[發明專利]一種鋰離子電池用外包裝材料及其應用

有效

• 申請號: 201910654913.8
• 申請日: 2019-07-19
• 公開（公告）號: CN110571365B
• 公開（公告）日: 2021-06-29
• 發明（設計）人: 趙金保;符瓊
• 申請（專利權）人: 廈門大學
• 主分類號: H01M50/129
• 分類號: H01M50/129;H01M50/145;B32B15/20;B32B7/12;B32B27/32;B32B27/36;B32B27/30;B32B27/34;B32B27/28;B32B27/02;B32B15/14;B32B15/08;B32B15/085;B32B15
• 代理公司: 廈門市首創君合專利事務所有限公司 35204
• 代理人: 張松亭;陳丹艷

本發明公開了一種鋰離子電池用外包裝材料及其應用，該材料由外至內依次包括耐熱性樹脂膜外層、鋁箔層和熱塑性樹脂膜內層；所述鋁箔層的至少一面經化學處理，包括有機物層和氧化層，所述有機物層通過第一處理液處理鋁箔形成，所述第一處理液為包括偶聯劑、有機酸或有機酸鹽、水性樹脂的無鉻處理液；所述氧化層通過對鋁箔脫脂和鈍化處理后形成；解決鋰離子電池用外包裝材料深沖及熱封時存在的破裂、白化和分層問題。

技術領域

本發明涉及一種鋰離子電池用外包裝材料及其應用。

背景技術

近年來，作為個人電腦、手機等便攜終端裝置、攝像機、衛星及車輛等使用的蓄電裝置，開發了小型輕量化的鋰離子電池，鋰離子電池也被稱作鋰二次電池，其結構包括：由正極集電材料/正極活性物質層/隔膜/電解液層/負極活性物質層/負極集電材料構成的電池主體，以及包裝所述電池主體的外包裝材料-鋰離子電池用外包裝材料。鋰離子電池用外包裝材料是由樹脂的內外層膜與鋁箔層疊而形成的，其中鋁箔和內外層膜通過粘結劑粘合。與作為電池要素的容器使用的以往的金屬制罐不同，在重量輕、放熱性高、形狀自由度高等方面性能優異。

鋰離子電池用外包裝材料通過以下方法制造成型：通過深沖成型或者脹型法在鋰離子電池用外包裝材料的一部分上形成凹部，在該凹部內收容電池主體，將未形成凹部的剩余部分折回，將邊緣部分在夾著上述正極和負極延伸的極耳的情況下進行熱熔融粘結從而實現密封。鋰離子電池用外包裝材料實際生產過程中主要存在以下問題：①為提高鋰離子電池的能量密度，要求形成更深的凹部，但是利用金屬模具進行成型加工時，外層薄膜或鋁箔易在拉伸率高的邊角處發生破裂、白化；②為實現鋰離子電池用外包裝材料的密閉性，需要采用高溫熱熔使得內層樹脂熔融粘合，但是高溫會使得外層收縮，收縮力大于外層薄膜和鋁箔的粘結強度時發生分層。

上述問題的解決，不僅和粘結劑、內外層的性質緊密相關，更離不開鋁箔表面處理，通過合適的處理方法，一方面提高鋁箔表面附著力以及鋁箔和內外層薄膜的粘結強度，另一方面提高鋁箔的耐蝕性、柔韌性和硬度。

目前，鋁箔表面處理常用六價鉻和三價鉻的溶液進行鈍化處理，這種處理方法應用在鋰離子電池包裝的鋁箔處理中，能獲得性能優良的包裝膜材料，但是處理過程中產生的廢液會含有鉻、錳、鈷等重金屬離子以及磷酸、氫氟酸等嚴重污染環境的物質。有研究表明，將硅烷化處理過的鋁箔與塑料膜復合，有效提高了鋁箔和塑料膜的剝離強度，但并沒有解決鋰離子電池用外包裝材料沖深及熱封時存在的破裂和分層問題。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的不足之處，提供了一種鋰離子電池用外包裝材料及其應用，解決了上述背景技術中鋰離子電池用外包裝材料深沖及熱封時存在的破裂、白化和分層的問題。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案之一是：提供了鋰離子電池用外包裝材料，由外至內依次包括耐熱性樹脂膜外層、鋁箔層和熱塑性樹脂膜內層；所述耐熱性樹脂膜外層和鋁箔層之間還設有粘結劑層；

在本發明一較佳實施例中，所述鋁箔層和熱塑性樹脂膜內層之間也設有粘結劑層。

一、關于耐熱性樹脂膜外層：

所述耐熱性樹脂膜外層采用拉伸聚酯樹脂膜或尼龍膜，厚度為20～100μm；其中聚酯樹脂膜采用聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚對苯二甲酸丁二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚萘二甲酸丁二醇酯、共聚聚酯、聚碳酸酯；尼龍膜采用聚酰胺樹脂，包括尼龍6、尼龍66、尼龍6和尼龍66的共聚物、尼龍6,10、聚間二甲苯己二酰二胺，熔點優選比構成內層的熱塑性樹脂膜的熔點高，這樣在實施熱封時不會對外層耐熱性樹脂膜產生不良影響。所述耐熱性樹脂膜外層是承擔防止由于成型時鋁箔的縮頸而產生斷裂的這一作用的部件，含有一層或兩層以上的耐熱性樹脂膜，當外層由兩層以上的耐熱性樹脂膜構成時，優選使兩層以上的耐熱性樹脂膜之間通過粘結劑層而疊層。且耐熱性樹脂膜可進行易粘結處理，如等離子體處理、臭氧處理、電暈放電處理及底涂處理等。

二、關于粘結劑層：