔层；11-中间胶层；12-聚四氟乙烯薄膜层；13-密封层；14-装饰层；

2-电芯；

3-限位凸起；

4-极耳。

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软包装材料及使用该材料的锂离子电池的放置状态为参照。

如图1所示，本申请的实施例一提供了一种锂离子电池软包装材料，该包装材料由外至内依次包括阻隔层10、中间胶层11、聚四氟乙烯薄膜层12以及密封层13。

阻隔层10位于包装材料的外侧，起到外层防护的作用，采用单层或多层的耐热性树脂薄膜，为适合采用冷冲压成型的外层材料，可选自聚酰胺树脂或聚酯树脂的延伸薄膜或未拉伸膜。并且根据产品外观需要，还可在阻隔层 10的外表面增设亚光层、染色涂层等装饰层14(参见图2)，增强产品的美观性。装饰层14可采用涂料经过凹版涂布方式涂布在阻隔层10的表面，也可经过挤出涂布的方式涂布在阻隔层10的表面。

中间胶层11的材质为具有耐电解液性能的热熔胶，有高粘结性，能牢固粘结本发明所述阻隔层和密封层，并且有良好的耐电解液性能。

聚四氟乙烯薄膜层12可采用喷涂或涂布的方式结合与密封层13上。

密封层13位于最内侧，直接与电解液以及电芯进行接触，在本实施例中，密封层13的材质可以选择聚对苯二甲酸乙二酯、聚氯乙烯、聚乙烯或聚丙烯等材料。并且聚四氟乙烯薄膜层12与密封层13的厚度之和为30～70μm，以免因厚度过薄而影响电池的高温高湿测试通过比例。

如图3所示，本申请的实施例二提供了一种锂离子电池，包括包装袋1、电芯2以及电解液(图中未示出)，其中，包装袋1采用实施例一中所提供的锂离子电池软包装材料制成，并且包装袋1将电芯2以及电解液一并包裹在内。包装袋的内表面上设置有至少一个向电芯内部延伸的限位凸起3，并进一步优选设置于在长度方向或宽度方向上的至少一个内表面上，限位凸起的高度为0.1～0.4mm。在本实施例中，包装袋在宽度方向上的一个内表面上具有两个向电芯内部延伸突起，突起的高度为0.2mm。这样能够尽可能大的提高锂离子电池的能量密度。

下面将通过实验数据对本申请的技术效果进行详细说明。

实施例1

1.聚四氟乙烯薄膜层在密封层表面的处理

聚四氟乙烯薄膜层12可采用喷涂或涂布的方式结合于密封层13上。

2.包装材料的制备

包装材料的制备从外层至内层包括阻隔层10、中间胶层11、聚四氟乙烯薄膜层12以及密封层13。聚四氟乙烯薄膜层12是以凹版涂布方式涂布在密封层13上。所用的阻隔层10选用尼龙、中间胶层采用常见的粘结剂。以公知技术将钴酸锂、导电剂、粘结剂混合制浆，涂布于铝箔集流体上，烘干，压片后裁切得到正极板；将人造石墨、导电剂、粘合剂混合制浆，涂布于铜 箔集流体上，烘干，压片后裁切得到正极板；在正、负极板上分别焊接极耳；以隔膜将正极板与负极板隔开并卷绕制成电池芯；将该电池芯放置在尼龙膜层、中间胶层11、聚四氟乙烯薄膜层12、密封层13复合成的包装袋1中(其中聚四氟乙烯薄膜层12厚度为10μm，密封层13厚度为35μm)，进行包裹。

沿包装袋的宽度方向上的内表面上设置一个向电芯内部延伸的限位凸起3，限位凸起以0.2mm伸出，如图3所示；也可以沿包装袋的长度方向上的内表面上设置一个向电芯内部延伸的限位凸起3，限位凸起以0.3mm伸出，如图4所示。在极耳通过包装袋1热封边的上、下两面各放置一片酸改性PP高分子树脂层，然后将包装袋1、极耳4、高分子树脂层热封结合，热封温度在120～250℃之间；先将电池芯包装成口袋型，然后将六氟磷酸锂、碳酸乙烯酯、防过充添加剂、阻燃添加剂制成的液态电解质注入口袋型包装中；经过化成处理后，将电池进行最后一道热封，制成软包装锂离子电池。

实施例2

基本同实施例1，不同的是：其中聚四氟乙烯薄膜层12厚度为20μm，密封层13厚度为35μm。

实施例3

基本同实施例1，不同的是：其中聚四氟乙烯薄膜层12厚度为30μm，密封层13厚度为35μm。

实施例4

基本同实施例3，不同的是：包装袋在宽度方向上的两个内表面上各具有两个突起，突起朝向电芯，突起以0.2mm伸出。

对比例1

将实施例1中的包装袋1换成没有增加聚四氟乙烯薄膜层12的包装袋，用上述相同方法制成软包装锂离子电池。

对比例2

将实施例1中的包装袋1换成没有增加聚四氟乙烯薄膜层12的包装袋，包装袋在宽度方向上的内表面上不设置突起，用上述相同方法制成软包装锂离子电池。

取实施例1-4制得的软包装锂离子电池和对比例1、对比例2所制得的软包装锂离子电池做对比测试。其中加速腐蚀试验的做法为：将荷电的锂离子电池的负极端子与包装膜用金属导线短接，模拟构成电子通道，然后将上述电池放置在40-50℃并且相对湿度＞90％的环境下进行存储，定期检测电池壳体是否发生了电化学腐蚀。高温高湿和振动-真空模拟均为检测壳体密闭性，其中高温高湿测试的环境温度为65-75℃，环境相对湿度为85-95％；振动-真空模拟测试的做法为：先将电池通过正弦振动，再将电池转移到真空度＜-90Kpa的环境中保持6小时以上，通过前后重量变化来判断是否有漏液或漏气情况的发生。

表1

从对比结果上看出，本申请所提供的锂离子电池通过采用粘结有聚四氟乙烯薄膜层的软包装材料，抗氢氟酸能力明显提高，可以更好的抵抗电化学腐蚀，增强锂离子电池的使用安全性和增加使用寿命。为进一步增加安全性，作为对包袋结构设计的补充，在包袋长度方向或宽度方向上的至少一个内表面上具有突起，该突起限制了电芯的运动，减小了电芯对包袋的冲击，降低 包袋被集流体上的金属毛刺刺穿的风险，从而有效防止包袋被电化学腐蚀，避免发生电解液泄漏和水分渗入的安全事故。

根据上述原理，本申请还可以对上述具体实施方式进行适当的变更和修改。因此，本申请并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对本申请的一些修改和变更也应当落入本申请的权利要求的保护范围内。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本申请构成任何限制。

Claims (9)

1.一种锂离子电池软包装材料，其特征在于，所述锂离子电池软包装材料包括由外至内依次设置的阻隔层(10)、中间胶层(11)和密封层(13)；其特征在于，所述中间胶层和密封层之间设置有一层聚四氟乙烯薄膜层(12)；所述聚四氟乙烯薄膜层通过喷涂或涂布的方式结合于所述密封层上。

2.根据权利要求1所述的锂离子电池软包装材料，其特征在于，所述聚四氟乙烯薄膜层的厚度不超过所述密封层厚度的50％。

3.根据权利要求1所述的锂离子电池软包装材料，其特征在于，所述聚四氟乙烯薄膜层与所述密封层的厚度之和为30～70μm。

4.根据权利要求1所述的锂离子电池软包装材料，其特征在于，所述密封层的材质为聚对苯二甲酸乙二酯、聚氯乙烯、聚乙烯或聚丙烯中的一种。

5.根据权利要求1所述的锂离子电池软包装材料，其特征在于，所述阻隔层为耐热性树脂薄膜。

6.根据权利要求1所述的锂离子电池软包装材料，其特征在于，所述中间胶层为具有耐电解液性能的热熔胶层。

7.根据权利要求1所述的锂离子电池软包装材料，其特征在于，所述阻隔层的外侧还设置有装饰层(14)。

8.一种锂离子电池，包括电芯(2)、用于容纳电芯的包装袋(1)和灌注于包装袋内的电解液，其特征在于，所述包装袋采用权利要求1至7任一项所述的锂离子电池软包装材料。

9.根据权利要求8所述的锂离子电池，其特征在于，所述包装袋的内表面上至少设置有一个向所述电芯内部延伸的限位凸起(3)。