一种电池的制作方法

1.本技术涉及电池技术领域，具体涉及一种电池。


背景技术：

2.水汽渗入电池内部是导致电池的电性能失效和封装失效的重要原因之一。对于电性能方面，水汽进入电池内部会诱发黑斑或水渍纹的产生，严重时会导致容量损失和产气问题；对于封装性能方面，水汽在软包封装材料(铝塑膜、钢塑膜等)的高分子层中剧烈的热运动会导致高分子链段松弛，甚至会使自由基发生热氧老化，造成电池的密封性能退化。
3.相关技术多采用提高电池外壳的防水等级的方式，来提升电池的防水性能，降低电池内部渗入的水汽量，但在长达数年甚至数十年的寿命周期内，基于相关技术制造的电池的水汽渗入量仍旧较多。


技术实现要素：

4.本技术的目的在于提供一种电池，用于解决在长达数年甚至数十年的寿命周期内，基于相关技术制造的电池的水汽渗入量较多的问题。
5.本技术实施例提供一种电池，包括：
6.第一封膜、第二封膜以及电芯，所述第一封膜和所述第二封膜相配合形成一空腔，所述电芯位于所述空腔内，所述第一封膜和所述第二封膜的连接处形成有第一封边和第二封边，所述电芯上设置有极耳，所述极耳穿出所述第一封边；
7.所述电芯内设置有电解液，所述电解液包括丙酸丙酯，所述丙酸丙酯在所述电解液中的质量占比、所述第一封边的剥离强度、所述第二封边的剥离强度满足：
[0008][0009]
其中，所述x为所述丙酸丙酯在所述电解液中的质量占比，所述l为所述第一封边的剥离强度，所述m为所述第二封边的剥离强度，所述m为反应级数，所述p为比例系数。
[0010]
在一些实施方式中，所述丙酸丙酯在所述电解液中的质量占比、所述第一封边的剥离强度、所述第二封边的剥离强度满足：
[0011][0012]
在一些实施方式中，所述第一封边的宽度大于或等于0.88毫米，且小于或等于9毫米；所述第一封边的宽度和所述第一封边的剥离强度满足：l＝16.45+14.12
×
w1；其中，所述w1为所述第一封边的宽度。
[0013]
在一些实施方式中，所述第一封边的宽度大于或等于4毫米，且小于或等于8毫米。
[0014]
在一些实施方式中，所述第二封边的宽度大于或等于4.1毫米，且小于或等于10毫米；所述第二封边的宽度和所述第二封边的剥离强度满足：m＝16.45+14.12
×
w2；其中，所述w2为所述第二封边的宽度。
[0015]
在一些实施方式中，所述第二封边的宽度大于或等于6毫米，且小于或等于8毫米。
[0016]
在一些实施方式中，所述第一封边的厚度和所述第二封边的厚度相同。
[0017]
在一些实施方式中，所述第一封边的厚度、所述第一封边的宽度、所述第二封边的宽度满足：
[0018][0019]
其中，所述w1为所述第一封边的宽度，所述w2为所述第二封边的宽度，所述h为所述第一封边的厚度。
[0020]
在一些实施方式中，所述第一封边的厚度、所述第一封边的宽度、所述第二封边的宽度满足：
[0021][0022]
其中，所述w1为所述第一封边的宽度，所述w2为所述第二封边的宽度，所述h为所述第一封边的厚度。
[0023]
在一些实施方式中，所述第一封边的厚度、所述第一封边的宽度、所述第二封边的宽度满足：
[0024][0025]
其中，所述w1为所述第一封边的宽度，所述w2为所述第二封边的宽度，所述h为所述第一封边的厚度。
[0026]
上述技术方案具有如下优点或有益效果：
[0027]
本技术实施例提供的电池，通过提炼丙酸丙酯在电解液中的质量占比、第一封边的剥离强度、第二封边的剥离强度之间的数值关系，以指示用户对丙酸丙酯在电解液中的质量占比进行调控，进而提高电池的使用寿命。
附图说明
[0028]
图1是本技术实施例提供的一种电池的结构示意图；
[0029]
图2是本技术实施例提供的另一种电池的结构示意图；
[0030]
图3是本技术实施例提供的一种铝塑膜的结构示意图；
[0031]
图4是本技术实施例提供的电池封装的结构示意图；
[0032]
图5是本技术实施例提供的第一封边的宽度和剥离强度之间的关系图；
[0033]
图6是本技术实施例提供的电池顶封宽和电池侧封宽之间的关系图之一；
[0034]
图7是本技术实施例提供的电池顶封宽和电池侧封宽之间的关系图之二。
具体实施方式
[0035]
下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术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技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
[0036]
请参阅图1和图2，图1是本技术实施例提供的一种电池的结构示意图，图2是本技术实施例提供的另一种电池的结构示意图，如图1和图2所示，上述电池包括：
[0037]
第一封膜、第二封膜以及电芯10，所述第一封膜和所述第二封膜相配合形成一空腔，所述电芯10位于所述空腔内，所述第一封膜和所述第二封膜的连接处形成有第一封边20和第二封边30，所述电芯10上设置有极耳，所述极耳穿出所述第一封边20；
[0038]
所述电芯10内设置有电解液，所述电解液包括丙酸丙酯，所述丙酸丙酯在所述电解液中的质量占比、所述第一封边20的剥离强度、所述第二封边30的剥离强度满足：
[0039][0040]
其中，所述x为所述丙酸丙酯在所述电解液中的质量占比，所述l为所述第一封边20的剥离强度，所述m为所述第二封边30的剥离强度，所述m为反应级数，所述p为比例系数。
[0041]
如上所述，通过提炼丙酸丙酯在电解液中的质量占比、第一封边20的剥离强度、第二封边30的剥离强度之间的数值关系，以指示用户对丙酸丙酯在电解液中的质量占比进行调控，进而提高电池的使用寿命。
[0042]
示例性的，如图3所示，第一封膜和第二封膜为铝塑膜，所述铝塑膜包括基层41、设置于基层41上的铝层42、以及设置于铝层42上的粘结层43，所述基层41的材料为尼龙和/或尼龙复合物，所述粘结层43的材料为聚丙烯和/或聚丙烯复合物。其中，铝层42用于阻隔水汽、空气渗入电池；粘结层43用于封装电芯10、以及分隔铝层42和电芯10内浸润的电解液(避免电解液直接接触铝层42)。在第一封膜和第二封膜相互配合的情况下，第一封膜和第二封膜的连接处通过热压的方式进行密封，即通过加热的方式使第一封膜的粘结层43和第二封膜的粘结层43熔融，并在高温高压条件下将处于熔融状态的两个粘结层43进行粘合，以实现对前述连接处的密封处理。
[0043]
连接处经过密封处理后的截面图如图4所示，其中，h为封印厚度，也即连接处经过密封处理后的厚度；w为封印宽度，用于表征连接处从电芯10外侧边缘至内侧的内未封区的距离。其中，内未封区用于表示图2中第一封膜或第二封印由直线变成圆弧的过渡距离，该过渡距离介于0.3毫米至2.5毫米之间。
[0044]
所述极耳包括正极极耳11和负极极耳12，在正极极耳11和负极极耳12位于电芯10的同一侧的情况下，电池的结构如图1所示，在正极极耳11和负极极耳12位于电芯10的相对两侧的情况下，电池的结构如图2所示。
[0045]
示例性的，丙酸丙酯与粘结层43的非结晶链段之间的反应速率如下所示：
[0046][0047]
其中，ra表示丙酸丙酯与粘结层43的非结晶链段之间的反应速率；a为指前因子；ea为反应的活化能(可通过在不同温度条件下分别测定，并计算所测定数值的均值方式获得，例如ea＝0.9ev)；kb为玻尔兹曼常数；t为开氏温度；m为基于数据拟合得到的反应级数；其中，所述t可以基于实际需求适应性调整，本技术实施例对t的具体数值并不加以限定，所述m的取值范围为[1.25，1.68]，本技术实施例对m的具体数值也不加以限定。
[0048]
需要说明的是，所述电解液包括非水有机溶剂以及导电锂盐，所述非水有机溶剂包括所述丙酸丙酯。
[0049]
公式(1)中的比例系数可基于需求进行适应性调整，例如90、100或110等，本技术
实施例对此并不加以限定。
[0050]
进一步的，所述丙酸丙酯在所述电解液中的质量占比、所述第一封边20的剥离强度、所述第二封边30的剥离强度满足：
[0051][0052]
如上所述，通过进一步限定丙酸丙酯在电解液中的质量占比、第一封边20的剥离强度、第二封边30的剥离强度之间的数值关系，以指示用户对丙酸丙酯在电解液中的质量占比作进一步调控，进而提高电池的使用寿命。
[0053]
可选的，所述第一封边20的宽度大于或等于0.88毫米，且小于或等于9毫米；所述第一封边20的宽度和所述第一封边20的剥离强度满足：l＝16.45+14.12
×
w1；其中，所述w1为所述第一封边20的宽度。
[0054]
可选的，所述第二封边30的宽度大于或等于4.1毫米，且小于或等于10毫米；所述第二封边30的宽度和所述第二封边30的剥离强度满足：m＝16.45+14.12
×
w2；其中，所述w2为所述第二封边30的宽度。
[0055]
如上所述，通过提炼第一封边20的宽度和剥离强度之间的数值关系，以及第二封边30的宽度和剥离强度之间的数值关系，引导用户通过调整第一封边20的宽度和第二封边30的宽度，来完成对第一封边20的剥离强度和第二封边30的剥离强度的调控，以配合前述对电解液中丙酸丙酯质量占比的数值调控，减缓第一封边20和第二封边30的非结晶链段被丙酸丙酯侵蚀的速率，降低电池在长达数年甚至数十年的寿命周期内的水汽渗入量。
[0056]
以第一封边20为例，提炼第一封边20的宽度与剥离强度之间的数值关系的过程可以为：
[0057]
测算多个电池中每个电池的第一封边20所分别对应的剥离强度，其中，所述多个电池中的任意一个电池的第一封边20的宽度可以为3毫米、5毫米、7毫米或8毫米。
[0058]
对每个电池的第一封边20的宽度和剥离强度进行统计分析，并在95％的置信区间内计算第一封边20的宽度和剥离强度之间的数值关系，以获得公式：l＝16.45+14.12
×
w1。图5示出了多个电池中每个电池的第一封边20所分别对应的剥离强度，图5中两个虚线之间的区域即为前述95％的置信区间，图5中横轴对应第一封边20的宽度，其单位为毫米(mm)；图5中纵轴对应第一封边20的剥离强度，其单位为15毫米每牛(n/15mm)。
[0059]
第二封边30的宽度和剥离强度之间的数值关系的过程与第一封边20的数值关系的提取过程，为避免重复，便不再赘述。
[0060]
示例性的，如图6所示，在封印厚度为250微米的情况下，安全边界以内的数据点(图6中的黑点)即为满足长寿命需求的电池，其对应的顶封宽和侧封宽如图6所示，其中，顶封宽可理解为第一封边20的宽度，侧封宽可理解为第二封边30的宽度。
[0061]
为满足实际制备需求，如图7所示，将第一封边20的宽度限制在9毫米以内，将第二封边30的宽度限制在10毫米以内，以避免电池的第一封边20或第二封边30过宽导致的电池能量密度降低的问题。
[0062]
进一步的，所述第一封边20的宽度大于或等于4毫米，且小于或等于8毫米。
[0063]
如上，在原有的数值限定范围(指0.88毫米至9毫米)的基础上，通过进一步限定第一封边20的宽度的数值范围(指4毫米至8毫米)，以配合前述对电解液中丙酸丙酯质量占比
的数值调控，进一步提升电池的使用寿命。
[0064]
进一步的，所述第二封边30的宽度大于或等于6毫米，且小于或等于8毫米。
[0065]
如上所述，在原有的数值限定范围(指4.1毫米至10毫米)内，通过进一步限定第二封边30的宽度的数值范围(指6毫米至8毫米)，以配合前述对电解液中丙酸丙酯质量占比的数值调控，进一步提升电池的使用寿命。
[0066]
可选的，所述第一封边20的厚度和所述第二封边30的厚度相同。
[0067]
如上所述，使第一封边20的厚度和第二封边30的厚度保持一致，以降低电池在自动化制作过程中的难度，同时提高电池的空间利用率，避免第一封边20过厚或第二封边30过厚造成的能量密度损失。
[0068]
需要说明的是，所述第一封边20包括被极耳所穿过的部分以及未被极耳所穿过的部分，所述第一封边20的厚度可理解为第一封边20中未被极耳所穿过的部分的平均厚度，第二封边30的厚度可理解为第二封边30的平均厚度。
[0069]
可选的，所述第一封边20的厚度、所述第一封边20的宽度、所述第二封边30的宽度满足：
[0070][0071]
其中，所述w1为所述第一封边20的宽度，所述w2为所述第二封边30的宽度，所述h为所述第一封边20的厚度。
[0072]
如上，通过提炼第一封边20的厚度、第一封边20的宽度和第二封边30的宽度之间的数值关系，以形成公式(4)，在保证电池的电性能的前提下，指示用户基于公式(4)和公式(1)调控第一封边20和第二封边30的宽度，以使第一封边20和第二封边30的剥离强度适配丙酸丙酯在电解液中的质量占比，进而满足至少15年的电池寿命要求。
[0073]
示例性的，电池内部的水汽渗透模型如下所示：
[0074][0075]
其中，mw为外界渗入电池内部的水的质量；j为用于表征水汽扩散通量；可通过菲克第一定律计算得到，其方程表示为；d为扩散系数；cs为铝塑膜暴露在外界环境中的主体吸附水汽后的表面浓度；w为水汽扩散距离，此处指电池的宽度；s为铝塑膜在外界环境中的暴露面积，可通过电池的封印厚度乘以电池的有效长度获得(电池的有效长度可理解为第一封边20的长度、第一封边20的宽度、第二封边30的长度以及第二封边30的宽度之和，电池的第一封边20的厚度和电池的第二封边30的厚度相同，前述封印厚度可理解为第一封边20的厚度或第二封边30的厚度)；t为电池暴露在外界环境中的累计时间。
[0076]
通过降低电池在较长时间段内的水汽渗入量(即降低前述mw的数值)，能降低水渗入电芯后产生的氢氟酸和氢气，减缓负极的固体电解质膜(solid electrolyte interphase，sei)被氢氟酸破坏的速率，降低电解液和负极之间的出现副反应的反应面积，减缓电池内部的气体产生速率和容量衰减速率，延长电池的使用寿命。
[0077]
举例来说，在电池规格确定的情况下，用户通过电池规格能获知电池的封印厚度(即第一封边20的厚度或第二封边30的厚度)，此时，用户可基于对应电池15年寿命要求的公式对第一封边20的宽度和第二封边30的宽度进行调控，以使第一封边20的宽度和第二封边30同时公式(1)和公式(4)的数值要求，确保在至少15年的时间长度内，电池内部渗入的
水汽量能低于设定的阈值，所述阈值可基于实际需求进行适应性调整，本技术实施例对此并不加以限定。
[0078]
可选的，所述第一封边20的厚度、所述第一封边20的宽度、所述第二封边30的宽度满足：
[0079][0080]
其中，所述w1为所述第一封边20的宽度，所述w2为所述第二封边30的宽度，所述h为所述第一封边20的厚度。
[0081]
如上所述，通过提炼第一封边20的厚度、第一封边20的宽度和第二封边30的宽度之间的数值关系，以形成公式(6)，在保证电池的电性能的前提下，指示用户基于公式(6)和公式(1)调控第一封边20和第二封边30的宽度，以使第一封边20和第二封边30的剥离强度适配丙酸丙酯在电解液中的质量占比，以满足至少8年的电池寿命要求。
[0082]
可选的，所述第一封边20的厚度、所述第一封边20的宽度、所述第二封边30的宽度满足：
[0083][0084]
其中，所述w1为所述第一封边20的宽度，所述w2为所述第二封边30的宽度，所述h为所述第一封边20的厚度。
[0085]
如上所述，通过提炼第一封边20的厚度、第一封边20的宽度和第二封边30的宽度之间的数值关系，以形成公式(7)，在保证电池的电性能的前提下，指示用户基于公式(7)和公式(1)调控第一封边20和第二封边30的宽度，以使第一封边20和第二封边30的剥离强度适配丙酸丙酯在电解液中的质量占比，以满足至少10年的电池寿命要求。
[0086]
上面结合附图对本技术的实施例进行了描述，但是本技术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技术的启示下，在不脱离本技术宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，均属于本技术的保护之内。