專利名稱：一種軟包裝鋰離子電池的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明專利屬于鋰離子電池領(lǐng)域，更具體地說，本發(fā)明涉及一種包裝膜及應(yīng)用此包裝膜的鋰離子電池。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)的軟包裝鋰離子電池通常選用鋁塑復(fù)合膜作為殼體，通常鋁塑復(fù)合膜主要由三層功能層復(fù)合而成，其中中間層為鋁層，主要用于阻隔水汽和空氣；內(nèi)層為PP層主要用于熱封；外層為尼龍層主要起絕緣、耐磨，耐熱和增強柔韌性等保護作用。例如，公開號為CN101350370A的發(fā)明專利申請公開一種采用PP/乙烯-甲基丙烯酸共聚物/鋁箔/乙烯-甲基丙烯酸共聚物/PP的鋁塑復(fù)合膜；公開號為CN101992570A的發(fā)明專利申請公開的一種采用聚酰胺膜/熱固性膠合層/鋁箔/熱固性膠合層/不飽和酸酐改性聚丙烯薄膜的鋁塑復(fù)合膜。上述鋁塑復(fù)合膜用作鋰離子電池的殼體均存在以下不足(1)電極端子通過鋁塑復(fù)合膜的熱封邊引出殼體時，容易造成與鋁箔層短路。當(dāng)荷電的鋰離子電池的正負極端子同時與鋁箔層短路且短路電流較大時電池將發(fā)熱、鼓脹，甚至起火。目前常用的辦法是將裸露的鋁箔層以及電極端子通過熱封邊的部分做絕緣處理。 處理的絕緣層不僅增加了電池生產(chǎn)工藝，而且絕緣涂層會占用鋰離子電池的尺寸空間，因而不利于鋰離子電池的體積能量密度的提升。另外，如此因電極端子與鋁箔層短路造成電池失效的案例也時有發(fā)生。(2)鋁塑復(fù)合膜在拉伸成型、熱封、彎折等動作后，經(jīng)常會對熱封層的相應(yīng)部位造成損傷，導(dǎo)致相應(yīng)部位的離子絕緣能力下降。在此條件下，當(dāng)鋰離子電池的負極端子與鋁箔層間的電子絕緣不夠強時，即構(gòu)成了鋁箔層電化學(xué)腐蝕的必要條件。在正極與鋁箔層間電勢差的作用下，鋰離子將通過受損傷的熱封層插入鋁箔層，形成鋁鋰合金，造成鋁箔層的電化學(xué)腐蝕。當(dāng)鋁箔薄層被蝕穿后，其阻隔水汽和空氣的功能將完全喪失，從而導(dǎo)致鋰離子電池鼓脹或漏液等失效。盡管在工藝上采取了必要的阻止熱封層損傷和防止負極端子與鋁箔層間短路等措施，但都沒有從根本上解決鋁塑復(fù)合膜因電化學(xué)腐蝕而導(dǎo)致電池失效的問題。(3)鋁塑復(fù)合膜中的鋁層在拉伸的邊角處、熱封邊彎折的角位處容易因金屬疲勞而破裂，從而失去其阻隔水汽和空氣的功能，導(dǎo)致鋰離子電池鼓脹或漏液等失效。另外傳統(tǒng)的軟包裝鋰離子電池的包裝膜均為不透明材料，密封在殼體內(nèi)的材料及殼體內(nèi)的環(huán)境無法通過目視或光學(xué)方法進行原位觀察或測試分析。例如無法通過PH試紙檢測到傳統(tǒng)鋰離子電池芯內(nèi)部酸堿環(huán)境的變化，也無法通過光學(xué)或電子鏡顯微鏡對殼體內(nèi)的材料做原位分析。有鑒于此，確有必要提供一種抗電化學(xué)腐蝕、無需拉伸成型、殼體透明的軟包裝鋰離子電池
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種抗電化學(xué)腐蝕、無需拉伸成型、殼體透明的軟包裝鋰離子電池。為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案一種軟包裝鋰離子電池，其包括被密封在復(fù)合包裝膜1內(nèi)的正極、負極、隔膜和電解質(zhì)以及與電極焊接并與復(fù)合包裝膜1粘著密封而引出的電極端子2 ；不同的是所述的復(fù)合包裝膜1包括內(nèi)層高分子薄膜1-1、無機氧化物-高分子鍍膜1-2、外層高分子薄膜1-3 ； 所述電極端子2的上、下、側(cè)面與內(nèi)層高分子薄膜1-1的接觸的部位包含可通過熱壓方法與復(fù)合包裝膜1、電極端子2粘著密封在一起的高分子樹脂層3。具體地，所述的內(nèi)層高分子薄膜1-1選自聚對苯二甲酸乙二酯、尼龍、聚氯乙烯、 聚乙烯、聚丙烯及其改性膜中的一種或多種。所述的外層高分子薄膜1-3選自聚對苯二甲酸乙二酯、尼龍、聚氯乙烯、聚乙烯、 聚丙烯及其改性膜中的一種或多種。所述的無機氧化物-高分子鍍膜1-2選自氧化硅、氧化鋁、氧化鎂、蒙脫土的一元或多元高分子鍍膜。所述高分子樹脂層3為酸改性聚丙烯或聚乙烯；所述電極端子2為具有粗糙表面的金屬帶狀導(dǎo)電構(gòu)件。作為優(yōu)選，所述包裝膜1的厚度為20um-200um。進一步地，所述的正極含有正極活性物質(zhì)，正極活性物質(zhì)選自鈷酸鋰、鎳酸鋰、錳酸鋰、鎳鈷錳酸鋰、磷酸亞鐵鋰、磷酸錳鋰、磷酸釩鋰中的一種或多種；所述的負極含有負極活性物質(zhì)，負極活性物質(zhì)選自人造石墨、天然石墨、中間相碳纖維球、中間相碳纖維、軟碳、 硬碳、鈦酸鋰中的一種或多種；所述的電解質(zhì)包括鋰鹽、非水溶劑和添加劑，其中，鋰鹽選自六氟磷酸鋰、四氟硼酸鋰、雙三氟甲基磺酸亞胺基鋰、雙草酸硼酸鋰、草酸雙氟硼酸鋰、高氯酸鋰、二全氟烷基三氯磷酸鋰中的一種或多種；非水溶劑選自碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、 碳酸丁烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、碳酸甲丙酯、丁內(nèi)酯、乙酸乙酯、乙酸丙酯、乙酸丁酯、丙酸甲酯、丙酸乙酯、丙酸丙酯中的一種或多種；添加劑選自SEI成膜添加齊U、防過充添加劑、阻燃添加劑、電解質(zhì)穩(wěn)定劑、提高電導(dǎo)率添加劑、抗氧化添加劑中的一種或多種。更具體地，所述無機氧化物-高分子鍍膜(1- 通過蒸鍍或涂鍍工藝制成。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，由于無需拉伸成型，不僅具有較好的抗電化學(xué)腐蝕性，而且工藝簡便、殼體透明美觀。
下面結(jié)合附圖和具體實施方式
，詳細說明本發(fā)明軟包裝鋰離子電池。其中圖1為本發(fā)明軟包裝鋰離子電池的外觀結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明包裝膜結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本發(fā)明包裝膜、高分子樹脂層、電極端子密封結(jié)合處的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式下面結(jié)合實施例和附圖，對本發(fā)明軟包裝鋰離子電池作進一步詳細的描述，但本發(fā)明的實施方式不限于此。實施例1如圖1所示，以公知技術(shù)將鈷酸鋰、導(dǎo)電劑、粘結(jié)劑混合制漿，涂布于鋁箔集流體上，烘干，壓片后裁切得到正極板；將人造石墨、導(dǎo)電劑、粘合劑混合制漿，涂布于銅箔集流體上，烘干，壓片后裁切得到正極板；在正、負極板上分別焊接具有粗糙表面的金屬帶狀電極端子2 ；以隔膜將正極板與負極板隔開并卷繞制成電池芯；將該電池芯放置在尼龍膜層/ SiOx-PET蒸鍍膜層/PP膜層復(fù)合成的包裝膜1中，進行包裹；如圖2所示，在電極端子2通過包裝膜1熱封邊的上、下兩面各放置一片酸改性PP高分子樹脂層3，然后將包裝膜1、電極端子2、高分子樹脂層3熱封結(jié)合，熱封溫度在120-250攝氏度之間；先將電池芯包裝成口袋型，然后將六氟磷酸鋰、碳酸乙烯酯、防過充添加劑、阻燃添加劑制成的液態(tài)電解質(zhì)注入口袋型包裝中；經(jīng)過化成處理后，將電池進行最后一道熱封，制成軟包裝鋰離子電池。實施例2基本同實施例1，不同的是以鎳酸鋰代替鈷酸鋰；以PET膜層/蒙脫土 -PP涂鍍膜層/PP膜層復(fù)合成的包裝膜1代替尼龍膜層/SiOx-PET蒸鍍膜層/PP膜層復(fù)合成的包裝膜1 ；以中間相碳纖維球代替人造石墨；以酸改性PP代替酸改性PE，以四氟硼酸鋰、碳酸丙烯酯、SEI成膜添加劑、防過充添加劑、電解質(zhì)穩(wěn)定劑、提高電導(dǎo)率添加劑、抗氧化添加劑制成的凝膠電解質(zhì)代替六氟磷酸鋰、碳酸乙烯酯、防過充添加劑、阻燃添加劑制成的液態(tài)電解質(zhì)。實施例3基本同實施例1，不同的是以磷酸錳鋰-磷酸釩鋰代替鈷酸鋰；以PP-PE膜層/ MgOx-PVC蒸鍍膜層/PE膜層復(fù)合成的包裝膜1代替尼龍膜層/SiOx-PET蒸鍍膜層/PP膜層復(fù)合成的包裝膜1 ；以軟碳-鈦酸鋰代替人造石墨；以高氯酸鋰、乙酸乙酯、防過充添加劑、 電解質(zhì)穩(wěn)定劑、抗氧化添加劑制成的液態(tài)電解質(zhì)代替六氟磷酸鋰、碳酸乙烯酯、防過充添加劑、阻燃添加劑制成的液態(tài)電解質(zhì)。實施例4基本同實施例1，不同的是以磷酸亞鐵鋰代替鈷酸鋰；以PVC膜層/AWx-PE蒸鍍膜層/PET膜層復(fù)合成的包裝膜1代替尼龍膜層/SiOx-PET蒸鍍膜層/PP膜層復(fù)合成的包裝膜1 ；以天然石墨代替人造石墨；以二全氟烷基三氯磷酸鋰、丁內(nèi)酯、電解質(zhì)穩(wěn)定劑制成的液態(tài)電解質(zhì)代替六氟磷酸鋰、碳酸乙烯酯、防過充添加劑、阻燃添加劑制成的液態(tài)電解質(zhì)。對比例1僅將實施例1中的包裝膜(1)換成傳統(tǒng)的鋁塑復(fù)合包裝膜，用上述相同方法制成軟包裝鋰離子電池。對比例2僅將實施例1中的包裝膜(1)換成傳統(tǒng)的鋁塑復(fù)合包裝膜，用上述相同方法制成軟包裝鋰離子電池。取實施例1和實施例2制得的軟包裝鋰離子電池和對比例1、對比例2所制得的軟包裝鋰離子電池做對比測試。其中加速腐蝕試驗的做法為將荷電的鋰離子電池的負極端子與包裝膜用金屬導(dǎo)線短接，模擬構(gòu)成電子通道，然后將上述電池放置在40-50°C并且相對濕度> 90%的環(huán)境下進行存儲，定期檢測電池殼體是否發(fā)生了電化學(xué)腐蝕。熱封邊彎折試驗的做法為將熱封邊沿靠近電池的體的未封裝區(qū)往復(fù)折起-90°到90°的角度，統(tǒng)計其彎折軸處出現(xiàn)機械疲勞時的最少彎折次數(shù)。高溫高濕和振動_真空模擬均為檢測殼體密閉性，其中高溫高濕測試的環(huán)境溫度為65-75°C，環(huán)境相對濕度為85-95%;振動-真空模擬測試的做法為先將電池通過正弦振動，再將電池轉(zhuǎn)移到真空度< _90Kpa的環(huán)境中保持6小時以上，通過前后重量變化來判斷是否有漏液或漏氣情況的發(fā)生。表權(quán)利要求
1.一種軟包裝鋰離子電池，其包括被密封在復(fù)合包裝膜(1)內(nèi)的正極、負極、隔膜和電解質(zhì)以及與電極焊接并與復(fù)合包裝膜(1)粘著密封而引出的電極端子O)；其特征在于 所述的復(fù)合包裝膜(1)包括內(nèi)層高分子薄膜(1-1)、無機氧化物-高分子鍍膜(1-2)、外層高分子薄膜(1- ；所述電極端子O)的上、下、側(cè)面與內(nèi)層高分子薄膜(1-1)的接觸的部位包含可通過熱壓方法與復(fù)合包裝膜(1)、電極端子( 粘著密封在一起的高分子樹脂層 ⑶。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種軟包裝鋰離子電池，其特征在于所述的內(nèi)層高分子薄膜(1-1)選自聚對苯二甲酸乙二酯、尼龍、聚氯乙烯、聚乙烯、聚丙烯及其改性膜中的一種或多種。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種軟包裝鋰離子電池，其特征在于所述的外層高分子薄膜(1- 選自聚對苯二甲酸乙二酯、尼龍、聚氯乙烯、聚乙烯、聚丙烯及其改性膜中的一種或多種。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種軟包裝鋰離子電池，其特征在于所述的無機氧化物-高分子鍍膜(1- 選自氧化硅、氧化鋁、氧化鎂、蒙脫土的一元或多元高分子鍍膜。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種軟包裝鋰離子電池，其特征在于所述高分子樹脂層(3) 為酸改性聚丙烯或聚乙烯；所述電極端子O)為具有粗糙表面的金屬帶狀導(dǎo)電構(gòu)件。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種軟包裝鋰離子電池，其特征在于所述包裝膜(1)的厚度為 20um-200um。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種軟包裝鋰離子電池，其特征在于所述的正極含有正極活性物質(zhì)，正極活性物質(zhì)選自鈷酸鋰、鎳酸鋰、錳酸鋰、鎳鈷錳酸鋰、磷酸亞鐵鋰、磷酸錳鋰、 磷酸釩鋰中的一種或多種；所述的負極含有負極活性物質(zhì)，負極活性物質(zhì)選自人造石墨、天然石墨、中間相碳纖維球、中間相碳纖維、軟碳、硬碳、鈦酸鋰中的一種或多種；所述的電解質(zhì)包括鋰鹽、非水溶劑和添加劑，其中，鋰鹽選自六氟磷酸鋰、四氟硼酸鋰、雙三氟甲基磺酸亞胺基鋰、雙草酸硼酸鋰、草酸雙氟硼酸鋰、高氯酸鋰、二全氟烷基三氯磷酸鋰中的一種或多種；非水溶劑選自碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸丁烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、碳酸甲丙酯、丁內(nèi)酯、乙酸乙酯、乙酸丙酯、乙酸丁酯、丙酸甲酯、丙酸乙酯、丙酸丙酯中的一種或多種；添加劑選自SEI成膜添加劑、防過充添加劑、阻燃添加劑、電解質(zhì)穩(wěn)定劑、提高電導(dǎo)率添加劑、抗氧化添加劑中的一種或多種。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的軟包裝鋰離子電池，其特征在于所述無機氧化物-高分子鍍膜(1- 通過蒸鍍或涂鍍工藝制成。
全文摘要
一種軟包裝鋰離子電池，其包括被密封在包裝膜內(nèi)的正極、負極、隔膜和電解質(zhì)以及與電極焊接并與包裝膜粘著密封而引出的電極端子，包裝膜為內(nèi)、外層高分子薄膜和無機氧化物-高分子鍍膜的復(fù)合膜。電極端子的上、下側(cè)面與包裝膜內(nèi)層高分子薄膜的接觸部位間包含有高分子樹脂層，通過熱壓方法使包裝膜、高分子樹脂層、電極端子粘著密封。本發(fā)明軟包裝鋰離子電池相對傳統(tǒng)鋁塑膜軟包裝鋰離子電池具有如下優(yōu)點電極端子不會通過包裝膜而發(fā)生短路，電池不會因包裝膜的電化學(xué)腐蝕而鼓脹或漏液，包裝膜具有耐彎折、耐扭曲、透明及較好的微波通透性能。
文檔編號B32B27/32GK102324557SQ201110295
公開日2012年1月18日 申請日期2011年10月8日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月8日
發(fā)明者涂健, 胡海波 申請人:萬海電源(煙臺)有限公司