一种电化学电池封装材料、使用该封装材料的电池及其制备方法

文档序号:9599380阅读:473来源:国知局
一种电化学电池封装材料、使用该封装材料的电池及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于电化学电池技术领域,特别涉及一种电化学电池封装材料、使用该封 装材料的电池及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 进入21世纪以后,各种电子器件产品如手机、笔记本、可穿戴设备等层出不穷,极 大的丰富了广大用户的生活;同时,电动汽车及各类储能电站也如雨后春笋般迅速萌芽、发 展、壮大。以上高科技产品,具有一个共同特征:需要高性能、低成本的电池充当储能部件。
[0003] 现有的电池主要有一次电池和二次电池两大类;所谓一次电池,即无法反复充电 的电池,主要包括碳锌电池、碱性电池、糊式锌锰电池、纸板锌锰电池、碱性锌锰电池、扣式 电池(扣式锌银电池、扣式锂锰电池、扣式锌锰电池)、锌空气电池、一次锂锰电池等、水银 电池;所谓二次电池,即可充电电池,主要包括二次碱性锌锰电池、镍镉充电电池、镍氢充电 电池、锂充电电池、铅酸电池、太阳能电池。铅酸蓄电池可分为:开口式铅酸蓄电池、全密闭 铅酸蓄电池。而从外包装角度分析,现有电池主要分为软包装电池及硬壳包装电池,由于软 包装电池包装膜本身厚度小,可塑性大,被广泛的运用于各类高档一次电池和二次电池中。
[0004] 然而,随着人们生活品质的提高,对电子产品提出了更高的要求,即更长的待机时 间;这就要求为电子产品提供能量的电源具有更高的能量密度。
[0005] 现有的提高能量密度的方式有:选择更高能量密度的电化学体系,如高电压钴酸 锂正极、硅负极等;选择精度更高的制造工艺,提高电池容量的一致性,从而提高电池平均 容量;选择厚度更薄的基材,如6 μπι铜箱、8 μπι铝箱、64 μπι铝塑膜等。但是高电压体系安 全性能更差,成本更高;硅负极首次效率低、循环性能差,成本高;高精度制造工艺设备投 资巨大,制造成本高;而更薄的基材,往往意味着更高的工艺控制要求、更高的材料成本; 因此这些方案无一不增加制造成本。
[0006] 而随着个性化的电子产品的越来越多,如柔性器件的横空出世,其对电池提出了 更高的要求:即柔性电池。但柔性电池在弯折过程中,电芯内部的界面处往往是其薄弱环 节,极易受到破坏,从而使得柔性电池性能变差;因此尽量降低柔性电池内部界面数量,是 提高柔性电池性能的可靠方法。
[0007] 同时,为了追求更高的能量密度,制造过程中往往会减少有效封装区宽度;而且新 的材料、新的电池结构的不断出现,同样对电池封装可靠性提出了更高的要求;而新的封装 材料、新的电池结构往往意味着电池成本的增加,因此如何降低成本又成了电池技术领域 研究的重点。
[0008] 有鉴于此,确有必要开发一种新的电化学电池封装材料、使用该封装材料的电池 及其制备方法,其不仅能够提高电池的能量密度,改善电池封装可靠性、降低成本(材料成 本或/和制造成本),而且当其为柔性电池时,还具有优良的柔性性能及电化学性能。

【发明内容】

[0009] 本发明的目的在于:针对现有技术的不足,而提供的一种电化学电池封装材料,包 括基体层和封装辅助层,所述封装辅助层有且仅有分布于所述基体层的一个表面,且所述 封装辅助层在所述基体层上的附着力为F,F多5N/8mm;所述基体层含金属组分,且无孔洞 结构,厚度大于或等于8μπι;所述封装辅助层的厚度小于或等于8μπι。由于本发明的电池 封装材料只有一个表面进行了封装辅助处理,可以降低处理液用量、提高处理效率,极大的 降低了该材料的成本;同时又能满足实际应用中的需要:因为实际封装时,只需要位于集 流体其中一面上的封印区做过封装辅助处理即可解决封装可靠性问题。
[0010] 为了达到上述目的,本发明采用如下技术方案:
[0011] -种电化学电池封装材料,包括基体层和封装辅助层,所述封装辅助层有且仅有 分布于所述基体层的一个表面,即可减少处理液的用量,提高处理效率,降低处理成本;且 所述封装辅助层在所述基体层上的附着力为F,F多5N/8mm,当附着力过小时,封装后封印 区将从基体层与封装辅助层之间剥离开来,从而使得封装失效;所述基体层含金属组分,且 无孔洞结构,厚度大于或等于8μm,基体为结构致密的防水金属材料,且厚度过小时,材料 加工时容易产生微孔,影响封装致密性,故其厚度需要在一定值之上;所述封装辅助层的厚 度小于或等于8μm。(即封装辅助层与封装材料复合封装后,满足电池封装可靠性要求,如 封装拉力大于等不5N/8mm,电解液浸泡48h后封装拉力大于等不5N/8mm等)。
[0012] 作为本发明电化学电池封装材料的一种改进,其特征在于:所述基体层的厚度大 于或等于20μπι,由金、银、铜、铁、锡、锌、铅、镍、铝、钨、钼、钽、铌、钛以及钢和不锈钢、镍基 和钴基合金中的至少一种组成。
[0013] 作为本发明电化学电池封装材料的一种改进,所述封装辅助层的厚度小于或等于 5μπι,包括金属镀层、有机硅处理层或阳极氧化镀层中的至少一种;所述封装材料包括聚乙 烯、聚丙烯、改性聚乙烯、改性聚丙烯、热熔胶、反应型热熔胶中的至少一种;作为电池封装 材料时,封装辅助层的存在,可以有效的改善基体层与密封层之间的粘接力,提高电池的封 装可靠性。
[0014] 本发明还包括一种电化学电池,其封装材料中包括上述电化学电池封装材料,即 该电池的封装材料也是电池的集流体,且做为封装材料的集流体有且仅有一个表面经过封 装辅助处理,且电极涂敷层位于集流体经过封装辅助处理一侧。
[0015] 本发明还包括一种电化学电池的制备方法,主要包括如下步骤:
[0016] 步骤1,预处理的基体材料制备:选择两片基体层箱材,对齐后使得两片箱材紧密 贴合;
[0017] 步骤2,封装辅助层处理:将步骤1得到的紧密贴合的两片箱材,经过封装辅助处 理,并控制使得处理组分仅与两片箱材的非贴合面接触并进行处理,之后清洗干净;
[0018] 步骤3,电池封装材料制备:将步骤2清洗干净后的两片箱材分离,得到有且仅有 一面进行了封装辅助处理的电化学电池封装材料;
[0019] 步骤4,电极片制备:将电极浆料涂敷于步骤3制备得到的电化学电池封装材料的 做过封装辅助处理的表面,得到四周为空箱材区的电极片Α待用;
[0020] 步骤5,成品电池制备:将步骤4得到的电极片置于表层,将隔离膜、对电极置于中 间,并在电极片A四周的空箱材区布置封装材料组装得到裸电芯,之后封装、化成、整形得 到电化学电池。
[0021] 作为本发明电化学电池制备方法的一种改进,步骤1所述两片基体层箱材尺寸相 同,两片基体层之间还设置有粘接层,所述粘接层将两片基体层紧密粘接在一起,且阻隔物 质渗入两片基体层之间;为了便于处理后将两层基材分离开来,所选择的粘接层包括热熔 胶(加热到一定温度后即失去粘接力,封装辅助处理后的两层基材自动分离)、发泡胶(封 装辅助处理完成后,加热使得粘接胶失去粘接性,同时产生气体,将封装辅助处理后的两层 基材主动分离)等通过加热等处理后自动失去粘接性的粘接层。
[0022] 作为本发明电化学电池制备方法的一种改进,步骤2所述封装辅助处理包括抛光 处理、镀层处理(电镀或化学镀)、有机硅处理或阳极氧化中的至少一种(由于集流体的 间隙区充当了电池的封装边,而作为封装边,封装可靠性是基本要求,现有集流体若不经过 封装辅助处理,无法与封装材料紧密粘接并通过电解液浸泡测试(将封装件浸泡于电解液 中,一定时间后取出样品,测试封装拉力;封装拉力大于等于5N/8mm时,测试通过,否则测 试未通过。封装可靠性测试必测项目))。
[0023] 作为本发明电化学电池制备方法的一种改进,所述抛光处理包括机械抛光处理 或/和化学抛光处理;所述电镀处理包括镀锌处理、镀铜处理、镀铬处理、镀铅处理、镀银处 理、镀镍处理、镀锡处理或镀镉处理中的至少一种;所述有机硅处理包括硅烷偶联剂(乙 烯基三氯硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三(β-甲氧乙氧基)硅烷、γ-缩水甘油丙 基-三甲氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、Ν-(β-氨乙基)-γ-氨丙 基-三甲氧基硅烷、Ν-(β-氨乙基)-γ-氨丙基-甲基-三甲氧基硅烷、γ-氯丙基-三甲 氧基硅烷、γ-巯丙基-三甲氧基硅烷、γ-氨丙基-三甲氧基硅烷等)、硅烷交联剂(甲基 三乙酰氧基硅烷、甲基三乙酰氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷等)、硅 树脂(甲基苯基娃树脂、氣苯基甲基娃树脂、甲基二氣丙基娃
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