用于二次电池的外部袋和包括该外部袋的袋型二次电池的制作方法

文档序号:13426459
用于二次电池的外部袋和包括该外部袋的袋型二次电池的制作方法
本申请要求于2015年3月27日在韩国提交的韩国专利申请第10-2015-0043425号的优先权,通过引用将上述专利申请的公开内容结合在此。本公开内容涉及二次电池的制造,且更具体地,涉及一种用于有效地防止湿气渗透的袋封装和一种包括该袋封装的袋型二次电池。

背景技术:
近来,随着对诸如笔记本电脑、摄像机和移动电话之类的便携式电子产品的需求快速增长,以及电动汽车、储能用蓄电池、机器人和卫星的广泛发展,正积极研究可重复充电的高性能二次电池。目前市售的二次电池包括镉镍电池、镍氢电池、镍锌电池和锂二次电池,其中,锂二次电池因其优点而比镍基二次电池得到更多的关注;锂二次电池有极少或没有记忆效应,所以它们可以自由地充电和放电,且锂二次电池具有极低的自放电率和高能量密度。一般来说,锂二次电池可根据封装或应用类型而被划分为罐式二次电池和袋型二次电池。图1是示出传统的袋型二次电池的部件的分解透视图,图2是图1的袋型二次电池的组装图。如图1所示,袋型二次电池一般包括具有正极接片21和负极接片22的电极组件20,以及其中容纳有电极组件20的袋封装10。参照图1和图2,袋封装10由上部袋11和下部袋12组成,电极组件20和电解质溶液容纳在由上部袋11和下部袋12形成的内部空间中。此外,密封部形成于上部袋11和下部袋12的每个外周表面上以密封内部空间,且所述密封部彼此粘附(密封)在一起。袋封装10被配置为包括诸如铝之类的金属薄膜以保护诸如电极组件20以及电解质溶液之类的内部部件,提高电极组件20和电解质溶液的化学特性,并提高耐热性。此外,金属薄膜插置在由绝缘材料形成的绝缘层之间,以确保与诸如电极组件20和电解质溶液之类的二次电池内侧的部件或二次电池外侧的其他部件电绝缘。图3是沿图2中的线A-A'截取的截面图,图4是图3中的区域B的局部放大图。参照图3和图4,上部袋11和下部袋12的每一个包括外部绝缘层11a和12a、金属层11b和12b、以及内部绝缘层11c和12c。此外,为了密封上部袋11和下部袋12的内部空间,上部袋11的密封部和下部袋12的密封部通过热熔粘附在一起。由于上部袋11和下部袋12在密封部处粘附在一起,上部袋的内部绝缘层11c和下部袋的内部绝缘层12c一般由通过热熔实现良好粘附力的材料形成,诸如聚丙烯(PolyPropylene,PP)。然而,尽管上部袋11和下部袋12在密封部处粘附在一起,但确保二次电池的完美密封性并不容易。具体地,诸如聚丙烯之类的粘合剂聚合物易受湿气渗透的影响,因此传统的袋型二次电池可能受到上部袋的内部绝缘层11c和下部袋的内部绝缘层12c之间的湿气渗透的影响。当湿气渗入二次电池中时,不仅二次电池被损坏,而且二次电池的安全性下降。此外,锂二次电池使用在其中电解质和添加剂溶解在诸如碳酸酯之类的非水溶剂中的电解质溶液,在许多情况下,对于电解质,使用在导电性、电位窗以及与金属的相互作用方面具有良好特性的氟基电解质。然而,氟化物通过水解作用释放出氟化氢,所产生的氟化氢可导致电极材料的溶解或集电器的腐蚀,从而导致电池性能劣化。此外,湿气引发副反应,加速了电池劣化,缩短了寿命,并且产生气体,导致爆炸。此外,近来,通常通过电性连接多个二次电池来构建大中型电池组,在这种情况下,在一些电池中发生的性能劣化将导致整个大中型电池组的性能劣化。

技术实现要素:
技术问题因此,设计本公开内容来解决诸如上述问题,本公开内容涉及提供一种用于有效地防止湿气渗入袋封装的密封部粘附处的界面的袋封装,以及一种包括该袋封装的袋型二次电池。本公开内容的这些和其他目的和优点可通过下面的详细描述来理解,并且根据本公开内容的实施方式将变得显而易见。此外,容易理解的是,本公开内容的目的和优点可通过所附的权利要求及其组合中描述的手段实现。技术方案为了实现上述目的,本公开内容提供一种二次电池的袋封装。根据本公开内容的袋封装包括上部袋和下部袋,上部袋和下部袋各自通过按顺序地层压外部绝缘层、金属层和内部绝缘层而形成,上部袋和下部袋具有沿着各自的外周表面形成的密封部,内部绝缘层可包括吸湿材料。在本公开内容中,吸湿材料可包括选自由恶唑烷类(oxazolidine)化合物、氯化钙、氧化铝和沸石构成的组中的至少一种,优选地,可包含恶唑烷类化合物。在本公开内容中,恶唑烷类化合物由下式1或式2表示:[式1][式2]其中R可以是氢(-H)、具有1至10个碳原子的直链或支链的烷基、和芳基之一,键合至式1和式2的化合物中的每个碳原子的氢可各自独立地由具有1至10个碳原子的直链或支链的烷基和芳基(aryl)之一取代。在本公开内容中,以100重量份的内部绝缘层计,吸湿材料可存在的量为0.01至10重量份。此外,本公开内容提供一种袋型二次电池,所述二次电池包括电极组件和袋封装,所述电极组件包括正极板、负极板和插置其间的隔板,所述电极组件和电解质溶液容纳在所述袋封装中,所述袋封装包括上部袋和下部袋,且所述袋封装具有前述特征。此外,袋型二次电池可具有整体地或至少部分地涂覆有修整带的密封部,以防止密封部的切割面暴露在外面。在此,修整带可具有位于一个表面上的粘合剂层,所述粘合剂层可包括吸湿材料。在本公开内容中,吸湿材料可包括选自由恶唑烷类化合物、氯化钙、氧化铝和沸石构成的组中的至少一种。优选地,吸湿材料可包括恶唑烷类化合物。在本公开内容中,恶唑烷类化合物可由下式1或式2表示:[式1][式2]其中R可以是氢(-H)、具有1至10个碳原子的直链或支链的烷基、和芳基之一,键合至式1和式2的化合物中的每个碳原子的氢可各自独立地由具有1至10个碳原子的直链或支链的烷基和芳基(aryl)之一取代。有益效果根据本公开内容,提供一种用于有效地防止外部湿气渗入内侧的袋封装以及一种包括该袋封装的袋型二次电池。具体地,本公开内容能够有效地防止湿气通过上部袋和下部袋的密封部之间的粘附界面渗透。因此,本公开内容能够防止发生由湿气渗透导致的二次电池的性能下降和劣化现象,提高二次电池的安全性。此外,本公开内容执行籍由用包括吸湿剂的聚合物修整带封好袋密封部的粘附部分的修整工艺,不仅有效地防止湿气通过密封部的切割面之间渗透,而且防止上部袋或下部袋的金属层暴露在外面。因此,本公开内容能够防止由金属层的暴露导致的二次电池的绝缘损坏。附图说明附图举例说明本公开内容的优选实施方式,且与前述公开内容一起用以提供对本公开内容的技术方面的进一步理解。然而,本公开内容不应被解释为局限于这些附图。图1是示出传统的袋型二次电池的各部件的分解透视图。图2是图1的袋型二次电池的组装图。图3是沿图2中的线A-A'截取的截面图。图4是图3中的区域B的局部放大图。图5是示出根据本公开内容的优选实施方式的袋型二次电池的各部件的分解透视图。图6是图5中的区域A的放大图。图7示出了根据本公开内容的具体实施方式的袋型二次电池。图8是沿图7中的线A-A'截取的截面图。图9是图8中的区域C的放大图。具体实施方式下文中,将详细地描述本公开内容。应该理解的是,在说明书和所附权利要求书中所使用的术语或词语不应解释为受限于一般和字典意义,而是应在以允许发明人对最佳解释适当地定义术语的原则的基础上根据对应于本公开内容的技术方面的意义和概念来解释。因此,本文中描述的和附图中示出的实施方式仅仅是本公开内容的最优选的实施方式而已,并不代表本公开内容的所有技术方面,因而应理解的是:在本申请提出的时候,可作为替代进行许多等同替换和修改。本公开内容涉及一种包括吸湿材料的袋封装以及一种包括该袋封装的袋型二次电池。所述吸湿材料可被包括在袋封装中,特别是内部绝缘层中。此外,根据本公开内容的另一实施方式,本公开内容的袋型二次电池的特征在于:袋封装的切割面用修整带完成,且吸湿材料可进一步被包括在修整带中。图5示出了根据本公开内容的优选实施方式的袋型二次电池的密封部的截面图。参照图5,根据本公开内容的袋型二次电池包括电极组件200和袋封装100。电极组件200构造成正极(阴极)板和负极(阳极)板用一隔板插置其间。在本说明书中,正极和阴极作为同义词互换使用。此外,在本说明书中,负极和阳极作为同义词互换使用。在这种情况下,电极组件200可具有正极板和负极板与插置其间的隔板缠绕的结构,或者具有多个正极板和多个负极板与插置其间的隔板堆叠的结构。正极板和负极板的每一个可通过将活性材料浆料施加至集电器形成,浆料一般可通过向颗粒活性材料、辅助导体、粘合剂和增塑剂中加入溶剂进行搅拌来制备。另一方面,电极组件200可具有浆料未施加至电极板的未涂覆部分,对应于每个电极板的电极接片可设置在未涂覆部分中。也就是说,正极接片210可贴附至电极组件200的正极板,负极接片220可贴附至电极组件200的负极板。如图5所示,正极接片210和负极接片220从袋封装100出来以形成正极端子和负极端子。但是,正极接片210和负极接片220不经由袋封装100直接暴露在外面,而是,正极接片210和负极接片220连接至诸如正极引线和负极引线之类的其他部件,正极引线和负极引线可经由袋封装100暴露在外面。袋封装100包括上部袋110和下部袋120。上部袋110和下部袋120具有凹形的内部空间,电极组件200和电解质溶液容纳在该内部空间中。此外,袋封装100可通过粘附在一起的密封部S来维持其密封状态。也就是说,上部袋110和下部袋120的每一个沿着边缘具有密封部S,在电极组件200和电解质被容纳在形成于边缘内侧处的接收空间中之后,将密封部S粘附(密封)在一起。在这种情况下,上部袋110和下部袋120的密封部S例如可通过热熔工艺而粘附在一起。另一方面,上部袋110和下部袋120的每一个包括外部绝缘层111和121、金属层112和122、以及内部绝缘层113和123,且通过按顺序地层压外部绝缘层、金属层和内部绝缘层而形成。在此,外部绝缘层111、121可由诸如聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)树脂或尼龙树脂之类的绝缘材料形成,以确保二次电池与外部绝缘。金属层112、122包括但不限于选自由铜(Cu)、铝(Al)、镍(Ni)、铁(Fe)、碳(C)、铬(Cr)、锰(Mn)构成的组的金属和它们的合金。对于金属层,在示例性的金属中,铝是优选的。在本公开内容的具体实施方式中,内部绝缘层113、123可包括:聚乙烯(polyethylene,PE)树脂、聚丙烯(polypropylene,PP)树脂、它们的无规共聚物、以及丙烯、丁烯和乙烯的三嵌段共聚物中的至少一种聚烯烃树脂,用于将袋进行密封时在上部袋110和下部袋120之间粘合。优选地,内部绝缘层包括聚丙烯基均聚物、聚丙烯基共聚物和流延聚丙烯(castedpolypropylene,cPP)中的至少一种聚丙烯基树脂。然而,内部绝缘层并不特别限定于此。此外,根据本公开内容的具体实施方式,内部绝缘层113、123包括吸湿材料。在此,吸湿材料可包括恶唑烷类(oxazolidine)化合物、氯化钙、氧化铝和沸石中的至少一种。优选地,内部绝缘层113、123包括恶唑烷类化合物作为吸湿材料。此外,根据本公开内容的具体实施方式,除恶唑烷类化合物之外,内部绝缘层113、123可进一步包括氯化钙、氧化铝和沸石中的至少一种辅助吸湿材料作为吸湿材料。而且,辅助吸湿材料并不限于示例性的材料,任何具有吸湿功能的材料可以用作所主张的辅助吸湿材料。根据本公开内容的具体实施方式,内部绝缘层113、123可形成为使得吸湿材料分散在形成内部绝缘层的诸如聚丙烯基树脂之类的聚合物树脂中。此外,在本公开内容中,以100重量份的内部绝缘层计,吸湿材料和/或辅助吸湿材料可以0.01重量份至10重量份,或0.01重量份至5重量份的量存在。此外,在本公开内容的具体实施方式中,内部绝缘层中的恶唑烷类化合物的含量为1000ppm以上,优选为2000ppm以上。根据本公开内容的具体实施方式,恶唑烷类化合物包括由下式1和式2之一表示的化合物中的至少一种。[式1][式2]在式1和式2中,R可以是氢(-H)、具有1至10个碳原子的直链或支链的烷基、和芳基之一,并且键合至式1和式2的化合物中的每个碳原子的氢可各自独立地由具有1至10个碳原子的直链或支链的烷基和芳基之一取代。本领域常用的诸如氯化钙、氧化铝和沸石之类的一般性吸湿材料并非除去湿气(即,水分子),而是吸附和存储水分子。因此,当吸湿剂失去功能时,其中存在的湿气还会再次生效。相比之下,在恶唑烷类化合物的情形中,由于水分子本身已被除去,因此相较于吸附水分子的吸湿材料,可减少湿气的影响。恶唑烷的吸湿机理可解释如下:[反应式1][反应式2]根据反应式1,恶唑烷与水分子进行反应而生成醇和醛,如反应式2中所示,在两个非氢的取代基键合至第二碳位的情况下,生成酮而非醛。由于对水分子的分解的效果是通过恶唑烷而产生的,因此根据本公开内容的袋封装在除湿方面具有优异的效果。此外,根据本公开内容的另一实施方式,本公开内容的袋型二次电池可进一步包括修整带300,利用修整带300完成袋的密封部切割面,以防止密封部切割面暴露在外面。图7是示出根据本公开内容的另一实施方式的以修整带300完成密封部切割面的袋型二次电池的部件的示意性透视图,图8是沿图7中的线A-A'截取的截面图。参照图7和图8,密封部切割面的修整工艺优选地利用具有预定宽度的修整带300在沿二次电池的外周边形成的整个密封部上执行。在这种情况下,可选地,密封部中的电极接片拉伸部分可不被封上。也就是说,在本公开内容中,密封部切割面的修整工艺利用具有预定宽度的修整带300在除电极接片拉伸部分之外的整个密封部上执行。根据本公开内容的具体实施方式,可按照以下方式通过贴封以密封所述密封部切割面来执行修整工艺:将修整带的一端粘附至下部袋的外部绝缘层,沿着密封部的切割面弯曲修整带,并且将另一端粘附至上部袋的外部绝缘层,但修整工艺并不限于该方法,且可以不受限制地使用防止密封部切割面暴露在外面的任何方法。在本公开内容的具体实施方式中,修整带的宽度没有特别限制,优选地,修整带足够宽以覆盖密封部的整个宽度或密封部的宽度的至少一半以上。修整带300具有位于一个表面上的粘合剂层,粘合剂层粘附至上部袋和下部袋的外部绝缘层。修整带的材料不限于特定类型,只要其具有绝缘特性且不与电解质溶液反应即可。满足这些性质的修整带材料的非限制性实例包括聚乙烯、聚丙烯、聚酯、尼龙、氯乙烯、Teflon(注册商标)、聚酰亚胺、Kapton(注册商标)和聚苯硫醚。粘合剂层具有粘附特性,可包括聚乙烯(polyethylene,PE)树脂、聚丙烯(polypropylene,PP)树脂、它们的无规共聚物,以及丙烯、丁烯和乙烯的三嵌段共聚物中的至少一种聚烯烃树脂。优选地,内部绝缘层包括聚丙烯基均聚物、聚丙烯基共聚物和流延聚丙烯(castedpolypropylene,cPP)中的至少一种聚丙烯基树脂。然而,内部绝缘层并不特别限定于此,而是可包括能够与上部袋和下部袋的外部绝缘层形成粘附的任何类型。在本公开内容的具体实施方式中,粘合剂层可进一步包括吸湿材料。所述吸湿材料可包括恶唑烷类(oxazolidine)化合物、氯化钙、氧化铝和沸石中的至少一种。优选地,吸湿材料是恶唑烷类化合物。此外,根据本公开内容的具体实施方式,除作为吸湿材料的恶唑烷类化合物之外,可进一步包括氯化钙、氧化铝和沸石中的至少一种辅助吸湿材料。而且,辅助吸湿材料并不限于示例性的材料,任何具有吸湿功能的材料可用作为所主张的辅助吸湿材料。根据本公开内容的具体实施方式,内部绝缘层可形成为使得吸湿材料分散在形成内部绝缘层的诸如聚丙烯基树脂之类的聚合物树脂中。此外,在本公开内容中,以100重量份的内部绝缘层计,吸湿材料和/或辅助吸湿材料可以0.1重量份至10重量份的量存在。包括在粘合剂层中的恶唑烷类化合物的描述与包括在内部绝缘层中的恶唑烷类化合物的描述相同,请参照上述描述。在此省略重复的描述。此外,本公开内容提供一种包括至少两个袋型二次电池的电池组。电池组包括所述袋型二次电池。也就是说,根据本公开内容的电池组包括一个或多个袋型二次电池,其具有含吸湿材料的内部绝缘层。此外,除二次电池之外,根据本公开内容的电池组可进一步包括许多用于控制二次电池的充电和放电的保护装置,诸如电池管理系统(BMS,BatteryManagementSystem)。虽然上文已针对有限数量的实施方式和附图描述了本公开内容,但本公开内容并不限于此,在本公开内容的技术方面和所附权利要求所赋予的等效物的范围内,本领域的技术人员可进行各种修改和改变。附图标记:100:袋封装110:上部袋120:下部袋200:电极组件210:正极接片220:负极接片300:修整带S:密封部
...
当前第1页1 2 3 
网友询问留言 已有0条留言
  • 还没有人留言评论。精彩留言会获得点赞!
1