一种电池的制作方法

1.本发明涉及电池技术领域，具体涉及一种电池。


背景技术：

2.锂电池是目前主流的电池类型，其优秀的能量密度和循环性能满足了不同类型移动电子产品或新能源车辆的需求。但目前锂电池内部的电解液中使用的锂盐水在渗入电池电芯后生成氢氟酸。氢氟酸一方面与电池负极的烷基锂盐或碳酸锂等反应生成二氧化碳，导致内压增大，降低封装强度；另一方面氢氟酸与极耳暴露在电解液中的部分发生反应，使极耳位置的封装强度下降。电池封装强度的降低影响锂电池的使用，导致锂电池使用寿命较低。
3.可见，相关技术中存在着锂电池使用寿命较低的问题。


技术实现要素：

4.本发明实施例提供一种电池，以解决相关技术中存在着锂电池使用寿命较低的问题。
5.为达到上述目的，本发明实施例提供一种电池，包括铝塑膜、电芯和电解液，所述铝塑膜设有封层，所述封层用于密封所述电芯和所述电解液；
6.所述封层的第一边密封所述电芯的第一侧，所述封层的第二边密封所述电芯的第二侧，所述第一侧为沿所述电池长度方向上的任意一侧，所述第二侧为沿所述电池宽度方向上的任意一侧；
7.所述电解液包括有机溶剂和电解液盐，所述电解液盐内设有添加剂，所述添加剂包括如下至少一项：
8.三(三甲基硅烷)硼酸酯、三(三甲基硅烷磷)酸酯、三(三甲基硅烷)亚磷酸酯。
9.作为一种可选的实施方式，所述第一边的拉应力、所述第二边的拉应力和所述电解液盐的含量之间的关系为：
[0010][0011]
其中，所述l为所述第一边的拉应力，所述m为所述第二边的拉应力，所述e为所述电解液盐在所述电解液中的质量分数，所述n1为加速封装强度衰减的综合级数，所述n1、n2、x1和所述x2均为常数。
[0012]
作为一种可选的实施方式，所述n1的取值为2.18，所述n2的取值为23.23，所述x1的取值为0.403，所述x2的取值为113.75。
[0013]
作为一种可选的实施方式，所述第一边的宽度、所述第二边的宽度、所述添加剂的含量和所述电解液盐的含量之间的关系为：
[0014][0015]
其中，所述b为所述第一边的宽度，所述c为所述第二边的宽度，所述e为自然对数，所述e为所述电解液盐在所述电解液中的质量分数，所述f为所述添加剂在所述电解液中的质量分数，所述n3、n4、n5、x3和所述x4均为常数。
[0016]
作为一种可选的实施方式，所述n3的取值为50，所述n4的取值为0.283，所述n5的取值为128，所述x3的取值为-0.0154，所述x4的取值为45.72。
[0017]
作为一种可选的实施方式，所述有机溶剂包括丙酸丙脂，所述丙酸丙脂的含量、所述第一边的宽度和所述第二边的宽度之间的关系为：
[0018][0019]
其中，所述a为所述丙酸丙脂在所述电解液中的质量分数，所述b为所述第一边的宽度，所述c为所述第二边的宽度，所述x5和所述x6均为常数。
[0020]
作为一种可选的实施方式，所述x5的取值为0.01，所述x6的取值为0.875.
[0021]
作为一种可选的实施方式，所述a的取值范围为10％-70％。
[0022]
作为一种可选的实施方式，所所述添加剂的含量与所述电解液盐的含量之间的关系为：
[0023]
e＝n6f+n7[0024]
其中，所述n6和所述n7均为常数，所述n6的取值为27.78，所述n7的取值为0.0222。
[0025]
作为一种可选的实施方式，所述e的取值范围为5％-30％，所述f的取值范围为0.1％-1％。
[0026]
上述技术方案中的一个技术方案具有如下优点或有益效果：
[0027]
本发明实施例通过在电解液中添加与氢氟酸反应的添加剂，从而控制电解液副反应生成的氢氟酸在电池内部的含量，减少了氢氟酸与负极固体电解质膜和碳酸锂的反应生成二氧化碳的含量，同时减少了氢氟酸与电池的封装膜的反应，实现增强电池的密闭性和封装强度，延长了电池的使用寿命。
附图说明
[0028]
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0029]
图1是本发明实施例提供的一种电池的结构示意图；
[0030]
图2是本发明实施例提供的第一边和第二边的示意图；
[0031]
图3是本发明实施例提供的第一边宽度和第二边宽度的关系图；
[0032]
图4是本发明实施例提供的优化后的第一边宽度和第二边宽度的关系图。
具体实施方式
[0033]
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0034]
请参见图1，图1是本发明实施例提供的一种电池的结构示意图，如图1所示，本发明实施例提供一种电池，包括铝塑膜、电芯10和电解液20，铝塑膜设有封层30，封层30用于密封电芯10和电解液20；
[0035]
封层30的第一边301密封电芯10的第一侧，封层30的第二边302密封电芯10的第二侧，第一侧为沿电池长度方向上的任意一侧，第二侧为沿电池宽度方向上的任意一侧；
[0036]
电解液20包括有机溶剂和电解液盐，电解液盐内设有添加剂，添加剂包括如下至少一项：
[0037]
三(三甲基硅烷)硼酸酯、三(三甲基硅烷磷)酸酯、三(三甲基硅烷)亚磷酸酯。
[0038]
在本实施例中，电池的电解液20使用六氟磷酸锂(lipf6)作为反应过程中的锂源，但在使用过程中会发生如下副反应生成氢氟酸(hf)：
[0039]
lipf6+2h2o
→
lipo2f2+4hf；
[0040]
lipf6→
lif+pf5；
[0041]
pf5+h2o
→
pof3+2hf。
[0042]
在生成氢氟酸后氢氟酸会与电池内的负极固体电解质层的烷基锂盐或碳酸锂发生反应，生成二氧化碳增大电池的内部压力，降低电池封装强度，情况严重将使电池发生鼓包等现象发生。另外，电池在封装电池的极耳过程中，需要通过绝缘胶将电池的外包装与极耳固定，绝缘胶粘在极耳上，氢氟酸会与极耳发生反应，使绝缘胶和极耳分层，降低电池的封装强度，严重将导致电池漏液的情况出现，故在本发明实施例中通过添加与氢氟酸反应的添加剂，从而降低氢氟酸导致的系列副反应的发生概率，延长电池的使用寿命。
[0043]
其中，添加剂包括三(三甲基硅烷)硼酸酯、三(三甲基硅烷磷)酸酯和三(三甲基硅烷)亚磷酸酯中的至少一种，上述材料均包括了c-si-o化学键，该化学键可以和水发生反应c-si-o+h2o
→
c-h+ho-si-o，从而抑制水与锂源发生反应生成氢氟酸，达到降低氢氟酸与水发生副反应的目的。
[0044]
作为一种可选的实施方式，如图2所示，第一边301的拉应力、第二边302的拉应力和电解液盐的含量之间的关系为：
[0045][0046]
其中，l为第一边301的拉应力，m为第二边302的拉应力，e为电解液盐在电解液20中的质量分数，n1为加速封装强度衰减的综合级数，n1、n2、x1和x2均为常数。
[0047]
在本实施例中，封层30的第一边301和第二边302的拉应力与封装强度相关。在拉应力大的情况下，封装强度较高，此时可以将电解液盐的含量适当提高，以增强电池的循环性能；但在拉应力较小的情况下，封装强度较低，此时为了使电池能够保证封装强度，需要将电池的电解液盐的含量降低，以减少生成的氢氟酸。
[0048]
其中，由于在拉应力不同的情况下对于电解液盐的要求拉应力大的一边由于拉应
力小的一边，仅需要考虑拉应力更小的一边的参数设计。经过实验测试，在预期设计寿命内获得的封边的拉应力与电解液盐的质量比含量参数关系为上述公式。在满足该公式的情况下，电池的封装强度和循环性能能够达到设计寿命内的使用参数要求。
[0049]
作为一种可选的实施方式，n1的取值为2.18，n2的取值为23.23，x1的取值为0.403，x2的取值为113.75。
[0050]
在本实施例中，在n1的取值为2.18，n2的取值为23.23，x1的取值为0.403，x2的取值为113.75的情况下时，电池的封装强度和循环性能能够达到设计寿命内的使用参数要求，此时公式为：
[0051][0052]
可以理解的，满足上述公式时能够达到设计需求，在满足公式的同时在一定优化范围内能够使使用寿命尽快能达到最长，本实施例提供的优化的公式为：
[0053][0054]
在满足上述公式的条件下能够在不考虑除电解液盐和封层30的第一边301和第二边302的宽度的情况下最大限度的延长电池的使用寿命。
[0055]
作为一种可选的实施方式，第一边301的宽度、第二边302的宽度、添加剂的含量和电解液盐的含量之间的关系为：
[0056][0057]
其中，b为第一边301的宽度，c为第二边302的宽度，e为自然对数，e为电解液盐在电解液20中的质量分数，f为添加剂在电解液20中的质量分数，n3、n4、n5、x3和x4均为常数。
[0058]
在本实施例中，电解液20中添加剂的含量增加能够相应的减少氢氟酸的含量，从而增强电池的封装强度。但添加剂增加后电解液盐其他部分的含量相对降低，将会一定程度的降低电池的循环性能。故需要针对电池的设计预期寿命对添加剂的含量进行调整，使在设计预期寿命内电池能够保证封装强度的同时保证电池的循环性能。在满足上述公式的情况下电池能够达到设计预期寿命。
[0059]
其中，上述公式还需要满足条件min(b,c)-ln(n5×
e)≥0。
[0060]
另外，上述公式中在n3f-e《0时上述公式可以为负数。
[0061]
作为一种可选的实施方式，n3的取值为50，n4的取值为0.283，n5的取值为128，x3的取值为-0.0154，x4的取值为45.72。
[0062]
在本实施例中，在n3的取值为50，n4的取值为0.283，n5的取值为128，x3的取值为-0.0154，x4的取值为45.72的情况下，能够达到设计的15年预期使用寿命。即第一边301的宽度、第二边302的宽度、添加剂的含量和电解液盐的含量之间的关系为
[0063][0064]
另外，根据设计寿命不同，其参数范围也存在差别。通常第一边301的宽度要小于
第二边302的宽度。在第一边301的宽度的范围为4-8mm的情况下能够达到最佳的寿命设计，此时b、c、f、e之间的关系则为：
[0065][0066]
在满足上述公式的条件下电池的使用寿命能够达到最佳。
[0067]
作为一种可选的实施方式，有机溶剂包括丙酸丙脂，丙酸丙脂的含量、第一边301的宽度和第二边302的宽度之间的关系为：
[0068][0069]
其中，a为丙酸丙脂在电解液20中的质量分数，b为第一边301的宽度，c为第二边302的宽度，x5和x6均为常数。
[0070]
在本实施例中，丙酸丙脂为优异的非水有机溶剂，使用丙酸丙脂作为有机溶剂能够有效地提高电池的电循环性能。
[0071]
其中，由于丙酸丙脂易于电池的用于封装的外壳发生副反应，与外壳中的聚丙烯或改性聚丙烯发生化学反应使其溶解，在丙酸丙脂的含量过大的情况下容易出现电池在封装后出现漏液的问题。在本发明实施例中通过实验测试获得在丙酸丙脂的含量满足上述公式的情况下，电池能够达到设计的预期寿命。
[0072]
作为一种可选的实施方式，x5的取值为0.01，x6的取值为0.875。
[0073]
在本实施例中，由于不同含量的丙酸丙脂对聚丙烯的腐蚀速度不一样，导致不同封边宽度的电池使用寿命存在区别。本发明实施例通过实验测试获得在满足设计的预期寿命的情况下，封层30的第一边301的宽度、封层30的第二边302的宽度、丙酸丙脂的含量之间的关系为
[0074][0075]
此时x5的取值为0.01，x6的取值为0.875。
[0076]
另外，根据设计寿命不同，其参数范围也存在差别。通常第一边301的宽度要小于第二边302的宽度。在第一边301的宽度的范围为4-8mm的情况下能够达到最佳的寿命设计，此时a、b、c之间的关系则为：
[0077][0078]
在满足上述公式的条件下电池的使用寿命能够达到最佳。
[0079]
作为一种可选的实施方式，a的取值范围为10％-70％。
[0080]
在本实施例中，在本发明实施例中通过实验测试获得在丙酸丙脂相对电解液2010的质量比的范围为10％-70％的情况下，电池能够达到设计的预期寿命。
[0081]
作为一种可选的实施方式，所添加剂的含量与电解液盐的含量之间的关系为：
[0082]
e＝n6f+n7[0083]
其中，n6和n7均为常数，n6的取值为27.78，n7的取值为0.0222。
[0084]
在本实施例中，电池不同电解液盐质量比含量下，其不同添加剂质量比含量的电
池的寿命也有所区别，为达到理想状态下的电池预计寿命，将添加剂的含量f和电解液盐的含量e的关系设为上述公式，即
[0085]
e＝27.78f+0.0222
[0086]
例如，在添加剂的含量f为1％的情况下，电解液盐的含量e为30％时电池能够达到最优的使用环境，达到最理想的使用寿命。
[0087]
作为一种可选的实施方式，e的取值范围为5％-30％，f的取值范围为0.1％-1％。
[0088]
在本实施例中，不同添加剂的含量和电解液盐的含量对应能够在设计的预期寿命内正常使用的封印层宽度存在区别，需要针对进行实验测试获得最佳参数条件。在本发明实施例中，为兼顾电池的循环性能和电池的封装强度，e的取值范围为5％-30％，f的取值范围为0.1％-1％。
[0089]
另外，封层30的第一边301和第二边302需要对电芯10进行密封，而第一边301密封位置设有用于固定极耳的绝缘胶，第二边302未设有绝缘胶，其密度性存在差别。通过测试获得不同的第一边301宽度和不同的第二边302宽度在设计寿命内是否存在泄漏的可能性，如图3所示，从图中可知第一边301的宽度不小于预设值y，而预设值y与第二边302的宽度之间的关系为：
[0090][0091]
上述公式通过图示拟合获得，其中h为铝塑膜的厚度，通常为210-270μm之间，在本发明实施例中采用厚度为250μm的铝塑膜。
[0092]
在本发明实施例中，通过封层30厚度250μm为例，模拟出不同第一边301宽度和第二边302宽度，通过上述公式算出安全边界。图中区域黑色区域均可以满足15年寿命设计要求，从图中可知在第一边301的宽度范围为不小于0.88mm，第二边302的宽度不小于4.1mm。
[0093]
另外，考虑到封层30的宽度不能无限增加，需要通过工程能力确定宽度上限，在本实施例中第一边301的宽度上限定位9mm，第二边302的宽度上限定位10mm。
[0094]
可以理解的，为实现长寿命的宽度要求和工程可行性，需要对第一边301的宽度和第二边302的宽度进行进一步的限定，通常将第一边301的宽度设为6-8mm，第二边302的宽度设为4-8mm，如图4所示。
[0095]
需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素。
[0096]
上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，均属于本发明的保护之内。