CN210123756U - 软包装体及使用其的电化学装置 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种软包装体及使用其的电化学装置。具体而言，本申请提供一种软包装体，其特征在于，包括基材层、第一粘接层、金属箔层、第二粘接层、至少一个隔热层、第三粘接层以及密封层。本申请的软包装体既耐高温也耐低温，可增强电化学装置在高温或低温条件下的使用安全性，并增加电化学装置的使用寿命。

Description

软包装体及使用其的电化学装置

技术领域

本申请涉及储能领域，具体涉及一种软包装体及使用其的电化学装置。

背景技术

随着照相机、数码摄像机、移动电话和笔记本电脑等电子设备的广泛应用，人们对电化学装置(例如，锂离子电池)的需求越来越高。目前用于包装电化学装置的软包装体一般为铝塑复合膜。然而，这种材料导热系数较高，导致电化学装置内部易受外部环境温度的影响。

有鉴于此，确有必要提供一种改进的软包装体及使用其的电化学装置。

实用新型内容

本申请的实施例通过提供一种软包装体以试图在至少某种程度上解决至少一种存在于相关领域中的问题。

在一个实施例中，本申请提供了一种软包装体，其包括基材层、第一粘接层、金属箔层、第二粘接层、第三粘接层以及密封层，其特征在于，该软包装体还包括至少一个隔热层，并且所述至少一个隔热层可以设置在以下六层中的任意两者之间：(1) 所述基材层、(2)所述第一粘接层、(3)所述金属箔层、(4)所述第二粘接层、 (5)所述第三粘接层以及(6)所述密封层。具体地讲，多个隔热层可以整体地或分别地设置上述六层中的任意两者之间。例如当有4个隔热层时，可以全部设置在 (4)和(5)层之间；或也可以3个隔热层设置在(4)和(5)层之间，而剩余1 个隔热侧设置在(3)和(4)层之间。

本申请在软包装体中增加至少一个隔热层，既耐高温也耐低温，可增强电化学装置在高温或低温条件下的使用安全性，并增加电化学装置的使用寿命。

根据本申请的实施例，所述基材层、所述第一粘接层、所述金属箔层、所述第二粘接层、所述至少一个隔热层、所述第三粘接层以及所述密封层由外至内依次设置。

根据本申请的实施例，所述隔热层为真空隔热层。

根据本申请的实施例，所述隔热层为由隔热材料组成的隔热层。

根据本申请的实施例，所述隔热层为复合隔热层，所述复合隔热层包括真空隔热层和由隔热材料组成的隔热层。

根据本申请的实施例，所述真空隔热层为网格状真空隔热层。

根据本申请的实施例，所述网格状真空隔热层的网格状孔具有在约10μm至约500μm的范围内的孔径。在一些实施例中，所述网格状真空隔热层的网格状孔具有在约50 μm至约400μm的范围内的孔径。在一些实施例中，所述网格状真空隔热层的网格状孔具有在约100μm至约300μm的范围内的孔径。

根据本申请的实施例，所述网格状真空隔热层的网格状孔的形状包括正方形、长方形、三角形、圆形、椭圆形、不规则形状或其任何组合。

根据本申请的实施例，所述软包装体具有2-4个所述隔热层，各隔热层的结构、材料和厚度相同或不同，且各隔热层的厚度可为约1μm至约20μm的厚度。在一些实施例中，所述软包装体具有2个所述隔热层。在一些实施例中，各隔热层的厚度为约5μm 至约15μm。

根据本申请的实施例，所述隔热材料可以选自以下中的至少一种：聚酯薄膜、聚酰亚胺薄膜、聚氨酯薄膜和气凝胶毡。

根据本申请的实施例，所述至少一个隔热层的总厚度在约1μm至约80μm的范围内。在一些实施例中，所述至少一个隔热层的总厚度在约5μm至约70μm的范围内。在一些实施例中，所述至少一个隔热层的总厚度在约10μm至约60μm的范围内。在一些实施例中，所述至少一个隔热层的总厚度在约20μm至约50μm的范围内。在一些实施例中，所述至少一个隔热层的总厚度在约30μm至约40μm的范围内。

在另一个实施例中，本申请提供了一种电化学装置，包括：正极、负极、隔离膜和电解液，其特征在于，还包括根据本申请实施例的软包装体。

本申请实施例的额外层面及优点将部分地在后续说明中描述、显示、或是经由本申请实施例的实施而阐释。

附图说明

在下文中将简要地说明为了描述本申请实施例或现有技术所必要的附图以便于描述本申请的实施例。显而易见地，下文描述中的附图仅只是本申请中的部分实施例。对本领域技术人员而言，在不需要创造性劳动的前提下，依然可以根据这些附图中所例示的结构来获得其他实施例的附图。

图1展示了现有技术的软包装体的结构示意图。

图2展示了本申请的一个实施例的软包装体的结构示意图，其中隔热层由隔热材料组成。

图3展示了本申请的一个实施例的软包装体的结构示意图，其中隔热层呈网格状真空结构。

图4展示了本申请的一个实施例的软包装体的结构示意图，其中隔热层为网格状真空隔热层和由隔热材料组成的隔热层的复合隔热层。

具体实施方式

本申请的实施例将会被详细的描示在下文中。在本申请说明书全文中，将相同或相似的组件以及具有相同或相似的功能的组件通过类似附图标记来表示。在此所描述的有关附图的实施例为说明性质的、图解性质的且用于提供对本申请的基本理解。本申请的实施例不应该被解释为对本申请的限制。

在本申请中，除非经特别指定或限定之外，当在结构中第一特征位于第二特征“之上”或“之下”，该结构可包含实施例，其中该第一特征与该第二特征直接接触，且该结构也可包含另一实施例，其中该第一特征不与该第二特征直接接触，而是通过在两者之间形成的额外特征相接触。此外，当第一特征位于第二特征“之上”、在第二特征的“上面”或是“在第二特征的顶部”，其可包括实施例，其中该第一特征直接地或倾斜地位于第二特征“之上”、在第二特征的“上面”或是“在第二特征的顶部”，或仅只代表该第一特征的高度高于第二特征的高度；而当第一特征位于第二特征“之下”、在第二特征的“下面”或是“在第二特征的底部”时，其可包括实施例，其中该第一特征直接地或倾斜地位于第二特征“之下”、在第二特征的“下面”或是“在第二特征的底部”，或仅只代表该第一特征的高度低于第二特征的高度。

如本文中所使用，术语“约”用以描述及说明小的变化。当与事件或情形结合使用时，所述术语可指代其中事件或情形精确发生的例子以及其中事件或情形极近似地发生的例子。举例来说，当结合数值使用时，术语可指代小于或等于所述数值的±10％的变化范围，例如小于或等于±5％、小于或等于±4％、小于或等于±3％、小于或等于±2％、小于或等于±1％、小于或等于±0.5％、小于或等于±0.1％、或小于或等于±0.05％。另外，有时在本文中以范围格式呈现量、比率和其它数值。应理解，此类范围格式是用于便利及简洁起见，且应灵活地理解，不仅包含明确地指定为范围限制的数值，而且包含涵盖于所述范围内的所有个别数值或子范围，如同明确地指定每一数值及子范围一般。

目前通常使用铝塑复合膜作为电化学装置的软包装体。如图1所示，铝塑复合膜的基本组成结构为：聚丙烯薄膜层1(即密封层，厚度为约20μm至约40μm)、铝箔层3 (即金属层，厚度为约25μm至约45μm)、尼龙保护层5(即基材层，厚度为约15μm 至约30μm)和粘接层2和4(厚度为约0μm至约4μm)。该软包装体导热系数较高。

采用这种导热系数较高的软包装体来封装电极组件使得电极组件内部易受外部环境温度的影响。具体来说，电极组件在高温环境下长时间充放电循环或在高温存储或者热箱测试期间，外部环境温度较高，热量将会通过这种导热系数较高的软包装体传入电极组件内部，造成电极组件内部温度显著升高，进而容易造成电化学装置负极表面的固态电解质界面膜(SEI膜)分解，并导致电解质在电极表面发生氧化还原分解反应，产生气体，使得电化学装置发生鼓胀形变，严重时电化学装置可能发生爆炸。当电极组件在低温环境下长时间充放电循环或在低温存储时，外部环境温度较低，电极组件内部会通过这种导热系数较高的软包装体向外部持续散热，导致电极组件内部温度显著降低，进而造成电极组件的低温倍率、低温循环和低温存储性能显著下降。

本申请通过在软包装体中增加至少一个隔热层解决了上述问题。本申请的软包装体既耐高温也耐低温，可增强电化学装置在高温或低温条件下的使用安全性，并增加电化学装置的使用寿命。

在一个实施例中，本申请提供了一种软包装体，其特征在于，包括基材层、第一粘接层、金属箔层、第二粘接层、至少一个隔热层、第三粘接层以及密封层，并且所述至少一个隔热层设置在所述基材层、所述第一粘接层、所述金属箔层、所述第二粘接层、所述第三粘接层以及所述密封层中的任意两者之间。

根据本申请的实施例，所述基材层、所述第一粘接层、所述金属箔层、所述第二粘接层、所述至少一个隔热层、所述第三粘接层以及所述密封层由外至内依次设置。

根据本申请的实施例，所述隔热层为真空隔热层。如图3所示，本申请的软包装体在图1所示的铝塑复合膜的基础上增加了真空隔热层8和粘结层7。在一些实施例中，所述真空隔热层由隔热材料、非隔热材料或其组合组成。

根据本申请的实施例，所述隔热层为隔热材料组成的隔热层。如图2所示，本申请的软包装体在图1所示的铝塑复合膜的基础上增加了由隔热材料组成的隔热层6和粘结层7。在一些实施例中，所述隔热材料具有多孔真空结构。

根据本申请的实施例，所述隔热层为复合隔热层，所述复合隔热层包括真空隔热层和由隔热材料组成的隔热层。如图4所示，本申请的软包装体在图1所示的铝塑复合膜的基础上增加了由隔热材料组成的隔热层6、真空隔热层8和粘结层7。由隔热材料组成的隔热层6可在真空隔热层8之上或之下。

根据本申请的实施例，所述真空隔热层为网格状真空隔热层。

网格状真空隔热层的网格具有一定孔径。孔径过大会导致包装材料分切时边缘的真空孔与空气接触，从而使包装材料边缘失去隔热效果；孔径过小会导致单位面积内真空孔总面积占比小，从而隔热效果不佳。

根据本申请的实施例，所述网格状真空隔热层的网格状孔具有在约10μm至约500μm的范围内的孔径。在一些实施例中，所述网格状真空隔热层的网格状孔具有在约50 μm至约400μm的范围内的孔径。在一些实施例中，所述网格状真空隔热层的网格状孔具有在约100μm至约300μm的范围内的孔径。

根据本申请的实施例，所述网格状真空隔热层的网格状孔的形状包括正方形、长方形、三角形、圆形、椭圆形、不规则形状或其任何组合。在一些实施例中，所述网格状真空隔热层的网格状孔的形状为正方形、圆形或其组合，该形状便于加工。

根据本申请的实施例，所述软包装体具有2-4个所述隔热层，各隔热层的结构、材料和厚度相同或不同，且各隔热层的厚度为约1μm至约20μm。在一些实施例中，所述软包装体具有2个所述隔热层。在一些实施例中，各隔热层的厚度为5μm至约15μm。

根据本申请的实施例，所述隔热材料选自以下中的至少一种：聚酯薄膜、聚酰亚胺薄膜、聚氨酯薄膜和气凝胶毡。

根据本申请的实施例，所述至少一个隔热层的总厚度在约1μm至约80μm的范围内。在一些实施例中，所述至少一个隔热层的总厚度在约5μm至约70μm的范围内。在一些实施例中，所述至少一个隔热层的总厚度在约10μm至约60μm的范围内。在一些实施例中，所述至少一个隔热层的总厚度在约20μm至约50μm的范围内。在一些实施例中，所述至少一个隔热层的总厚度在约30μm至约40μm的范围内。

根据本申请的实施例，所述基材层由尼龙或聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)组成，且所述基材层的厚度在15μm至30μm的范围内。

根据本申请的实施例，所述第一粘接层由任何已知可作为粘结剂的材料组成，且所述第一粘接层的厚度为大于0μm且小于4μm。

根据本申请的实施例，所述金属箔层由铝箔、不锈合金钢、钢箔、镍箔或镍合金组成，且所述金属箔层的厚度在25μm至45μm的范围内。

根据本申请的实施例，所述第二粘接层由任何已知可作为粘结剂的材料组成，且所述第二粘接层的厚度为大于0μm且小于4μm。

根据本申请的实施例，所述第三粘接层由任何已知可作为粘结剂的材料组成，且所述第三粘接层的厚度为大于0μm且小于4μm。

根据本申请的实施例，所述密封层为聚丙烯薄膜层、聚丙烯与聚乙烯共聚物薄膜层或聚乙烯薄膜层，且所述密封层的厚度在20μm至40μm的范围内。

在另一个实施例中，本申请提供了一种电化学装置，包括：正极、负极、隔离膜和电解液，其特征在于，还包括根据本申请实施例的软包装体。

下面以锂离子电池为例并且结合具体的实施例说明软包装体的制备，本领域的技术人员将理解，本申请中描述的制备方法仅是实例，其他任何合适的制备方法均在本申请的范围内。

实施例

一、软包装体的制备

对比例的软包装体由外至内依次包括尼龙基材层5、第一粘接层4、铝箔层3、第二粘接层2、第三粘接层7以及聚丙烯薄膜密封层1。其通过以下方法制备：在尼龙基材层5上施加常用粘结材料以形成第一粘接层4。在第一粘接层4上施加铝箔层3。在铝箔层3的表面上采用溶液法涂覆非聚丙烯类的胶水材料，以形成第二粘接层2和第三粘接层7。然后在第二粘接层2和第三粘接层7上涂覆聚丙烯材料，以形成聚丙烯薄膜密封层1。

实施例1-13的软包装体在对比例的基础上增加了至少一个隔热层。具体地，实施例1-13的软包装体由外至内依次包括尼龙基材层5、第一粘接层4、铝箔层3、第二粘接层2、隔热层6和/或8、第三粘接层7以及聚丙烯薄膜密封层1。其制备方法与对比例的制备方法类似，区别仅在于在铝箔层3的表面上采用溶液法涂覆非聚丙烯类的胶水材料以形成第二粘接层2，然后施加隔热层6和/或8，继而在隔热层6和/或8上采用溶液法涂覆非聚丙烯类的胶水材料以形成第三粘接层7。

二、测试方法

1、高温存储测试方法

使锂离子电池满充，测试满充状态下锂离子电池的初始厚度，然后将满充锂离子电池置于80℃高温箱中，静置6h后，测试锂离子电池的厚度。锂离子电池的膨胀率＝(存储后锂离子电池的厚度-初始厚度)/初始厚度×100％。

2、热箱测试方法

使锂离子电池满充，将满充锂离子电池放置于热箱中，温度以5℃±2℃/min的速率升至130℃±2℃，保持60分钟。完成测试后(炉温降低到室温)，锂离子电池不起火和不爆炸则记为通过。热箱通过率是指通过测试的锂离子电池数量与总数的比值。

3、低温倍率性能测试方法

在-20℃低温箱中测试锂离子电池的放电倍率。通过下式计算锂离子电池的-20℃低温放电倍率：

放电倍率＝-20℃放电容量/25℃放电容量*100％

三、测试结果

下表展示了本申请实施例的软包装体中隔热层结构及采用各软包装体制得的锂离子电池的性能。对比例为图1所示的铝塑复合膜。实施例1-13与对比例的区别仅在于在该对比例的基础上增加隔热层。

结果表明，在软包装体中增加至少一个隔热层可显著降低锂离子电池的高温存储膨胀率并且显著提升锂离子电池的热箱通过率和-20℃低温放电倍率，从而能够改善锂离子电池的使用寿命。

整个说明书中对“实施例”、“部分实施例”、“一个实施例”、“另一举例”、“举例”、“具体举例”或“部分举例”的引用，其所代表的意思是在本申请中的至少一个实施例或举例包含了该实施例或举例中所描述的特定特征、结构、材料或特性。因此，在整个说明书中的各处所出现的描述，例如：“在一些实施例中”、“在实施例中”、“在一个实施例中”、“在另一个举例中”，“在一个举例中”、“在特定举例中”或“举例“，其不必然是引用本申请中的相同的实施例或示例。此外，本文中的特定特征、结构、材料或特性可以以任何合适的方式在一个或多个实施例或举例中结合。

尽管已经演示和描述了说明性实施例，本领域技术人员应该理解上述实施例不能被解释为对本申请的限制，并且可以在不脱离本申请的精神、原理及范围的情况下对实施例进行改变，替代和修改。

Claims (10)

1.一种软包装体，其包括基材层、第一粘接层、金属箔层、第二粘接层、第三粘接层以及密封层，其特征在于，所述软包装体还包括至少一个隔热层，并且所述至少一个隔热层设置在所述基材层、所述第一粘接层、所述金属箔层、所述第二粘接层、所述第三粘接层以及所述密封层中的任意两者之间。

2.根据权利要求1所述的软包装体，其特征在于，所述基材层、所述第一粘接层、所述金属箔层、所述第二粘接层、所述至少一个隔热层、所述第三粘接层以及所述密封层由外至内依次设置。

3.根据权利要求1所述的软包装体，其特征在于，所述隔热层为真空隔热层。

4.根据权利要求1所述的软包装体，其特征在于，所述隔热层为由隔热材料组成的隔热层。

5.根据权利要求1所述的软包装体，其特征在于，所述隔热层为复合隔热层，所述复合隔热层包括真空隔热层和由隔热材料组成的隔热层。

6.根据权利要求3或5所述的软包装体，其特征在于，所述真空隔热层为网格状真空隔热层。

7.根据权利要求6所述的软包装体，其特征在于，所述网格状真空隔热层的网格状孔具有在10μm至500μm的范围内的孔径。

8.根据权利要求6所述的软包装体，其特征在于，所述网格状真空隔热层的网格状孔的形状包括正方形、长方形、三角形、圆形、椭圆形或其任何组合。

9.根据权利要求1所述的软包装体，其特征在于，所述软包装体具有2-4个所述隔热层，各隔热层的结构、材料和厚度相同或不同，且各隔热层的厚度为1μm至20μm。

10.一种电化学装置，包括：正极、负极、隔离膜和电解液，其特征在于，还包括根据权利要求1-9中任一项所述的软包装体。

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