二次電池用袋外飾材料及包含它的袋形二次電池的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及二次電池用袋外飾材料及包含它的袋形二次電池，具體地，涉及用于在充放電過程中防止因袋外飾材料的腐蝕而使水分滲透，導(dǎo)致電池性能降低的由內(nèi)部樹脂層/中間樹脂層/外部樹脂層構(gòu)成的多層袋外飾材料及包含它的袋形二次電池。
【背景技術(shù)】
[0002]最近，隨著實(shí)現(xiàn)電子設(shè)備的小型化及輕量化，實(shí)現(xiàn)了便攜式小型電子設(shè)備的常用化，對(duì)作為它們的電源的鋰二次電池的需求正急劇增加。鋰二次電池使用有機(jī)電解液，從而與以往使用堿水溶液的電池相比，呈現(xiàn)出兩倍以上的高的放電電壓和高的能量密度。
[0003]鋰二次電池使用能夠嵌入及脫嵌鋰離子的物質(zhì)作為負(fù)極及正極，且通過在上述正極和負(fù)極之間填充電解液來(lái)制造。并且，鋰二次電池借助鋰離子向上述正極及負(fù)極嵌入或從上述正極及負(fù)極脫嵌時(shí)的氧化、還原反應(yīng)來(lái)生成電能。
[0004]根據(jù)電解液的種類，鋰二次電池可分為使用液體電解液的鋰二次電池和使用聚合物固體電解液的鋰離子聚合物電池。并且，根據(jù)聚合物固體電解液的種類，鋰離子聚合物電池可分為完全未含有電解液的完全固體型鋰離子聚合物電池和使用含有電解液的凝膠型聚合物電解液的鋰離子聚合物電池。
[0005]在使用上述液體電解液的鋰離子電池的情況下，通常對(duì)圓筒或方形的金屬罐容器實(shí)施焊接密封來(lái)使用。在方形鋰二次電池的情況下，有利于從外部沖擊中保護(hù)電極組件，且注液工序便捷，相反，但由于形態(tài)被固定，因而在減少體積方面存在困難。因此，在將其作為電源的電器產(chǎn)品的情況下，具有設(shè)計(jì)上受限的缺點(diǎn)。并且，由于在安全性方面放出氣體或液體的效果(vent)并不順暢，導(dǎo)致內(nèi)部熱及氣體積累，因而爆炸的危險(xiǎn)性變大，且由于無(wú)法有效地放出內(nèi)部的熱，因而具有引發(fā)過熱引起的電池退化的時(shí)間變短的缺點(diǎn)。
[0006]為了改善這種缺點(diǎn)，最近開發(fā)出了將正極(cathode)、負(fù)極(anode)及隔膜層疊并卷繞而成的電極組件放入由膜制成的袋形外飾材料，并在進(jìn)行密封之后，注入電解液來(lái)制造的袋形二次電池。
[0007]如圖1所示，上述袋形外飾材料依次包括:內(nèi)部層a，具有熱粘結(jié)性，起到密封材料的作用；金屬層b，維持機(jī)械強(qiáng)度，并起到水分和氧的阻隔層作用；以及外部層C，起到基材保護(hù)層的作用。此時(shí)，上述內(nèi)部層a成為作為聚烯烴類樹脂層普遍使用的流延聚丙烯層(Casted Polypropylene ；CPP) 11及PPa層(請(qǐng)標(biāo)注英文)13層疊的多層膜結(jié)構(gòu)，上述金屬層b由銷層(AL/Aluminum Layer) 15構(gòu)成，上述外部層c成為聚對(duì)苯二甲酸乙二醇醋(PET) 17及尼龍層層疊的多層膜結(jié)構(gòu)。
[0008]在袋形二次電池的情況下，在形態(tài)及大小方面沒有限制，且便于通過熱熔敷來(lái)實(shí)現(xiàn)組裝，并且，當(dāng)發(fā)生異常舉動(dòng)時(shí)，能夠容易實(shí)現(xiàn)排出氣體或液體的效果，因而具有安全性高的優(yōu)點(diǎn)。因此，尤其適合制作薄厚度的電池。
[0009]但與方形不同，由于袋形二次電池的外飾材料使用軟質(zhì)的袋作為容器，因而具有物理強(qiáng)度、機(jī)械強(qiáng)度弱，密封的可靠性低的缺點(diǎn)。
[0010]例如，使用于上述袋形二次電池的電解液包含六氟磷酸鋰鹽(LiPF6)，而上述六氟磷酸鋰鹽在充放電過程中分解為L(zhǎng)i和PF6，在電解質(zhì)內(nèi)提供鋰離子，從而利用于增加鋰離子的擴(kuò)散速度。但由于上述六氟磷酸鋰鹽的親水性非常好，因而與空氣中所包含的相對(duì)濕度數(shù)％的水分(H2O)發(fā)生反應(yīng)，并與叫作L1H的氫氧化鋰一同生成基于PF6*的一個(gè)F原子和H+的反應(yīng)的氫氟酸(HF)氣體。上述氫氟酸氣體成為增加袋的厚度甚至引發(fā)爆炸的原因。
[0011]進(jìn)而，當(dāng)成形包裝材料時(shí)，因內(nèi)部的壓力而使內(nèi)部樹脂層a受損，使得金屬層b露出，并與溶解于電解液內(nèi)的鋰離子發(fā)生反應(yīng)23，并在金屬層b的表面形成有鋰-鋁合金25。以這種方式形成的鋰-鋁合金25與滲透的水分27發(fā)生反應(yīng)，形成氫氟酸氣體及微細(xì)孔隙，使袋外飾材料更加弱化。其結(jié)果，水分能夠容易地向被弱化的袋的內(nèi)部滲透，并增加HF氣體，從而在強(qiáng)酸氣氛下，使L1-Al合金的溶出更加深化，因而使孔隙的大小逐漸增加29。這最終引發(fā)袋外飾材料的腐蝕，從而引起電解液的泄漏(參照?qǐng)D2)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0012]發(fā)明要解決的技術(shù)問題
[0013]在本發(fā)明中，為了提高鋰二次電池的電性能，提供能夠在充放電過程中防止袋外飾材料的腐蝕的新結(jié)構(gòu)的多層袋外飾材料及包含它的袋形二次電池。
[0014]解決技術(shù)問題的手段
[0015]具體地，本發(fā)明的一實(shí)例提供的袋外飾材料，是鋰二次電池的袋外飾材料，
[0016]上述袋外飾材料由內(nèi)部樹脂層、中間樹脂層及外部樹脂層層疊而成。
[0017]此時(shí)，上述袋外飾材料包含丙烯酸酯-聚氨酯類樹脂或環(huán)氧類樹脂作為中間樹脂層O
[0018]并且，本發(fā)明的另一實(shí)例提供的袋形二次電池，包括:電極組件；以及上述袋外飾材料，用于收容上述電極組件。
[0019]發(fā)明的效果
[0020]本發(fā)明提供由內(nèi)部樹脂層、中間樹脂層及外部樹脂層構(gòu)成的袋外飾材料，從而不僅能夠防止袋的腐蝕現(xiàn)象，而且還能抑制由此引起的水分的滲透，能夠制造穩(wěn)定性優(yōu)良的袋形二次電池。
【附圖說(shuō)明】
[0021]圖1為現(xiàn)有的由內(nèi)部層/金屬層/外部層的多層結(jié)構(gòu)構(gòu)成的袋外飾材料的剖視圖。
[0022]圖2為表示現(xiàn)有的袋外飾材料的腐蝕現(xiàn)象的反應(yīng)圖。
[0023]圖3為本發(fā)明一實(shí)施例的由內(nèi)部樹脂層/中間樹脂層/外部樹脂層的多層結(jié)構(gòu)構(gòu)成的袋外飾材料的剖視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0024]以下，為了幫助對(duì)本發(fā)明的理解，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行更加詳細(xì)的說(shuō)明。此時(shí)，本說(shuō)明書及發(fā)明請(qǐng)求保護(hù)范圍所使用的術(shù)語(yǔ)或單詞不應(yīng)僅限于通常的或詞典上的意義來(lái)解釋，而是應(yīng)立足于發(fā)明人員為了以最佳方法說(shuō)明自己的發(fā)明而能夠適當(dāng)?shù)囟x術(shù)語(yǔ)的概念的原則，應(yīng)以符合本發(fā)明的技術(shù)思想的意義和概念來(lái)解釋。
[0025]本發(fā)明提供一種電池的袋外飾材料，上述袋外飾材料由內(nèi)部樹脂層、中間樹脂層及外部樹脂層層疊而成。
[0026]并且，本發(fā)明提供袋形二次電池，其包括:電極組件；以及用于收容該電極組件的上述袋外飾材料。
[0027]以下，參照附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行更加詳細(xì)的說(shuō)明如下。
[0028]如圖3所示，本發(fā)明一實(shí)施例的電池的袋外飾材料，包括:內(nèi)部層A，具有熱粘結(jié)性，起到密封材料的作用；中間樹脂層，維持機(jī)械強(qiáng)度，起到防止水分的滲透及電荷的移動(dòng)而防止副反應(yīng)的絕緣體層B作用；以及外部層C，起到基材及保護(hù)層的作用。
[0029]此時(shí)，優(yōu)選地，上述樹脂層由一層以上的樹脂復(fù)合層構(gòu)成。
[0030]具體地，在本發(fā)明的袋外飾材料中，上述內(nèi)部樹脂層可包括選自由流延聚丙烯(CPP)、聚丙烯-丁烯-乙烯三元共聚物、聚丙烯、聚乙烯、乙烯丙烯共聚物、聚乙烯和丙烯酸的共聚物及聚丙烯和丙烯酸的共聚物組成的組中的一種的單層或兩種以上的復(fù)合層。
[0031]此時(shí)，上述內(nèi)部樹脂層的厚度可以為ΙΟμπι至100 μm。
[0032]并且，在本發(fā)明的袋外飾材料中，上述中間樹脂層可包含丙烯酸酯-聚氨酯類樹脂或環(huán)氧類樹脂。
[0033]具體地，上述丙烯酸酯-聚氨酯類樹脂還可以包含丙烯腈類樹脂。
[0034]此時(shí)，上述中間樹脂層的厚度可以為60 μπι至100 μπι。
[0035]在本發(fā)明的袋外飾材料中，能夠通過使樹脂熔融或溶解于溶劑來(lái)實(shí)現(xiàn)膜化之后涂敷或?qū)訅河谏鲜鰞?nèi)部樹脂層的方式形成上述中間樹脂層。
[0036]此時(shí)，上述溶劑只要是能夠溶解樹脂的溶劑，就不受特殊限制。
[0037]并且，在本發(fā)明的袋外飾材料中，上述外部樹脂層可包括選自聚乙烯、聚丙烯、聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯、尼龍、低密度聚乙烯(LDPE)、高密度聚乙烯(HDPE)及線性低密度聚乙烯(LLDPE)中的一種的單層或兩種以上的復(fù)合層。
[0038]此時(shí)，上述外部樹脂層的厚度可以為1ymS 100 μm。
[0039]并且，本發(fā)明提供袋形二次電池，其包括:電極組件；以及本發(fā)明的袋外飾材料，用于收容上述電極組件。
[0040]此時(shí)，由包含負(fù)極活性物質(zhì)的負(fù)極(anode)和包含正極活性物質(zhì)的正極(cathode)，將隔膜介于中間，并以絕緣方式卷繞，由此構(gòu)成上述組件。
[0041]具體地，例如，正極以在正極集電體上涂敷正極活性物質(zhì)、導(dǎo)電劑及粘合劑的混合物之后，進(jìn)行干燥的方式制造，并且，根據(jù)需要，還可以在上述混合物添加填充劑。
[0042]本發(fā)明的正極活性物質(zhì)，能夠使用鋰鈷氧化物(LiCoO2)、鋰鎳氧化物(LiN12)等層狀氧化物或被一種或其以上的過渡金屬取代的化合物；化學(xué)式Li1+xMn2_x04(其中，X為O至 0.33)、LiMn03、LiMn2O3' LiMnO2等鋰錳氧化物(LiMnO2);鋰銅氧化物(Li2CuO2) ;LiV308、LiFe3O4、V2O5、Cu2V2O7等釩氧化物；以化學(xué)式 LiNi 卜具?！捌渲?，M = Co、Mn、Al、Cu、Fe、Mg、B或Ga，X為0.01至0.3)表示的鋰镲氧化物(lithiated nickel oxide)；以化學(xué)式LiMn2_xMx02 (其中，M = Co、N1、Fe、Cr、Zn 或 Ta，x 為 0.01 至 0.1)或 Li2Mn3MO8 (其中，M 為Fe、Co、N1、Cu或Zn)表示的鋰猛復(fù)合氧化物；化學(xué)式的鋰的一部分被堿土金屬離子取代的