CN220420719U - 电芯膜及电池 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种电芯膜及电池，所述电芯膜包括依次层叠连接的第一绝缘膜层、耐温膜层和第二绝缘膜层。在本实用新型中，通过在电芯膜中设置耐温膜层，从而提高了电芯膜的耐温性能，进而提高了电芯的安全防护水平；同时通过在耐温膜层相对两面设置第一绝缘膜层和第二绝缘膜层，保证了电芯膜满足绝缘耐压和抗拉抗折等性能要求，进而保证在绝大部分实际工况中保持电芯膜结构形态完好。

Description

电芯膜及电池

技术领域

本实用新型属于电池技术领域，特别是涉及一种电芯膜及电池。

背景技术

目前，随着对新能源汽车动力系统集成效率和电芯能量密度要求的提升，电芯里非活性物质的比例被不断压缩，铜铝箔、电芯隔膜被不断减薄，压实密度被不断提高。如此，导致单个电芯出现失控时会释放出更多的能量。而电芯膜作为防护失控电芯的第一道屏障，其高温性能和绝缘性能都是影响动力系统安全性能的重要因素。现有技术中的电芯膜的耐温极限一般在120℃～180℃范围内，难以抵抗电芯在发生热失控时产生的高温。即，在任一电芯发生热失控时，该电芯膜都可能会熔化失效，从而暴露电芯外壳，成为整个动力系统的绝缘薄弱点。

实用新型内容

本实用新型针对现有技术中的电芯膜耐温能力较低等技术问题，提供了一种电芯膜及电池。

鉴于以上技术问题，本实用新型实施例提供一种电芯膜，包括依次层叠连接的第一绝缘膜层、耐温膜层和第二绝缘膜层。

可选地，所述耐温膜层包括PI膜层或PA4T膜层。

可选地，所述第一绝缘膜层包括PET膜层、PP膜层或PTFE膜层；或/和

所述第二绝缘膜层包括PET膜层、PP膜层或PTFE膜层。

可选地，所述电芯膜厚度为0.1mm至0.2mm。

可选地，所述耐温膜层的厚度为20μm～50μm；或/和

所述第一绝缘膜层的厚度为20μm～45μm；或/和

所述第二绝缘膜层的厚度为20μm～45μm。

可选地，所述电芯膜还包括设置在所述第一绝缘膜层与所述耐温膜层之间的第一粘胶层，以及设置在所述耐温膜层与所述第二绝缘膜层之间的第二粘胶层。

可选地，所述第一粘胶层的厚度为9μm～20μm；或/和

所述第二粘胶层的厚度为9μm～20μm。

可选地，所述第一粘胶层或/和所述第二粘胶层为环氧树脂胶层。

可选地，所述电芯膜还包括背胶层；所述背胶层设置在所述第一绝缘膜层或所述第二绝缘膜层背离所述耐温膜层的一面。

可选地，所述背胶层的厚度为9μm～20μm。

可选地，所述背胶层为环氧树脂胶层。

本实用新型一实施例还提供了一种电池，包括电芯和包裹所述电芯的上述电芯膜。

本实用新型实施例中，电芯膜包括依次层叠连接的第一绝缘膜层、耐温膜层和第二绝缘膜层。在本实用新型中，通过在电芯膜中设置耐温膜层，从而提高了电芯膜的耐温性能，进而提高了电芯的安全防护水平；同时通过在耐温膜层相对两面设置第一绝缘膜层和第二绝缘膜层，从而保证电芯膜满足绝缘耐压和抗拉抗折等性能要求，进而保证在绝大部分实际工况中(例如：电芯面临的道路振动、充放电时的膨胀和电芯间异物挤压等工况)保持电芯膜结构形态完好。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

图1是本实用新型一实施例提供的电芯膜的部分截面示意图。

图2是本实用新型一实施例提供的电芯膜的部分截面示意图。

图3是本实用新型一实施例提供的电池的部分截面示意图。

说明书中的附图标记如下：

1、第一绝缘膜层；2、耐温膜层；3、第二绝缘膜层；4、第一粘胶层；5、第二粘胶层；6、背胶层；7、电芯。

具体实施方式

为了使本实用新型所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步的详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

需要理解的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“中部”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为本实用新型的限制。

如图1所示，本实用新型一实施例提供了一种电芯膜，包括依次层叠连接的第一绝缘膜层1、耐温膜层2和第二绝缘膜层3。可以理解地，所述电芯膜用于包裹在电芯外部，所述耐温膜层2用于抵抗电芯在可能发生的热失控时产生的高温，从而避免电芯膜在高温下熔化失效，进而丧失电芯膜的绝缘性能。所述第一绝缘膜层和所述第二绝缘膜层3分别位于所述耐温膜层2的相对两侧，从而为电芯膜提供符合预设要求的机械强度，所述预设要求包括但不限定于满足GB/T 13542.2-2009电气绝缘用薄膜测试，拉伸强度≥150Mpa时，断裂伸长率≥80％的要求；满足GB/T 1689-2014硫化橡胶耐磨性能的测试标准，测试后厚度损失小于20％的要求；以及GB/T 10004-2008包装用塑料复合膜、袋的测试标准，刺穿强度大于等于1.0kg等要求。

在一实施例中，所述电芯膜厚度为0.1mm至0.2mm，从而在保证所述电芯膜的绝缘耐压、耐温阻燃和抗拉抗折等材料性能满足电池的需求的前提下，不会由于厚度的原因而降低电池模组的体积能量密度。

本实用新型实施例中，电芯膜包括依次层叠连接的第一绝缘膜层1、耐温膜层2和第二绝缘膜层3。其中，通过在电芯膜中设置耐温膜层2，从而提高了电芯膜的耐温性能，进而提高了电芯的安全防护水平；同时通过在耐温膜层2相对两面设置第一绝缘膜层1和第二绝缘膜层3，从而保证电芯膜的厚度满足绝缘耐压和抗拉抗折等性能要求，进而保证在绝大部分实际工况中(例如：电芯面临的道路振动、充放电时的膨胀和电芯间异物挤压等工况)保持电芯膜结构形态完好。

在一实施例中，所述第一绝缘膜层包括但不不限于为PET(PolyethyleneTerephthalate，聚对苯二甲酸乙二醇酯)膜层、PP(Polyethylene，聚丙烯)膜层或PTFE(Polytetra fluoroe thylene,聚四氟乙烯)膜层；在另一实施例中，所述第二绝缘膜层包括但不不限于为PET膜层、PP膜层或PTFE膜层。作为优选，所述第一绝缘膜层和所述第二绝缘膜层均为PET膜层。如此，通过设置多层绝缘膜层(也即第一绝缘膜层1和第二绝缘膜层3)，可以在电芯膜厚度满足绝缘耐压和抗拉抗折等性能要求的基础上，减少每层绝缘膜层的厚度，避免了由于单层绝缘膜层厚度较大从而可能导致的涂刷不均和翘曲等现象，从而影响电芯膜的机械性能与隔热性能。另外，由于PET材料具有良好的粘接强度，选择PET材料作为绝缘膜层，将第一绝缘膜层1(第一PET膜层)和第二绝缘膜层3(第二PET膜层)设置于耐温膜层2的相对两面，可以保证电芯膜外表面材料均为PET材料，从而为电芯膜提供足够的粘接强度，进而使电芯膜不易从电芯上被剥离。

在一实施例中，如图1所示，所述耐温膜层2为PI膜层或PA4T膜层。可以理解地，所述PI(Polyimide，聚酰亚胺)膜层或所述PA4T(Polyamide4T，苯二甲酰丁二胺)膜层可以抵抗400℃以上的高温而不会熔化失效，从而保证了高温情况下电芯膜的绝缘性能。可理解地，所述耐温膜层2也可以为云母膜层等耐高温且同时具有良好绝缘性能的材料。

在本实施例中，所述PI膜层的介电常数约为3.3-3.5，从而保证了其绝缘性能满足电芯膜的要求；所述PI膜层的玻璃化温度高于200℃，热分解的起始温度高于450℃，从而提高了电芯膜的耐温阻燃性能；所述PI膜层拉伸强度为150-200MPa，拉伸膜量为1-5GPa，从而保证了其机械强度可以正常应对电芯膜可能面对的各种工况。所述PA4T膜层为一种耐高温尼龙材料，所述PA4T膜层的熔点高于430℃，并且在温度不断增长的情况下也具有较高的硬度和机械强度；所述PA4T膜层的介电常数约为3.2-3.5，若将纳米级的空气分散在所述PA4T膜层内其介电常数约为2.3-2.7，从而保证了其绝缘性能满足电芯膜的要求。此外，由于PI膜层或PA4T膜层相对PET膜层来说具有较高的成本，在本实施例中，通过在PI膜层或PA4T膜层的相对两个表面设置第一绝缘膜层1和第二绝缘膜层3，从而在不增加PI膜层或PA4T膜层厚度的基础上，增加电芯膜厚度，进而使电芯膜以较低的成本在提高耐温阻燃性能的基础上，同时满足绝缘耐压和抗拉抗折等性能要求。

在一实施例中，所述耐温膜层2的厚度为20μm～50μm。可以理解地，所述耐温膜层2用于抵抗电芯在可能发生的热失控时产生的高温，上述厚度范围的耐温膜层2可以使得电芯膜在具有较好耐温效果的同时还保持较低成本。以磷酸铁锂电芯为例，在发生热失控时电芯表面温度会在短时间内达到400℃以上，而耐温膜层2的厚度为20μm～50μm的PI膜层或PA4T膜层的耐高温能力均可以满足短时间内400℃时，材料体系不崩溃且绝缘耐压能力不受影响(1000VDC，60S绝缘测试后，绝缘电阻值＞2000MΩ；3000VAC，60S耐压测试后，不击穿、不跳火)。

在一实施例中，所述第一绝缘膜层1的厚度为20μm～45μm；所述第二绝缘膜层3的厚度为20μm～45μm。可以理解地，上述厚度范围内的所述第一绝缘膜层1和所述第二绝缘膜层3除了为电芯膜提供一定的耐温和绝缘性能之外，还可以为电芯膜提供满足要求的机械性能。在所述第一绝缘膜层1的厚度为20μm～45μm且所述第二绝缘膜层3的厚度为20μm～45μm的情况下，电芯膜的机械性能可以保证在绝大部分实际工况中(例如：电芯面临的道路振动、充放电时的膨胀和电芯间异物挤压等工况)保持电芯膜结构形态完好。

在一实施例中，如图2所示，所述电芯膜还包括设置在所述第一绝缘膜层1与所述耐温膜层2之间的第一粘胶层4，以及设置在所述耐温膜层2与所述第二绝缘膜层3之间的第二粘胶层5。可以理解地，所述第一绝缘膜层1通过所述第一粘胶层4与所述电芯膜粘接，所述第二绝缘膜层3通过所述第二粘胶层5与所述电芯膜粘接。

在一实施例中，所述第一粘胶层4的厚度为9μm～20μm；所述第二粘胶层5的厚度为9μm～20μm。可以理解地，所述第一粘胶层4的厚度为9μm～20μm，从而保证在满足所述第一绝缘膜层1与所述电芯膜粘接强度的基础上，避免增加电芯膜的厚度；所述第二粘胶层5的厚度为9μm～20μm，从而保证在满足所述第二绝缘膜层3与所述电芯膜粘接强度的基础上，避免增加电芯膜的厚度。

在一实施例中，所述第一粘胶层4或/和所述第二粘胶层5为环氧树脂胶层。可以理解地，由于环氧树脂胶存在环氧基和羟基等极性基团，因此，9μm～20μm厚度的环氧树脂胶即可提供优秀的黏附性能。此外，环氧树脂胶在高温工况下具有低收缩性，且抗冲击性能优秀，从而满足电芯膜在绝大部分实际工况中(例如：电芯面临的道路振动、充放电时的膨胀和电芯间异物挤压等工况)的粘接性能的需求。因此，在本实用新型中，所述第一粘胶层4为环氧树脂胶层，所述第二粘胶层5亦可以为环氧树脂胶层。

在一实施例中，如图2所示，所述电芯膜还包括背胶层6；所述背胶层6设置在所述第一绝缘膜层1背离所述耐温膜层2的一面。在另一实施例中，所述背胶层6也可以设置在所述第二绝缘膜层3背离所述耐温膜层2的一面。可以理解地，所述背胶层6用于将电芯膜与电芯粘接，从而将电芯包裹在电芯膜内。

在一实施例中，所述背胶层6的厚度为9μm～20μm。可以理解地，所述背胶层6的厚度为9μm～20μm，从而在保证满足所述第一绝缘膜层1或所述第二绝缘膜层3与电芯粘接强度的基础上，避免增加电池的厚度，从而减少电池模组的体积能量密度。

在一实施例中，所述背胶层6为环氧树脂胶层。可以理解地，由于环氧树脂胶存在环氧基和羟基等极性基团，因此，9μm～20μm厚度的环氧树脂胶即可提供优秀的黏附性能。此外，环氧树脂胶在高温工况下具有低收缩性，且抗冲击性能优秀，从而满足电芯膜在绝大部分实际工况中(例如：电芯面临的道路振动、充放电时的膨胀和电芯间异物挤压等工况)的粘接性能的需求。

如图3所示，本实用新型一实施例还提供了一种电池，包括电芯7和包裹所述电芯7的所述电芯膜。具体地，所述电芯膜的具体结构参照上述实施例中所述，且所述电芯膜包覆在电芯7上。

本实用新型实施例中，通过在所述电池中设置所述电芯膜，从而提高了电池的安全防护水平；同时所述电芯膜不易从电芯7上被剥离，从而提高了电池的结构稳定性。

以上仅为本实用新型的电芯膜及电池的实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (12)

1.一种电芯膜，其特征在于，包括依次层叠连接的第一绝缘膜层、耐温膜层和第二绝缘膜层。

2.根据权利要求1所述的电芯膜，其特征在于，所述耐温膜层包括PI膜层或PA4T膜层。

3.根据权利要求1所述的电芯膜，其特征在于，所述第一绝缘膜层包括PET膜层、PP膜层或PTFE膜层；或/和

所述第二绝缘膜层包括PET膜层、PP膜层或PTFE膜层。

4.根据权利要求1所述的电芯膜，其特征在于，所述电芯膜厚度为0.1mm至0.2mm。

5.根据权利要求1所述的电芯膜，其特征在于，所述耐温膜层的厚度为20μm～50μm；或/和

所述第一绝缘膜层的厚度为20μm～45μm；或/和

所述第二绝缘膜层的厚度为20μm～45μm。

6.根据权利要求1所述的电芯膜，其特征在于，所述电芯膜还包括设置在所述第一绝缘膜层与所述耐温膜层之间的第一粘胶层，以及设置在所述耐温膜层与所述第二绝缘膜层之间的第二粘胶层。

7.根据权利要求6所述的电芯膜，其特征在于，所述第一粘胶层的厚度为9μm～20μm；或/和

所述第二粘胶层的厚度为9μm～20μm。

8.根据权利要求6所述的电芯膜，其特征在于，所述第一粘胶层或/和所述第二粘胶层为环氧树脂胶层。

9.根据权利要求1所述的电芯膜，其特征在于，所述电芯膜还包括背胶层；所述背胶层设置在所述第一绝缘膜层或所述第二绝缘膜层背离所述耐温膜层的一面。

10.根据权利要求9所述的电芯膜，其特征在于，所述背胶层的厚度为9μm～20μm。

11.根据权利要求9所述的电芯膜，其特征在于，所述背胶层为环氧树脂胶层。

12.一种电池，其特征在于，包括电芯和包裹所述电芯的如权利要求1至11任一项所述的电芯膜。