[發明專利]一種電芯封裝鋁塑膜及其制備方法和電池

有效

• 申請號: 201711377866.4
• 申請日: 2017-12-19
• 公開（公告）號: CN108110151B
• 公開（公告）日: 2019-11-08
• 發明（設計）人: 李丹丹;婁忠良;溫轉萍
• 申請（專利權）人: 桑德新能源技術開發有限公司;桑頓新能源科技有限公司
• 主分類號: H01M2/02
• 分類號: H01M2/02;H01M10/625;H01M10/659
• 代理公司: 北京易捷勝知識產權代理事務所(普通合伙) 11613
• 代理人: 齊勝杰

本發明涉及一種電芯封裝鋁塑膜，其包括鋁塑膜和涂覆于鋁塑膜的第一面和/或第二面的涂層，其中涂層是由具有雙相變點的相變材料制成。本發明的電芯封裝鋁塑膜具有高溫相變和低溫相變兩個相變溫度區段的相變特性，相對于涂覆單相變點材料的鋁塑膜，本發明具有更靈敏的高溫和低溫雙調節能力，使電芯的表面溫域范圍顯著減小，以保護電芯使其正常工作。本發明還包括制備前述電芯封裝鋁塑膜的方法以及具有電芯封裝鋁塑膜的電池。

技術領域

本發明涉及電池生產技術領域，尤其涉及可調控電池使用中實際溫度的一種電芯封裝鋁塑膜、制備方法及電池。

背景技術

由于石化能源的匱乏及環境保護的需求，我國大力提倡新能源汽車的發展，目前中國已是新能源汽車產銷大國。而新能源汽車在氣溫較高和較低時存在續航里程和安全性差的問題，改善這一問題的關鍵在于提高動力電池的溫度性能。在高溫下，電池內部材料結構會遭到破壞，導致性能衰減和安全隱患；在低溫下，電池內部離子傳導速率變慢，使電池性能不能充分發揮。為了解決這些問題，縮短電池使用中的實際溫域，使電池保持在合適的溫度范圍內是解決問題的關鍵。

在改善電池的溫度性能方面，前人做了很多工作，主要包括：正極、負極、電解液、隔膜和電池模塊系統等方面的研究，但是對單體電芯外殼鋁塑膜的研究較少。目前的鋁塑膜大致可以分為三層：內層為粘結層，多采用聚乙烯或聚丙烯材料，起封口粘結作用。中間層為鋁箔，能夠防止電池外部水汽的滲入，同時防止內部電解液的滲出。外層為保護層，多采用高熔點的聚酯或尼龍材料，有很強的機械性能，防止外力對電池的損傷，起保護電池的作用。這種包裝膜價格便宜，制作成本低，作為電池殼制作工藝簡單方便，這樣既降低了電池成本又簡化了工藝過程。

鋁塑膜除了封裝作用，業內也有一些研究人員考慮增加其自動調節溫度的附加性能。如現有技術公開了一種可自行調控工作溫度的電池，是在鋁塑膜的最外側涂覆一層相變材料微膠囊層，微膠囊內封裝置相變溫度30-45℃的石蠟系相變材料，然后將微膠囊附著在電池外包材料層鋁塑膜上，從而實現自行調控電池的工作溫度，達到自動控溫目的。該現有技術是采用微膠囊封裝工藝將固-液相變材料(石蠟系材料)用壁材包裹起來制成在常態下穩定的微膠囊固體微粒，當環境溫度達到相變溫度時微膠囊固體顆粒吸收環境中的熱量，石蠟發生固→液相轉變；反之，環境溫度降低時，微膠囊固體微粒放出吸收的熱量，發生液→固相轉變，從而調節電池在一個相對恒定的溫度下工作。

在以上技術，仍存在以下不足：(1)所使用的石蠟系材料屬于宏觀相變特性的單相變點材料，在實施例中雖將相變溫度為28.2℃的正十八烷和相變溫度為36.6℃的正二十烷混合使用，但只是得到一種相變溫度為32℃的單相變點混合石蠟，且其在4C倍率放電時電芯表面溫度達到36.7℃，相對于鋁塑膜表面未涂覆相變微膠囊的電芯有所降低，但顯然36.7℃仍是一個比較高的工作溫度值，其對電芯工作溫度的調節性能仍未臻理想。(2)石蠟系材料必須用復雜的微膠囊工藝將其用壁材包裹形成微膠囊才可以應用到電芯外的封裝材料表面，否則會因固液相變變成流體狀時從鋁塑膜表面流失，導致熱調節功能失效。(3)用于封裝微膠囊的壁材，不屬于吸收和釋放潛熱的材質，石蠟材料被封裝在微膠囊內，無法直接與電芯外的鋁塑膜接觸傳熱，影響石蠟的吸收/釋放熱量的性能。在另一現有技術中相變層為內裝相變材料的層狀密封結構。同樣無法直接接觸鋁塑膜，影響了相變材料的吸收/是否熱量性能。

因而，該現有技術仍存不足。

發明內容

為了解決現有技術的上述問題，本發明提供一種電芯封裝鋁塑膜、制備方法和使用該封裝鋁塑膜的電池電芯，在鋁塑膜的表面涂覆雙相變材料涂層，使溫度過高或溫度過低時，該雙相變材料涂層能夠吸熱或放熱，從而調節電芯工作溫度，使電芯實際工作溫度處于較小的溫域，從而改善電芯的溫度性能，并且相對現有技術具有更優的效果。

為了達到上述目的，本發明采用的主要技術方案包括：

一種電芯封裝鋁塑膜，其包括鋁塑膜和涂覆于所述鋁塑膜的第一面和/或第二面的涂層，其中所述涂層是由具有雙相變點的相變材料制成。