用于封装锂离子电池的多层片材的制作方法

本实用新型涉及电池领域，更具体地，涉及用于封装锂离子电池的多层片材。

背景技术：

随着锂离子电池的广泛使用，各行业对锂离子电池能量密度的要求也随之增高。在锂离子电池的材料确定的情况下，如何提高锂离子电池的空间利用率，以此来进一步提高锂离子电池的容量、能量密度就变得非常重要。

锂离子电池在装入装置的电池仓后，边角位置存在一定的缝隙，若不采取任何措施，在使用过程中会出现锂离子电池在电池仓内滑动的情况；不仅会降低用户体验感，还会对锂离子电池造成损伤。

目前常见处理方式是在锂离子电池包装袋的最外层贴一层双面胶，借此将锂离子电池与装置的电池仓粘接到一起，起到固定锂离子电池的作用。此双面胶厚度一般都在几十微米，从锂离子电池的空间利用角度来看是一种浪费，不利于提高锂离子电池的能量密度。

技术实现要素：

本实用新型提供了一种用于封装锂离子电池的电芯的多层片材结构，该结构将多层片材的最外层利用起来，使多层片材的最外层本身具有粘性，从而能够将电芯与装置的电池仓固定到一起，以达到减少空间浪费的目的。本实用新型提供了一种多层片材，包括：金属层；和，尼龙层，设置于所述金属层的第一表面，其中，所述尼龙层上设置有凹陷结构，所述凹陷结构设置有热熔胶以形成热熔胶区。

根据本申请的一个实施例，上述多层片材包括聚烯烃层，设置于所述金属层的第二表面。

根据本申请的一个实施例，所述热熔胶包括改性聚丙烯、改性聚酰胺、改性聚酯、改性聚乙烯、改性聚氯乙烯、改性聚氨酯、改性乙烯-酯酸乙烯共聚物、改性乙烯-丙烯酸酯共聚物和乙烯-醋酸乙烯共聚物中的一种或多种。

根据本申请的一个实施例，所述凹陷结构贯穿所述尼龙层，使得所述热熔胶与所述金属层直接接触。

根据本申请的一个实施例，所述金属层包括铝层。

根据本申请的一个实施例，所述热熔胶区与所述金属层的面积比大于0并且小于1。

根据本申请的一个实施例，所述热熔胶区的厚度为大于等于10um，小于等于50um。

根据本申请的一个实施例，所述热熔胶区的厚度为大于等于12um，小于等于30um。

根据本申请的一个实施例，所述金属层的厚度为大于等于10um，小于等于80um。

根据本申请的一个实施例，所述金属层的厚度为大于等于20um，小于等于55um。

根据本申请的一个实施例，所述聚烯烃层的厚度为大于等于5um，小于等于70um。

根据本申请的一个实施例，所述聚烯烃层的厚度为大于等于10um，小于等于50um。

根据本申请的一个实施例，所述聚烯烃层包括聚丙烯层。

根据本申请的一个实施例，所述聚烯烃层包括聚乙烯层。

根据本申请的一个实施例，所述聚烯烃层与所述金属层直接接触。

本实用新型还提供了一种电池，包括：电芯；和，包装袋，由上述多层片材制备而成。

其中，所述包装袋的密封部位不含所述热熔胶区。

所述聚烯烃层比所述尼龙层更靠近所述电芯。

本实用新型提供的多层片材以热熔胶代替一部分尼龙层，而热熔胶在一定的条件下(例如，热作用下)可具有粘性，能够将电芯与装置的电池仓固定到一起。相对于采用双面胶，使用本实用新型所提供的多层片材制备电池能够提高锂离子电池的空间利用率，减少空间的浪费。

附图说明

图1示出了传统的用于封装锂离子电池的电芯的多层片材的示意图。

图2示出了用传统的多层片材封装后的电芯的俯视图。

图3示出了本实用新型的用于封装锂离子电池的电芯的多层片材的示意图。

图4示出了根据本申请的一个实施例的多层片材的俯视图。

图5示出了根据本申请的另一实施例的用于封装锂离子电池的电芯的多层片材的示意图。

图6示出了根据本申请的另一实施例的多层片材的俯视图。

图7示出了使用本申请的一个实施例的多层片材封装之后的电芯的俯视图。

具体实施方式

下面的实施例可以使本领域技术人员更全面地理解本实用新型，但不以任何方式限制本实用新型。

参见图1，示出了传统的用于封装锂离子电池的电芯的多层片材的结构。传统的用于封装锂离子电池的电芯的多层片材由三层材料构成：最外层为尼龙层1，中间层为金属层2，最内层(接触电芯的一层)为聚烯烃层3。金属层2通常为铝层。即，尼龙层1和聚烯烃层3分别形成在金属层2的上下两侧。

图2示出了用传统的多层片材封装后的电芯的俯视图。处于表面的为尼龙层1，其中，极耳4从由多层片材形成的包装袋延伸出来。

参见图3，本实用新型提供了一种用于封装锂离子电池的电芯的多层片材的结构。在本实用新型中，多层片材使用热熔胶5代替一部分尼龙层1。尼龙层1设置于金属层2的第一表面，其中，尼龙层1上设置有至少一个凹陷结构，该凹陷结构设置有热熔胶5以形成热熔胶区。凹陷结构贯穿尼龙层1，使得热熔胶5与金属层2可以直接接触。聚烯烃层3设置于金属层2的与第一表面相对的第二表面。热熔胶5包括改性聚丙烯、改性聚酰胺、改性聚酯、改性聚乙烯、改性聚氯乙烯、改性聚氨酯、改性乙烯-酯酸乙烯共聚物、改性乙烯-丙烯酸酯共聚物、乙烯-醋酸乙烯共聚物中的一种或多种。

在一些实施例中，金属层2可以包括铝层。金属层2的厚度为大于等于10um，小于等于80um。在另一实施例中，金属层2的厚度为大于等于20um，小于等于55um。

在一些实施例中，聚烯烃层3包括聚丙烯层。在另一实施例中，聚烯烃层3包括聚乙烯层。在一些实施例中，聚烯烃层3的厚度为大于等于5um，小于等于70um。在另一实施例中，聚烯烃层3的厚度为大于等于10um，小于等于50um。聚烯烃层3与金属层2可以直接接触。

热熔胶区包括由热熔胶5形成的一层或多层。例如，在一些实施例中，热熔胶区为一层改性聚丙烯胶层。在一些实施例中，热熔胶区为一层改性聚酰胺胶层。在一些实施例中，热熔胶区为依次堆叠的改性聚氨酯胶层和改性聚丙烯胶层，其中，改性聚氨酯胶层位于金属层和改性聚丙烯胶层之间。在一些实施例中，热熔胶区为由改性聚乙烯、改性聚丙烯和改性聚氨酯形成的混合胶层。这些改性后的热熔胶层能有效防水、防空气，并且在常温下不具备粘性；而在经过60℃左右热压后显现粘性，可以将电芯与装置的电池仓粘结到一起。改性是指在以上物质中加入具有极性的官能团，例如，羧基、羰基、羟基等。热熔胶区与金属层2的面积比大于0并且小于1。在一些实施例中，热熔胶区的厚度为大于等于10um，小于等于50um。在另一实施例中，热熔胶区的厚度为大于等于12um，小于等于30um。

在制造多层片材时，尼龙层的中间位置改刷热熔胶，使顶侧封位置仍为尼龙层，而中间不进行顶侧封的位置为热熔胶区。热熔胶区可以为三角形、圆形、矩形和八边形等各种形状。热熔胶区的面积所占整个多层片材的表面积可以大于0％，小于100％，只要保证顶封、侧封位置仍为尼龙层即可。

在制作合格的电芯并且将电芯装入装置的电池仓之后，使用夹具将电芯与装置固定，压力在0.3MPa，并在60℃的烘箱中烘烤30分钟。30分钟后取下夹具，此时电芯与装置的电池仓紧密粘接在一起。

参见图4和图7，图4示出了根据实施例的多层片材的俯视图，图7示出了使用实施例的多层片材封装之后的电芯的俯视图。如图7所示，在顶封位置处仍为尼龙层1。可以根据不同需求设计由热熔胶5形成的热熔胶区的形状、尺寸和所处的位置，只要保证顶封、侧封位置仍为尼龙层即可。

参见图5和图6，在尼龙层1中可以具有多个凹陷结构，并且各个凹陷结构的形状可以相同或不同。虽然图5和图6中示出了两个凹陷结构，但是本实用新型并不限于此，尼龙层1中可以具有更多的凹陷结构。

下面结合具体的实施例进行说明。

对比例1

以钴酸锂为阴极，石墨为阳极，聚丙乙烯为隔离膜，通过卷绕工艺制作成一批电芯。使用外层为尼龙层的多层片材(例如，见图1)，通过冲压工艺制成与电芯尺寸匹配的包装袋。将电芯与包装袋通过一系列制作工艺，制作成锂离子电池(例如，见图2)。

实施例1

以钴酸锂为阴极，石墨为阳极，聚丙乙烯为隔离膜，通过卷绕工艺制作成一批电芯。使用热熔胶代替20％～80％面积的尼龙层的多层片材(例如，见图3)，通过冲压工艺制成与电芯尺寸匹配的包装袋，其中，热熔胶区为改性聚丙烯胶层。将电芯与包装袋通过一系列制作工艺，制作成锂离子电池(例如，见图7)。

实施例2

与实施例1的制备方法一致，不同的是实施例2的热熔胶区为改性聚酰胺胶层。

实施例3

与实施例1的制备方法一致，不同的是实施例3的热熔胶区为改性聚酯胶层。

实施例4

与实施例1的制备方法一致，不同的是实施例4的热熔胶区为改性聚乙烯胶层。

实施例5

与实施例1的制备方法一致，不同的是实施例5的热熔胶区为改性聚氯乙烯胶层。

实施例6

与实施例1的制备方法一致，不同的是实施例6的热熔胶区为改性聚氨酯胶层。

实施例7

与实施例1的制备方法一致，不同的是实施例7的热熔胶区为改性乙烯-酯酸乙烯共聚物胶层。

实施例8

与实施例1的制备方法一致，不同的是实施例8的热熔胶区为改性乙烯-丙烯酸酯共聚物胶层。

实施例9

与实施例1的制备方法一致，不同的是实施例9的热熔胶区为改性乙烯-醋酸乙烯共聚物胶层。

实施例10

与实施例1的制备方法一致，不同的是实施例10的热熔胶区为改性乙烯-醋酸乙烯共聚物胶层和改性聚氨酯胶层，其中，改性聚氨酯胶层位于铝层和改性乙烯-醋酸乙烯共聚物胶层之间。

实施例11

与实施例1的制备方法一致，不同的是实施例11的热熔胶区为改性聚丙烯胶层、改性乙烯-丙烯酸酯共聚物胶层和改性聚氯乙烯胶层，其中，改性聚氯乙烯胶层位于铝层上，改性乙烯-丙烯酸酯共聚物胶层位于改性聚氯乙烯胶层上，改性聚丙烯胶层位于改性乙烯-丙烯酸酯共聚物胶层上。

实施例12

与实施例1的制备方法一致，不同的是实施例12的热熔胶区为改性聚乙烯、聚丙烯和聚氨酯的混合胶层。

实施例13

与实施例1的制备方法一致，不同的是实施例13的尼龙层中具有两个热熔胶区，其中一个热熔胶区为改性聚乙烯，另一个热熔胶区为聚丙烯和聚氨酯的混合胶层。

之后，将对比例1的电芯的深坑面贴一条完全覆盖电芯深坑面主体的双面胶(例如，3M双面胶，150μm厚)，装入装置的电池仓，使用夹具将电芯与装置的电池仓固定，压力为1Kg；对实施例1-12不贴胶，同样装入装置的电池仓后使用夹具将电芯与装置的电池仓固定，压力为1Kg，并在60℃的烘箱中烘烤30分钟。最后使用拉力机对实施例1-12和对比例1的电芯与装置之间的单位面积的粘结力进行测试。测试结果如下：

从测试结果可知，不使用双面胶，利用热熔胶在常温下不具备粘性，而经过60℃左右热压后显现粘性的性质，采用包含热熔胶的多层片材来封装电芯，可以节省电芯厚度约100μm左右，可以有效地节省电芯空间，减少浪费，并且粘结力方面与常用的双面胶相当。

本领域技术人员应理解，以上实施例仅是示例性实施例，在不背离本实用新型的精神和范围的情况下，可以进行多种变化、替换以及改变。