具有遮蔽效果的电池壳层结构的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种具有遮蔽效果的电池壳层结构，具有阻气层、第一接着剂层、第二接着剂层、热封装层以及外保护层，第一接着剂层形成于阻气层的外表面，第二接着剂层形成于阻气层的内表面，热封装层形成于第二接着剂层，且第二接着剂层夹置于阻气层和热封装层之间，热封装层包覆于电池外，外保护层形成于第一接着剂层，且第一接着剂层夹置于阻气层和外保护层之间，外保护层遮蔽第一接着剂层和阻气层，该具有遮蔽效果的电池壳层结构能够有效阻隔水气，且具有优异的遮蔽效果和导热效果。
【专利说明】具有遮蔽效果的电池壳层结构
【技术领域】
[0001]本发明有关一种电池壳层结构，具体涉及一种具有遮蔽效果的电池壳层结构。
【背景技术】
[0002]锂离子二次电池被广泛地作为笔记本电脑、手机、数字相机及电动汽车的电源，通常用于收容电池的电池外壳是金属制的外壳。但随着上述电子装置的发达与普及，其轻量化，薄型化也随之受到重视，同时所使用的电池亦尽可能减轻其重量，以及缩小电池的占用空间，而来追求轻量化及薄型化。
[0003]为了达成上述要求，现有的技术是将聚酰胺薄膜包覆住铝箔层以构成电池壳层结构。但于使用此类树脂薄膜作为电池外壳，一般采用透明薄膜，并不具备遮蔽图案的功能，且无导热能力，尚未满足业界的要求。
[0004]因此，仍需要一种具有遮蔽效果、优异导热效果的电池壳层结构。
【发明内容】
[0005]为了克服上述缺陷，本发明提供了一种具有遮蔽效果的电池壳层结构，该具有遮蔽效果的电池壳层结构具有优异的遮蔽效果和导热效果，且结构简单、易于实施。
[0006]本发明为了解决其技术问题所采用的技术方案是:
[0007]—种具有遮蔽效果的电池壳层结构，具有阻气层、第一接着剂层、第二接着剂层、热封装层以及外保护层，所述阻气层具有相对的内表面和外表面，所述第一接着剂层形成于所述阻气层的外表面，所述第二接着剂层形成于所述阻气层的内表面，所述热封装层形成于所述第二接着剂层，且所述第二接着剂层夹置于所述阻气层和所述热封装层之间，所述热封装层包覆于电池外，所述外保护层形成于所述第一接着剂层，且所述第一接着剂层夹置于所述阻气层和所述外保护层之间，所述外保护层遮蔽所述第一接着剂层和所述阻气层。
[0008]所述外保护层包括基部及形成于所述基部上的遮蔽膜，且所述基部夹置于所述遮蔽膜与所述第一接着剂层之间。
[0009]所述基部为尼龙膜。
[0010]所述遮蔽膜的厚度为5至20微米。
[0011]所述遮蔽膜为黑色油墨层。
[0012]所述外保护层是分散有黑色添加物的聚合物构成的黑色聚合物层，所述黑色添加物是碳材料和黑色着色剂中的至少一种。
[0013]所述外保护层中的所述碳材料为碳粉、石墨、碳纤维和奈米碳管中的至少一种。
[0014]所述聚合物为聚酰胺、聚酯或聚亚酰胺。
[0015]以重量百分比计，所述外保护层中的黑色添加物占所述聚合物固含量的10%至25%。
[0016]所述第一接着剂层还含有黑色添加物，所述黑色添加物是碳材料和黑色着色剂中的至少一种。
[0017]所述第一接着剂层中的所述碳材料为碳粉、石墨、碳纤维和奈米碳管中的至少一种。
[0018]以重量百分比计，所述第一接着剂层中的所述黑色添加物占所述第一接着剂层固含量的10%至25 %。
[0019]所述热封装层为聚烯烃系聚合物膜或聚烯烃系共聚物膜。
[0020]所述阻气层为金属层。
[0021]所述阻气层为铝箔。
[0022]所述阻气层的厚度为30至50微米。
[0023]所述热封装层的厚度为30至100微米。
[0024]所述外保护层的厚度为10至50微米。
[0025]本发明的有益效果是:本发明的具有遮蔽效果的电池壳层结构是将材质例如为金属的阻气层设置于核心，以达到有效阻隔水气的目的，在阻气层的内侧设置热封装层，热封装层包覆或与电解液接触，在阻气层的外侧设置外保护层，外保护层主要提供遮蔽效果、导热性及耐候性。
【专利附图】
【附图说明】
[0026]图1为本发明实施例1的具有遮蔽效果的电池壳层结构的剖面示意图；
[0027]图2为本发明实施例2的具有遮蔽效果的电池壳层结构的剖面示意图；
[0028]图3为本发明实施例3的具有遮蔽效果的电池壳层结构的剖面示意图。
【具体实施方式】
[0029]实施例1:一种具有遮蔽效果的电池壳层结构，如图1所示，具有阻气层10、第一接着剂层11a、第二接着剂层lib、热封装层12以及不透明的外保护层13，所述阻气层为金属材质，所述阻气层具有相对的内表面IOb和外表面10a，所述第一接着剂层形成于所述阻气层的外表面，所述第二接着剂层形成于所述阻气层的内表面，所述热封装层形成于所述第二接着剂层，且所述第二接着剂层夹置于所述阻气层和所述热封装层之间，所述热封装层包覆于电池外，所述外保护层形成于所述第一接着剂层，且所述第一接着剂层夹置于所述阻气层和所述外保护层之间，所述外保护层遮蔽所述第一接着剂层和所述阻气层，所述外保护层包括基部13a及形成于所述基部上的遮蔽膜13b，且所述基部夹置于所述遮蔽膜与所述第一接着剂层之间。
[0030]本实施例的具有遮蔽效果的电池壳层结构的制备方法如下:准备一材质例如为铝箔，且厚度为30至50微米的阻气层10，在其上、下表面(外表面、内表面)10a、IOb通过材质如环氧树脂或聚氨酯的第一接着剂层Ila和第二接着剂层Ilb黏合厚度为10至50微米的外保护层13以及30至100微米的热封装层12。该第一接着剂层Ila及第二接着剂层Ilb的厚度为3至5微米。如图1所示，是先黏合基部13a，再通过涂布或贴合的方式形成遮蔽膜13b，即可得到本实施例的电池壳层结构。
[0031]在此实施例中，基部13a可为例如尼龙的聚酰胺薄膜或聚酯薄膜(如聚碳酸酯薄膜)或是聚亚酰胺脂薄膜。在此遮蔽膜13b可为黑色油墨，厚度为5至20微米。该热封装层12为聚烯烃系聚合物或聚烯烃系共聚物薄膜。例如，聚乙烯或聚丙烯，或者聚乙烯及/或聚丙烯与其他烯烃之共聚物，该热封装层12也可为酸变性聚烯烃系树脂，例如第1227693号台湾专利所揭露的热接合性树脂。
[0032]实施例2:如图2所示，本实施例2的具有遮蔽效果的电池壳层结构与实施例1的具有遮蔽效果的电池壳层结构(如图1所示)仅外保护层结构不同，于本实施例中，该外保护层是单层结构的复合层13c。该复合层13c可通过将聚合物及黑色添加物来进行混掺而制造取得，黑色添加物是碳材料和黑色着色剂中的至少一种(黑色着色剂可以是黑色染料、黑色色粉和/或黑色颜料)，其中，以重量百分比计，黑色添加物占该聚合物固含量10%至25%，其中碳材料一般为碳粉、石墨、碳纤维、奈米碳管中的至少一种。于本实施例中，该复合层13c的聚合物选自聚酰胺、聚酯或聚亚酰胺，以于单层结构的外保护层中，同时提供耐候性与遮蔽性以及导热性。
[0033]实施例3:如图3所示，本实施例3的具有遮蔽效果的电池壳层结构与实施例1的具有遮蔽效果的电池壳层结构(如图1所示)相同，当外保护层13’采用透明的基部13a’时，第一接着层11a’可添加碳材料、黑色颜料、黑色染料和黑色色粉这几种添加物中至少一种，来进行混掺而制造取得，其中，以重量百分比计，该添加物占所含接着剂的固含量10%至25%，其中，碳材料一般为碳粉、石墨、碳纤维和奈米碳管中的至少一种。
[0034]以下将对电池壳层结构进行评估测试。
[0035]实施例使用的材料如下列所示:
[0036]聚丙烯:取自南亚塑料的流延型聚丙烯薄膜
[0037]环氧树脂:取自亚洲电材制备的环氧树脂
[0038](AEM-Vl)
[0039]铝箔:取自日本轻金属株式会社(8079-0)
[0040]透明尼龙薄膜:取自尤尼吉可双向拉伸薄膜
[0041](EMBLEM 25)
[0042]黑色碳粉:取自卡博特公司(BLACK PEARLS? 570)
[0043]黑色尼龙薄膜:取自东丽，明克特伦
[0044]黑色油墨: 取自东洋油墨(FDO NEW)
[0045]使用上述材料，依照图1及图2的结构，搭配表I所表列的各层条件即可制造出实施例I至3的样品。其中铝箔为阻气层，聚丙烯为热封装层，使用环氧树脂作为第一及第二接着剂层。各实施例的外保护层结构如下列所示:实施例1使用黑色尼龙薄膜作为基部，再涂覆黑色油墨；实施例2使用尼龙材料与黑色油墨混合的复合层，即为黑色尼龙薄膜(取自尤尼吉可双向拉伸薄膜EMBLEM 25)。在尼龙单体配料中，添加占整体树脂量固含量约10至25 % (重量)的黑色油墨，再进行尼龙薄膜拉伸与制作；实施例3使用透明尼龙作为基部，再涂覆黑色油墨，第一接着剂使用黑色环氧树脂。在接着剂配料中，添加占整体树脂量固含量约10至25% (重量)的黑色碳料，再进行接着剂调配。
[0046]比较例是使用透明尼龙作为基部，并不另外涂覆任何遮蔽膜的传统电池壳层结构。
[0047]以下将说明对实施例1至3的评估测试方法与结果:
[0048]—、热传导分析测试:使用TechMax TPS500热传导系数仪(hot disk)进行热传导分析测试，在传导器上下两面覆盖两片电池壳层，再分别以两钢箔将样品与传导器夹置其中，并由传导器测量样品的导热性能，测试本发明的样品(实施例1至3)及一般传统电池壳层结构迭合体(比较例)，测得的热传导系数结果记录于表I中。传统电池壳层结构的热传导系数大约为0.35(ff/(m.K))，由表I数据可知本发明的电池壳层结构可有效地增加热传导能力，将电池本身所产生的热能导至外界，以降温度对电池本身的伤害。
[0049]二、光密度(optical density, 0D)分析:
[0050]使用分光亮度计(ColorQuest Xe Hunterlab)进行测量,一般数值愈高,表示光学密度(黑度)愈高，其透光性愈差；数值愈低，光学密度(黑度)愈低，其透光性愈好。使用光泽度计(Novo Gloss ?)测量光泽度，入射角设定为60°，其数值越大，代表其反射光强度越强，反之其数值越小，代表其反射光强度越弱。将其测得的明度与光泽度结果纪录于表I中。传统电池壳层结构外保护层部分的OD值仅0.2，由光学密度(0D值)测试中亦可得知相较于传统电池壳层结构，本发明具有良好的遮蔽效果。
[0051]三、加工及密封性能测试:
[0052]以下述评估方法进行测试，并将结果纪录于表I。
[0053]1.冲压成形性:
[0054]将实施例1至3的各种电池外壳用包装料，制作成IlOmm x 180mm的电池壳迭层，在不限成形高度的垂直直线型金属铸模中，进行冲压成形。根据各种电池外壳包装材料的形成沉度作为成形性的评比。
[0055]所使用金属铸模形状为:长边60mm,短边45mm,凹膜圆脚R=I至2mm,冲孔凸缘R=Imm,模凸缘 R=Imnin
[0056]2.耐电解液特性:
[0057]将上述比较例与实施例1至3的各种电池外壳用包装材料在电解液(碳酸二甲酯及碳酸乙酯(1:1)以及锂盐)中，然后在常温下浸溃七天后的迭合强度。
[0058]冲压成形性及耐电解液特性的评价方法系列于表2。
[0059]3.密封性评价:
[0060]在上述方法形成的方形壳中注入电解液(碳酸二甲酯及碳酸乙酯(1:1)以及锂盐)，热密封后将壳倒置，在60°C保存I个月，确认有无密封。
[0061]4.水蒸气渗透性:
[0062]在上述方法形成的方形壳中填充电解液(碳酸二甲酯及碳酸乙酯(1:1)以及锂盐)，且密封在60°C x90%RH(室内湿度)的环境下保存七天，用卡尔-费歇法测定电解液中的水分量。
[0063]由表I可知，本发明的电池壳层结构可将水气穿透率降至35ppm以下，具有优异的防水气效果，其亦有良好的冲压成形性、耐电解液性及密封性，适合用于锂电池软性包装材料。
[0064]表I
【权利要求】
1.一种具有遮蔽效果的电池壳层结构，其特征在于:具有阻气层、第一接着剂层、第二接着剂层、热封装层以及外保护层，所述阻气层具有相对的内表面和外表面，所述第一接着剂层形成于所述阻气层的外表面，所述第二接着剂层形成于所述阻气层的内表面，所述热封装层形成于所述第二接着剂层，且所述第二接着剂层夹置于所述阻气层和所述热封装层之间，所述热封装层包覆于电池外，所述外保护层形成于所述第一接着剂层，且所述第一接着剂层夹置于所述阻气层和所述外保护层之间，所述外保护层遮蔽所述第一接着剂层和所述阻气层。
2.如权利要求1所述的具有遮蔽效果的电池壳层结构，其特征在于:所述外保护层包括基部及形成于所述基部上的遮蔽膜，且所述基部夹置于所述遮蔽膜与所述第一接着剂层之间。
3.如权利要求2所述的具有遮蔽效果的电池壳层结构，其特征在于:所述基部为尼龙膜。
4.如权利要求2所述的具有遮蔽效果的电池壳层结构，其特征在于:所述遮蔽膜的厚度为5至20微米。
5.如权利要求2所述的具有遮蔽效果的电池壳层结构，其特征在于:所述遮蔽膜为黑色油墨层。
6.如权利要求1所述的具有遮蔽效果的电池壳层结构，其特征在于:所述外保护层是分散有黑色添加物的聚合物构成的黑色聚合物层，所述黑色添加物是碳材料和黑色着色剂中的至少一种。
7.如权利要求6所述的具有遮蔽效果的电池壳层结构，其特征在于:所述碳材料为碳粉、石墨、碳纤维和奈米碳管中的至少一种。
8.如权利要求6所述的具有遮蔽效果的电池壳层结构，其特征在于:所述聚合物为聚酰胺、聚酯或聚亚酰胺。
9.如权利要求6所述的具有遮蔽效果的电池壳层结构，其特征在于:以重量百分比计，所述黑色添加物占所述聚合物固含量的10%至25 %。
10.如权利要求1所述的具有遮蔽效果的电池壳层结构，其特征在于:所述第一接着剂层还含有黑色添加物，所述黑色添加物是碳材料和黑色着色剂中的至少一种。
11.如权利要求10所述的具有遮蔽效果的电池壳层结构，其特征在于:所述碳材料为碳粉、石墨、碳纤维和奈米碳管中的至少一种。
12.如权利要求10所述的具有遮蔽效果的电池壳层结构，其特征在于:以重量百分比计，所述黑色添加物占所述第一接着剂层固含量的10%至25 %。
13.如权利要求1所述的具有遮蔽效果的电池壳层结构，其特征在于:所述热封装层为聚烯烃系聚合物膜或聚烯烃系共聚物膜。
14.如权利要求1所述的具有遮蔽效果的电池壳层结构，其特征在于:所述阻气层为金属层。
15.如权利要求14所述的具有遮蔽效果的电池壳层结构，其特征在于:所述阻气层为铝箔。
16.如权利要求1所述的具有遮蔽效果的电池壳层结构，其特征在于:所述阻气层的厚度为30至50微米。
17.如权利要求1所述的具有遮蔽效果的电池壳层结构，其特征在于:所述热封装层的厚度为30至100微米。
18.如权利要求1所述的具有遮蔽效果的电池壳层结构，其特征在于:所述外保护层的厚度为10至50微 米。
【文档编号】H01M2/02GK103456901SQ201210181774
【公开日】2013年12月18日 申请日期:2012年6月5日 优先权日:2012年6月5日
【发明者】何冠毅, 林志铭, 吕常兴, 金进兴, 李建辉 申请人:昆山雅森电子材料科技有限公司