CN210803936U - 一种可用于锂离子电池的电致变色铝塑膜 - Google Patents

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Abstract

本实用新型公开了属于锂离子电池的零部件范围的一种可用于锂离子电池的电致变色铝塑膜。该电致变色铝塑膜由尼龙层、电致变色粘结层、铝箔、保护层、内粘合层、CPP层依次叠合组成；其中尼龙层为无色透明的最外保护层，由电致变色粘结层与铝箔的一面粘合在一起，铝箔的另一面与保护层，内粘合层、CPP层组合在一起，作为锂离子电池的软包外壳。本实用新型漏电检测不需要额外的检测设备；电致变色涂层可以作为简易的可视化检测手段，具备长期监测的功能。此外，漏电检测过程中，可以根据变色情况判断发现发生漏电的具体位置，保证漏电的隐患被随时发现与排除。

Description

一种可用于锂离子电池的电致变色铝塑膜
技术领域
本实用新型属于锂离子电池的零部件范围，特别涉及一种可用于锂离子电池的电致变色铝塑膜。
背景技术
近年来，随着锂离子电池的储电能力和生产技术的持续进步，锂离子电池已经成为电子产品、电动汽车的主要储能设备。相应的，随着使用场景及使用数量的大幅度上升，对锂离子电池在生产及使用过程中的安全性能的要求日益提高。随着电动汽车对电池的能量密度的要求日益提高，采用铝塑膜作为外壳的锂离子软包电池的应用日益广泛。
在锂离子软包电池的产品检测中，电池本身的漏电检测尤其重要。作为电能储存器件，锂离子电池的漏电可能导致过热、失火、电击等安全隐患。在电池生成过程中，难免存在局部的微小电流漏电的情况。随着电池的使用次数增加，漏电导致的安全隐患也逐步放大。
在软包电池的热封过程中，极耳处进行热封操作后，可能由于温度过高或热封头温度不均匀的原因，导致极耳与铝塑膜中间的铝箔材料直接接触，因在电池的充放电过程中，电流都需要从极耳处流入或流出电池，故极耳与铝塑膜中的铝箔接触后，直接导致漏电现象。此外，热封过程中，极耳材料的不平整及铝塑膜材料的不平整均可能导致极耳和铝箔之间局部区域的热封绝缘层比较薄弱，动力电池的大电流放电过程中可能导致击穿，造成安全隐患。因此，软包电池的使用过程中，通常需要频繁的漏电检测，造成了生产效率的降低。又因为软包电池的漏电检测过程较为繁琐，严重影响的自动化和生产效率的提高。
现阶段对于锂离子软包电池的漏电检测，通常采用绝缘电阻测试仪检测极耳与铝塑膜中铝箔之间绝缘层的电阻值。如果检测到电阻偏低，即存在漏电的情况。因金属探针为刚性金属材料，自动化检测的过程中存在戳伤的风险。且探针检测通常为短时间、点接触的检测。软包电池的漏电检测过程中，需要手动将绝缘电阻测试仪的金属探针与电池极耳及外壳接触。
电池的制造过程中，随着电池的后续生产、运输、配组的过程中，发生不显著漏电的位置容易逐步恶化，从难以检测的轻微漏电发展为具备安全风险的较大的漏电。故对于这一风险较大的安全隐患，需要一种可以长期、可视的检测手段，保证随时能够将隐患电池挑出。
在锂离子电池目前所用的铝塑膜材料均无电致变色功能。因此，在电池发生漏电时，需要采用外接仪器现场检测，无法直接判断电池是否漏电。电池制造过程中，通常在电芯注入电解液前，进行漏电检测。通常采用的检测方法如下：
使用绝缘电阻测试仪，将其中一只探针放在电极上，另一只放在铝塑膜的任意一个热封区附近铝塑膜截面处。如果热封后存在漏电的现象，极耳与铝塑膜内部的铝箔形成一个电流通路，导致漏电现象。同时，两者之间也由绝缘变成了导通。在后续的充电过程中，会出现漏电现象。
目前，电池的漏电现象均为在某一时间点的检测，缺乏长期的检测。主要集中在增加检测精度和速度上，缺少便利性较高的持续性监测技术。
例如CN 207851195 U采用X-RAY现场检测，通过X-RAY的透过能力，检测热封口的绝缘性，在热封完成后直接进行检查。检查合格则进入下一生产工序，检查不合格则直接排除。也属于仅能在设备上进行一个时间点的检测。目前仅能发现比较明显的热封缺陷。
例如CN 109193052 A中，将绝缘电阻测试仪长期接在电池组上，随时保证检测。因检测设备的限制，每次均需要手动进行开关检测，其基本原理与常规的生产检测一致，仅仅是将测试长期搭载在电池系统上，并非持续性的监测。
例如CN 204474570 U中，仅仅将电致变色材料分散入双面胶带的粘合层中，尽管可以在很多场合中直接使用，但很难适用于软包电池上。
本发明中，电致变色材料以相似的工艺直接用在铝塑膜的粘合层中，保证了和铝箔的接触，在热封后如果发生漏电，铝箔上的电致变色材料会立刻发生变色，保证漏电的隐患被随时发现与排除。该方法使漏电检测变得长期持续，且漏电的信号变为肉眼可见、不需要额外的检测设备。铝塑膜的结构与常规的软包电池铝塑膜相似，
实用新型内容
本实用新型的目的是针对现有技术的弊端，提供一种可用于锂离子电池的电致变色铝塑膜，其特征在于，所述可用于锂离子电池的电致变色铝塑膜由尼龙层1、电致变色粘结层2、铝箔3、保护层4、内粘合层5、CPP层6依次叠合组成；其中尼龙层1为无色透明的最外保护层，由电致变色粘结层2与铝箔3的一面粘合在一起，铝箔3的另一面与保护层4，内粘合层5、CPP层6组合在一起，作为锂离子电池的软包外壳。
所述电致变色粘结层为粘合剂与电致变色材料均匀混合制成；并且电致变色材料在电致变色粘结层2上形成局部分布或整体分布；当为局部分布时，其漏电显示为漏电、危险提示。
所述电致变色材料占电致变色层的质量分数为0.1％-10％；
所述电致变色材料为有机电致变色材料或无机电致变色材料。
所述有机电致变色材料为聚吡咯、聚噻吩、聚苯胺及其衍生物中一种及以上。
所述无机电致变色材料为氧化钨、氧化钼、氧化铱、氧化镍、三氧化二铑中一种及以上。
所述氧化铱、氧化镍、三氧化二铑为阳极电致变色材料，检测正极漏电时采用。
所述氧化钨、氧化钼为阴极电致变色材料，检测负极漏电时采用。
所述阳极与阴极电致变色材料应该选用其变色不一致的两种电致变色材料。
本实用新型的有益效果是与现有技术相比，漏电检测不需要额外的检测设备；电致变色涂层可以作为简易的可视化检测手段，具备长期监测的功能。此外，漏电检测过程中，可以根据变色情况判断发现发生漏电的具体位置，可以作为生产设备及生产原料的异常排查的参考。此外，发生的颜色变化可以通过市场上比较成熟的自动化的颜色检测技术进行自动检测，更容易实现漏电检测的自动化。
附图说明
图1为电致变色铝塑膜结构示意图。
具体实施方式
本实用新型提供一种可用于锂离子电池的电致变色铝塑膜，下面结合附图对不实用新型予以进一步说明。
图1所示为电致变色铝塑膜结构示意图。图中
所述可用于锂离子电池的电致变色铝塑膜由尼龙层1、电致变色粘结层2、铝箔3、保护层4、内粘合层5、CPP层6依次叠合组成；其中尼龙层1为无色透明的最外保护层，由电致变色粘结层2与铝箔3的一面粘合在一起，铝箔3的另一面与保护层4，内粘合层5、CPP层6组合在一起，作为锂离子电池的软包外壳。
所述电致变色粘结层为粘合剂与电致变色材料均匀混合制成；其中，电致变色材料占电致变色层的质量分数为0.1％-10％；并且电致变色材料在电致变色粘结层2上形成局部分布或整体分布；当为局部分布时，其漏电显示为漏电、危险提示。
所述电致变色材料采用聚吡咯、聚噻吩、聚苯胺及其衍生物中一种及以上的有机电致变色材料组成；或采用氧化钨、氧化钼、氧化铱、氧化镍、三氧化二铑中一种及以上的无机电致变色材料组成，其中氧化铱、氧化镍、三氧化二铑为阳极电致变色材料，检测正极漏电时采用；氧化钨、氧化钼为阴极电致变色材料，检测负极漏电时采用。具体制作电致变色铝塑膜时，应该根据用于包装锂离子电池的阳极侧面和阴极侧面分别采用阳极电致变色材料的氧化铱、氧化镍、三氧化二铑、普鲁士蓝作为锂离子电池的阳极侧面包装用电致变色铝塑膜；采用阴极电致变色材料的氧化钨、氧化钼作为锂离子电池的阴极侧面包装用电致变色铝塑膜；达到包装锂离子电池的阳极侧面和阴极侧面产生漏电时显示不一致的两种电致变色的效果，由此判断发现发生漏电的具体位置。
实施例，
制作一个实验用锂离子电池，采用阳极侧面包装用电致变色铝塑膜和阴极侧面包装用电致变色铝塑膜按锂离子电池阳极侧面、阴极侧面包装，先给锂离子电池充电，一旦保护层4破损，导电性良好的铝箔将立刻带电，一次发现锂离子电池阳极侧面铝塑膜一处电致变色层2由无色透明变为:三氧化二铑(Rh2O3)电致变色为深绿色或普鲁士蓝电致变色为浅绿色，透过尼龙层显示出来；又发现锂离子电池阴极侧面铝塑膜一处电致变色层2由无色透明变为：氧化钨(WO3)和氧化钼(MoO3)均电致变色为蓝色，透过尼龙层显示出来；达到了包装锂离子电池的阳极侧面和阴极侧面产生漏电时显示不一致的两种电致变色的效果，由此判断发现发生漏电的具体位置。

Claims (7)

1.一种可用于锂离子电池的电致变色铝塑膜，其特征在于，所述可用于锂离子电池的电致变色铝塑膜由尼龙层(1)、电致变色粘结层(2)、铝箔(3)、保护层(4)、内粘合层(5)、CPP层(6)依次叠合组成；其中尼龙层(1)为无色透明的最外保护层，由电致变色粘结层(2)与铝箔(3)的一面粘合在一起，铝箔(3)的另一面与保护层(4)，内粘合层(5)、CPP层(6)组合在一起，作为锂离子电池的软包外壳。
2.根据权利要求1所述可用于锂离子电池的电致变色铝塑膜，其特征在于，所述电致变色粘结层为有机电致变色材料或无机电致变色材料。
3.根据权利要求2所述可用于锂离子电池的电致变色铝塑膜，其特征在于，所述有机电致变色材料选用聚吡咯、聚噻吩或聚苯胺及其衍生物。
4.根据权利要求2所述可用于锂离子电池的电致变色铝塑膜，其特征在于，所述无机电致变色材料选用氧化钨、氧化钼、氧化铱、氧化镍或三氧化二铑。
5.根据权利要求4所述可用于锂离子电池的电致变色铝塑膜，其特征在于，所述氧化铱、氧化镍或三氧化二铑为阳极电致变色材料，在检测正极漏电时采用。
6.根据权利要求4所述可用于锂离子电池的电致变色铝塑膜，其特征在于，所述氧化钨、氧化钼为阴极电致变色材料，在检测负极漏电时采用。
7.根据权利要求5或6所述可用于锂离子电池的电致变色铝塑膜，其特征在于，阳极与阴极电致变色材料应该选用其变色不一致的两种电致变色材料。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN114261158A (zh) * 2021-12-20 2022-04-01 惠州市广麟材耀科技有限公司 一种复合铝塑膜、铝塑膜卷以及软包电池
CN114326243A (zh) * 2021-11-30 2022-04-12 惠州市广麟材耀科技有限公司 一种电致变色铝塑膜

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