一種鋰離子電池軟包裝用鋁塑復(fù)合膜及鋰離子電池的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種鋰離子電池軟包裝用鋁塑復(fù)合膜及鋰離子電池。其中，鋁塑復(fù)合膜包括依次設(shè)置的隔離層、鋁箔層以及封膠層，鋁箔層與封膠層之間設(shè)置有保護層，其中，保護層為金屬鉻層、熱固型塑膠層以及聚偏二氯乙烯層中的至少兩種的組合層。通過上述方式，本發(fā)明能夠避免電池的腐蝕性液體通過封膠層滲入而腐蝕鋁箔層表面，確保鋁箔層表面的封膠層不脫落，電池不漏液，提高包裝膜的使用壽命；熱封層到鋁箔層各層間均不用粘合劑，阻止因電解液滲透過熱封層面與粘接劑接觸而污染電解液、保證電池的性能。
【專利說明】一種鋰離子電池軟包裝用鋁塑復(fù)合膜及鋰離子電池
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電池領(lǐng)域，特別是涉及一種鋰離子電池軟包裝用鋁塑復(fù)合膜及鋰離子電池。
【背景技術(shù)】
[0002]針對目前金屬殼包裝鋰電池在使用過程中易釋放氣體，壓力增大導(dǎo)致爆炸問題，市面上開始推出一種新型的軟包裝材料，即鋁塑復(fù)合膜。這種包裝材料可以膨脹釋放壓力，從而防止爆炸。
[0003]如圖1所示，現(xiàn)有技術(shù)中，軟包裝材料通常包括隔離層1、鋁箔層2以及封膠層3。但是，這樣的軟包裝材料，鋰電池的腐蝕性液體通?？梢酝ㄟ^封膠層3滲入而直接腐蝕鋁箔層表面，從而使附著在鋁箔層表面的封膠層脫落，包裝膜失效，從而電池失效。封膠層一般為聚丙烯，流延或擠出等方式直接淋在鋁箔上成膜，其粘接強度較低，不能滿足電池的要求，引進粘合劑將聚丙烯膜粘合復(fù)合到鋁箔上，由于鋰離子電池電解是有機溶劑，易滲透過封膠層接觸粘接劑，從而電解液受到污染，影響電池的性能。
[0004]由于鋰電池現(xiàn)已廣泛地應(yīng)用于手機等便攜式電池和電動工具、電動車等動力電源。因用途不同，采用鋁塑膜的軟包裝鋰電池對鋁塑膜的性能和使用壽命要求也不同。需要有長壽命的鋁塑膜，即對耐腐蝕性有更高的要求，并在長期使用中保證電池的性能穩(wěn)定。上述鋁塑復(fù)合膜的現(xiàn)狀制約和限制了鋰離子電池的應(yīng)用和發(fā)展，極需解決上述問題的新的鋁塑復(fù)合膜。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明主要解決的技術(shù)問題是提供一種鋰離子電池軟包裝用鋁塑復(fù)合膜及鋰離子電池，能夠有效防止電池的腐蝕性液體腐蝕鋁箔層表面，確保鋁箔層表面的封膠層不脫落，電池不漏液，提高包裝膜的使用壽命，并能保證電池的電解液不受鋁塑復(fù)合膜材料成分的污染，保證電池的性能穩(wěn)定。
[0006]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的一個技術(shù)方案是:提供一種鋁塑復(fù)合膜，所述鋁塑復(fù)合膜包括依次設(shè)置的隔離層、鋁箔層以及封膠層，所述鋁箔層與所述封膠層之間設(shè)置有保護層，其中，所述保護層為雙重防護結(jié)構(gòu)，采用金屬鉻層、熱固型塑膠層以及聚偏二氯乙烯層中的至少兩種的組合層。
[0007]其中，所述熱固型塑膠層為熱固型聚烯酸層，處于所述金屬鉻層與所述熱封層之間；或者處于所述鋁箔層與所述聚偏二氯乙烯之間。
[0008]其中，所述熱固型塑膠層為熱固型聚丙烯酸層，處于所述金屬鉻層與所述熱封層之間；或者處于所述鋁箔層與所述聚偏二氯乙烯之間。
[0009]其中，在所述保護層包括所述金屬鉻層時，則所述保護層中的金屬鉻層為連接到
鋁箔層。
[0010]其中，在所述保護層包括所述聚偏二氯乙烯層時，則所述聚偏二氯乙烯層連接到熱封層。
[0011]其中，所述保護層的厚度在0.01?10微米之間。
[0012]其中，所述保護層的厚度在0.1?6微米之間。
[0013]其中，所述鋁塑復(fù)合膜通過冷沖成型或直接成型包覆電池芯。
[0014]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的另一個技術(shù)方案是:提供一種鋰離子電池，所述鋰離子電池為軟包裝電池，所述鋰離子電池包括上述的鋁塑復(fù)合膜和電池芯，通過所述鋁塑復(fù)合膜包覆所述電池芯，所述鋁塑復(fù)合膜的封膠層最接近所述電池芯及電解液。
[0015]本發(fā)明的有益效果是:區(qū)別于現(xiàn)有技術(shù)的情況，本發(fā)明通過在鋁塑復(fù)合膜的鋁箔層與封膠層之間設(shè)置保護層，并且保護層為金屬鉻層、熱固型塑膠層以及聚偏二氯乙烯層中的至少兩種的組合層。通過這樣的方式，從而能夠避免電池的腐蝕性液體通過封膠層滲入而腐蝕鋁箔層，確保鋁箔層表面的封膠層不脫落，電池不漏液，提高包裝膜的使用壽命，因內(nèi)層結(jié)構(gòu)不使用粘接劑和所用復(fù)合層材料的穩(wěn)定惰性，能保證電池的電解液不受鋁塑復(fù)合膜材料成分的污染，保證電池的性能穩(wěn)定。
[0016]其中:保護層中的金屬鉻層接觸鋁箔，保護層的熱固型塑膠層或聚偏二氯乙烯層接觸封膠層。金屬鉻層起主保護作用，熱固型塑膠層或聚偏二氯乙烯層起輔助保護和加強熱封層與金屬鉻層的連接作用，從而起到增強鋁塑膜的工藝性能和提高其使用壽命的作用。
[0017]其中:保護層為熱固型塑膠層與聚偏二氯乙烯層時，熱固型塑膠層起主保護作用，聚偏二氯乙烯層起輔助保護和加強與熱封層的連接與熔合作用，從而起到增強鋁塑膜的工藝性能和提高其使用壽命的作用。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]圖1是現(xiàn)有技術(shù)中鋁塑復(fù)合膜的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019]圖2是本發(fā)明實施方式提供的一種鋰離子電池軟包裝用鋁塑復(fù)合膜的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0020]請參閱圖2，圖2是本發(fā)明實施方式提供的一種鋰離子電池軟包裝用鋁塑復(fù)合膜的結(jié)構(gòu)示意圖，本發(fā)明實施方式提供的鋁塑復(fù)合膜包括依次設(shè)置的隔離層1、鋁箔層2以及封膠層3，其中，鋁箔層2與封膠層3之間設(shè)置有保護層4，其中，保護層4為金屬鉻層、熱固型塑膠層以及聚偏二氯乙烯層中的至少兩種的組合層。比如保護層4可以是金屬鉻層與熱固型塑膠層兩種材料層組合的組合層，金屬鉻層靠近鋁箔層、或熱固型塑膠層與聚偏二氯乙烯層兩種材料層組合的組合層，熱固型塑膠層靠近鋁箔層、或金屬鉻層與聚偏二氯乙烯層兩種材料層組合的組合層，金屬鉻層靠近鋁箔層。在實際應(yīng)用中，可以根據(jù)鋰電池的不同用途和需要選擇組合。
[0021]其中，保護層4的厚度控制為0.01?10微米之間，即大于等于0.01微米至小于等于10微米，比如0.01微米、0.1微米、3微米、8微米等等。優(yōu)選地，保護層4的厚度控制為0.1?6微米之間，即大于等于0.1微米小于等于6微米，比如0.2微米、0.5微米、6微
米等等。[0022]其中，熱固型塑膠層為熱固型聚烯酸層，比如熱固型聚丙烯酸層、熱固型聚丁烯酸層及其混合物等等。其中，優(yōu)選為熱固型聚丙烯酸為主體層。
[0023]在實際應(yīng)用過程中，可以采用不同分子式分布的熱固型聚烯酸材料或不同類型的熱固型聚烯酸材料進行調(diào)配，使得該熱固型塑膠層達到一種半交聯(lián)狀態(tài)，既能滿足包裝膜的拉伸需求，又不影響包裝膜的性能需求。所謂半交聯(lián)狀態(tài)是指介于固-塑之間的一種狀態(tài)，既不完全固化，也不完全塑化。固化交聯(lián)后具有5%?50%的延伸率。
[0024]本發(fā)明實施例中，在保護層包括金屬鉻層時，金屬鉻層靠如下方式沉積到鋁箔表面形成保護層:預(yù)先配制一種含鉻的溶液，該溶液在沒有電的情況下，將鋁浸入其中，可以實現(xiàn)金屬鉻化學(xué)沉積到鋁箔的表面。通過一種階梯形溶液池及傳動裝置，將鋁箔從下到上從階梯形的溶液池中浸潤通過，各階梯形池中的液體從上到下可逐級流入下一級，實現(xiàn)液體與鋁箔間的可控的相對運動，從而將金屬鉻沉積到鋁箔表面，形成薄而致密的保護層。
[0025]也可以通過噴淋的方式，將上述液體噴淋到鋁箔上實現(xiàn)金屬鉻的沉積到鋁箔表面，形成保護層。
[0026]本發(fā)明的一個實施例中，鋁塑復(fù)合膜各復(fù)合層的流程是:先按下文實施例所述，在鋁箔上處理上保護層4，然后在該保護層4 一面采用淋膜或擠出復(fù)合方式，復(fù)合上封膠層聚丙烯3 ;再用干式復(fù)合的方法在鋁箔上復(fù)合上隔離層I ;最后采用熟化工藝使各復(fù)合層牢固，分切成所需的各尺寸。
[0027]本發(fā)明實施例中在保護層4包括熱固型塑膠層時，可以通過滾涂或涂刷方式將熱固型塑膠如熱固型聚烯酸溶液涂在鋁箔層表面，并采用快速高溫固化技術(shù)，將之固化交聯(lián)在鋁箔層上，以作為保護層。或者通過滾涂或涂刷的方式，將該溶液涂在鋁箔表面已預(yù)先按上述方式附著的金屬鉻表面，固化交聯(lián)在金屬鉻層上起輔助保護和加強與熱封層的連接作用。相對于普通熱固，本發(fā)明的固化方法，可以使得熱固型塑膠層在熱固后具有一定塑性，延伸率5%?50%，能夠耐冷沖壓。
[0028]本發(fā)明中的金屬鉻層可以采用上述化學(xué)沉積方式，控制金屬鉻層的厚度為納米級或準納米級，從而可以達到保護層的薄、致密的性能要求，從而使得本實施例中的有金屬鉻保護層的包裝膜即使在拉伸后也能很好的保護鋁箔層表面，并且金屬鉻作為一種惰性金屬，其不會影響電池的制造工藝及其性能。
[0029]聚偏二氯乙烯層靠如下方式附著到金屬鉻層或熱固型聚烯酸層:
[0030]按上述方法預(yù)先將金屬鉻或熱固型聚烯酸附著在鋁箔表面。
[0031]本發(fā)明實施例選取聚偏二氯乙烯膠乳，采用輥涂或涂刷方式，將聚偏二氯乙烯膠乳涂覆在上述鋁箔層表面附著的金屬鉻層或熱固型聚烯酸層上面，并將之固化，從而在其表面形成聚偏二氯乙烯薄層，涂覆量控制為2?8g/m2，且在鋁箔層表面固化而細致緊密，從而起到輔助保護層的作用。因其性質(zhì)，又可與熱封層具有良好的連接與熔合。
[0032]相對于常規(guī)的顆粒態(tài)聚偏二氯乙烯吹膜或淋膜技術(shù)，其形成的聚偏二氯乙烯層都較厚，甚至成為封膠層而非保護層，無法滿足鋁塑復(fù)合膜的防腐性、電芯熱封性、冷沖成型性等特殊技術(shù)要求。
[0033]本實施方式提供的鋁塑復(fù)合膜，其可以通過冷沖成型或直接成型包覆電池芯。其中，冷沖成型是指在包裝膜制備完成后，通過沖壓的方式將包裝膜沖壓成特定形狀以用于承載電池芯。比如凹坑狀。而直接成型是指將電池芯直接放置在包裝膜上，通過包裝膜將電池芯包覆。
[0034]本發(fā)明實施方式提供的鋁塑復(fù)合膜，在鋁塑復(fù)合膜的封膠層與鋁箔層之間設(shè)置有保護層，并且保護層為金屬鉻層、熱固型塑膠層以及聚偏二氯乙烯層中的至少兩種的組合層。在現(xiàn)有技術(shù)中，由于包裝膜的制作工藝要求以及性能限定，對保護層材料的選擇成為電池研發(fā)過程中的一大難點。本發(fā)明 申請人:經(jīng)過長期研究確定采用金屬鉻層、熱固型塑膠層以及聚偏二氯乙烯層中的至少兩種的組合層作為保護層材料，充分利用不同材料的特性相互配合，從而能夠有效避免電池的腐蝕性液體通過封膠層滲入而腐蝕鋁箔層，確保鋁箔層表面的封膠層不脫落，電池不漏液，提高包裝膜的使用壽命，并能保證電池的電解液不受鋁塑復(fù)合膜材料成分的污染，保證電池的性能穩(wěn)定。
[0035]同時，選擇金屬鉻層、熱固型塑膠以及聚偏二氯乙烯層中的至少兩種的組合層作為保護層材料，也能適應(yīng)鋁塑復(fù)合膜的工藝要求與性能需求。由于雙保護層與封膠層連接的部分為熱固型塑膠或聚偏二氯乙烯，能夠與封膠層很好地熔接，從而可以使封膠層直接淋在該保護層上，而不需要再引入膠水將兩者粘連起來。引入膠水對電池的性能存在不利影響。
[0036]作為一種優(yōu)選，本實施方式中控制隔離層I的厚度在20?30微米之間，鋁箔層2的厚度在30?90微米之間，封膠層3的厚度在30?50微米之間。鋁箔層2與封膠層3之間，有保護層4，厚度在0.01?10微米之間。保護層為兩層結(jié)構(gòu)，靠近鋁箔為金屬鉻，靠近封膠層的為熱固型塑膠或聚偏二氯乙烯成分。金屬鉻層為主保護作用、熱固型塑膠或聚偏二氯乙烯部分為輔助保護和加強與封膠層3的熔接作用。
[0037]作為另一種優(yōu)選，本實施方式中控制隔離層I的厚度在20?30微米之間，鋁箔層2的厚度在30?90微米之間，封膠層3的厚度在30?50微米之間。鋁箔層2與封膠層3之間，有保護層4，厚度在0.01?10微米之間。保護層為兩層結(jié)構(gòu)，靠近鋁箔為熱固型塑膠，靠近封膠層的為聚偏二氯乙烯成分。熱固型塑膠層起主保護作用，聚偏二氯乙烯部分起輔助保護和與封膠層的熔接。
[0038]由于鋰電池的用途很廣泛，對鋰電池的性能要求和壽命要求各不相同，則鋰電池在生產(chǎn)中對電芯的包裝膜即鋁塑膜的要求也不同。采用雙結(jié)構(gòu)保護層，能滿足不同的性能要求。
[0039]如:采用以金屬鉻層為主保護的多層結(jié)構(gòu)，可以在提高對鋁箔的保護的同時，還可以使電池生產(chǎn)過程中對鋁塑膜的冷沖壓濃度增加，同時避免引入膠粘劑，從而使鋰電池的性能更加優(yōu)良。
[0040]再如:鋰電池在包裝電芯時，還要從電芯中引出兩個金屬片作為電極。即鋁塑膜在封合時，除了正常的封膠層與封膠層的接合熱封之外，還要將引出的金屬片電極進行包覆熱封。鋰電池在某些產(chǎn)品或特殊情況下，電池可能會進行大功率放電，電極片發(fā)熱，引起該局部的熱封層熔化，再冷卻凝固結(jié)合時，易產(chǎn)生封合不良，形成封裝不嚴，影響到電池的性能和使用壽命。在雙保護結(jié)構(gòu)中，外層使用半交聯(lián)固化的聚烯酸或聚偏二氯乙烯時，可有效緩解和阻止所述不良的形成。
[0041]本發(fā)明實施方式提供的鋁塑復(fù)合膜，可以用于包裝便攜式電源，如手機鋰電池，也可以用于包裝動力電源，如電動汽車、電動車、電動工具等鋰電池。
[0042]在本發(fā)明實施方式提供的鋰離子電池軟包裝用鋁塑復(fù)合膜的基礎(chǔ)上，本發(fā)明實施方式進一步提供一種鋰離子電池，該鋰離子電池包括上述實施方式中的鋰離子電池軟包裝用鋁塑復(fù)合膜和鋰電池芯，通過鋁塑復(fù)合膜包覆鋰電池芯，其中，鋁塑復(fù)合膜的封膠層最接近電池芯。
[0043]其中，本發(fā)明實施方式提供的電池可以是鋰離子電池、固態(tài)鋰電池等。
[0044]以上所述僅為本發(fā)明的實施方式，并非因此限制本發(fā)明的專利范圍，凡是利用本發(fā)明說明書及附圖內(nèi)容所作的等效結(jié)構(gòu)或等效流程變換，或直接或間接運用在其他相關(guān)的【技術(shù)領(lǐng)域】，均同理包括在本發(fā)明的專利保護范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種鋰離子電池軟包裝用鋁塑復(fù)合膜，其特征在于，所述鋁塑復(fù)合膜包括依次設(shè)置的隔離層、鋁箔層以及封膠層，所述鋁箔層與所述封膠層之間設(shè)置有保護層，其中，所述保護層為金屬鉻層、熱固型塑膠層以及聚偏二氯乙烯層中的至少兩種的組合層。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋁塑復(fù)合膜，其特征在于，所述熱固型塑膠層為熱固型聚烯酸層，處于所述金屬鉻層與所述熱封層之間；或者處于所述鋁箔層與所述聚偏二氯乙烯之間。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的鋁塑復(fù)合膜，其特征在于，所述熱固型塑膠層為熱固型聚丙烯酸層，處于所述金屬鉻層與所述熱封層之間；或者處于所述鋁箔層與所述聚偏二氯乙烯之間。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋁塑復(fù)合膜，其特征在于，在所述保護層包括所述金屬鉻層時，則所述保護層中的金屬鉻層為連接到鋁箔層。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋁塑復(fù)合膜，其特征在于，在所述保護層包括所述聚偏二氯乙烯層時，則所述聚偏二氯乙烯層連接到熱封層。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋁塑復(fù)合膜，其特征在于，所述保護層的厚度在0.0l?10微米之間。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的鋁塑復(fù)合膜，其特征在于，所述保護層的厚度在0.1?6微米之間。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋁塑復(fù)合膜，其特征在于，所述鋁塑復(fù)合膜通過冷沖成型或直接成型包覆電池芯。
9.一種鋰離子電池，其特征在于，所述鋰離子電池包括權(quán)利要求1-8任一項所述的鋰離子電池軟包裝用鋁塑復(fù)合膜和鋰電池芯，通過所述鋁塑復(fù)合膜包覆所述鋰電池芯，所述鋁塑復(fù)合膜的封膠層最接近所述電池芯并與電解液接觸。
【文檔編號】B32B15/04GK103811685SQ201410067071
【公開日】2014年5月21日 申請日期:2014年2月26日 優(yōu)先權(quán)日:2014年2月26日
【發(fā)明者】石保慶, 王明華, 華維 申請人:江蘇安博瑞新材料有限公司