一种电池的封装结构及包含其的软包锂离子电池和制备方法与流程

本发明涉及电池结构
技术领域：
，尤其涉及一种电池的封装结构及包含其的软包锂离子电池和制备方法。
背景技术：
：软包锂离子电池以其比能量高、安全性好、设计灵活等特点，在消费类电子产品领域以及电动汽车领域得到了广泛应用。软包锂离子电池一般是由正负极片和隔膜组装而成的电芯、从极片端引出的正负极耳和包覆在电芯外面的铝塑膜组成。由于软包锂离子电池独特的构造，其具有安全性能高、重量低、能量密度高等优异的特点。铝塑膜一般由外部的尼龙层和pet层，中间的铝层和内部的pp层组成，具有极高的阻隔性、好的冲压成形性、耐穿刺性、耐电解液稳定性和优异的电绝缘性。目前，虽然软包锂离子电池相比于硬壳锂离子电池，在能量密度上，具有一定的优势，但是现代社会对高能量密度的锂离子电池的需求越来越大，开发具有更高的能量密度的锂离子电池势在必行。cn204118197u公开了一种软包锂离子电池模块，所述软包锂离子电池层单元包括软包锂离子电池、框架、散热板，所述框架为矩形结构，由至少一个矩形腔体构成，所述散热板设有形状及数量与所述框架的矩形腔体数量相同的凹坑，所述散热板卡装在所述框架中，散热板上的凹坑陷入框架的矩形腔体中；所述软包锂离子电池设置在所述散热板的凹坑中，整体构成软包锂离子电池层单元；至少两个软包锂离子电池层单元沿厚度方向叠置通过紧固螺栓固定安装在底板与上盖之间，构成软包锂离子电池模块，提高了散热和能量密度。cn109037813a公开了一种高能量密度软包锂离子电池化成工艺，包括以下步骤：(1)给电芯进行首次加压加热；(2)给步骤(1)中的电芯进行预充电至一定的soc；(3)对步骤(2)中的电芯剪气囊；(4)对步骤(3)中的电芯抽真空，进行预二封；(5)对步骤(4)中处理过的电芯进行二次加压加热；(6)将步骤(5)中的电芯预充至满电即可。本发明的优点是可有效在负极表面生成均匀、致密、稳定的sei膜，同时增加电芯存液量、降低电芯厚度，但该制备方法对原有软包锂离子电池的工艺改进较多。cn210092147u公开了一种软包锂离子电池封边结构，包括一个可容极耳通过的顶封边和两个侧封边，所述两个侧封边左右对称设置，所述顶封边垂直于两个侧封边，所述两个所述侧封边均折弯并通过涂胶层粘贴在软包锂离子电池本体上，所述涂胶层覆盖两个所述侧封边的边缘。综上所述，对高能量密度的锂离子电池的需求越来越大，有必要开发一种能量密度更高的锂离子电池。技术实现要素：鉴于现有技术中存在的问题，本发明提供一种电池的封装结构，可以有效提高电池的能量密度，电池的能量密度提升2％以上，且结构简单，操作可行。为达此目的，本发明采用以下技术方案：第一方面，本发明提供一种电池的封装结构，所述封装结构包括依次包裹在电芯外侧的第一聚合物层和金属层，以及可选地包裹于所述金属层外侧的第二聚合物层；所述第二聚合物层的厚度≤15μm，例如可以是0μm、2μm、4μm、5μm、7μm、9μm、10μm、12μm、14μm或15μm等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。本发明提供的电池的封装结构通过将第二聚合物层的厚度限定至≤15μm，不仅提高了电池的能量密度，而且对制备工艺改动较少，应用方便。优选地，所述封装结构包括依次包裹在电芯外侧的第一聚合物层和金属层，以及可选地包裹于所述金属层外侧的第二聚合物层；所述第二聚合物层的厚度≤15μm。优选地，所述第一聚合物层为聚丙烯层。优选地，所述第一聚合物层的厚度为60～80μm，例如可以是60μm、63μm、65μm、67μm、69μm、72μm、74μm、76μm、78μm或80μm等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。优选地，所述金属层为铝层。优选地，所述金属层的厚度为35～45μm，例如可以是35μm、37μm、38μm、39μm、40μm、41μm、42μm、43μm、44μm或45μm等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。优选地，所述第二聚合物层包括聚对苯二甲酸乙二醇酯层和/或尼龙层。优选地，所述第二聚合物层的厚度为2～8μm，例如可以是2μm、2.7μm、3.4μm、4μm、4.7μm、5.4μm、6μm、6.7μm、7.4μm或8μm等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。第二方面，本发明提供一种软包锂离子电池，所述软包锂离子电池包括第一方面所述的电池的封装结构。本发明所述软包锂离子电池由于包括第一方面所述的电池的封装结构，具有更高的能量密度。优选地，所述软包锂离子电池还包括电芯以及设置于电芯两端或同一端的负极极耳和正极极耳。优选地，所述电芯由正极极片、负极极片和隔膜卷绕或叠片而成。优选地，所述制备方法包括：将完成封装的软包锂离子电池表面的第二聚合物层部分剥离或全部剥离，得到所述软包锂离子电池。优选地，所述剥离前，第二聚合物层的厚度为30～40μm，例如可以是30μm、32μm、33μm、34μm、35μm、36μm、37μm、38μm、39μm或40μm等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。优选地，所述剥离包括化学剥离和/或物理剥离。优选地，所述物理剥离包括机械剥离或热压剥离。优选地，所述化学剥离包括腐蚀剥离。本发明对所述正极、负极以及极耳材料和电芯结构没有特殊限制，可采用本领域技术人员熟知的任何可用于软包锂离子电池的正极、负极以及极耳材料和电芯结构。其中正极材料例如可以是锰酸锂(limno2)、钴酸锂(licoo2)或镍钴锰酸锂(lixnimncoo2)中的任意一种或至少两种的组合。负极材料例如可以是石墨、硅负极或中间相碳球中的任意一种或至少两种的组合。隔膜材料例如可以是pe膜或pp膜。极耳材料例如可以是4.5μm厚铜箔、6μm厚铜箔、8μm厚铜箔、13μm厚铝箔或15μm铝箔等。与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：(1)本发明提供的电池的封装结构通过减少第二聚合物层的厚度，从而能够提高软包锂离子电池的能量密度；(2)本发明提供的软包锂离子电池能量密度高，针对特定的软包锂离子电池，体积能量密度≥602wh/l，相较于未去除第二聚合物层的软包锂离子电池提升了2％以上，较优条件下能够提升3％以上，制备工艺简单，应用前景广阔。附图说明图1是本发明应用例1提供的软包锂离子电池及实施例1提供的封装结构示意图。图2是本发明应用例2提供的软包锂离子电池及实施例3提供的封装结构示意图。图中：1-封装结构；11-第一聚合物层；12-金属层；13-第二聚合物层；2-负极极耳；3-正极极耳；4-电芯。具体实施方式下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。下面对本发明进一步详细说明。但下述的实例仅仅是本发明的简易例子，并不代表或限制本发明的权利保护范围，本发明的保护范围以权利要求书为准。一、实施例和对比例实施例1本实施例提供一种电池的封装结构，如图1所示，所述封装结构1包括依次包裹在电芯4外侧的第一聚合物层11和金属层12；所述第一聚合物层11为聚丙烯层，所述第一聚合物层11的厚度为78μm；所述金属层12为铝层；所述金属层12的厚度为40μm。实施例2本实施例提供一种电池的封装结构，如图2所示，所述封装结构1包括依次包裹在电芯4外侧的第一聚合物层11和金属层12；以及包裹于所述金属层12外侧的第二聚合物层13；所述第一聚合物层11为聚丙烯层，所述第一聚合物层11的厚度为60μm；所述金属层12为铝层；所述金属层12的厚度为35μm；所述第二聚合物层13依次包括聚对苯二甲酸乙二醇酯层和尼龙层；所述聚对苯二甲酸乙二醇酯层的厚度为5μm；所述尼龙层的厚度为10μm。实施例3本实施例提供一种电池的封装结构，所述封装结构包括依次包裹在电芯外侧的第一聚合物层和金属层；以及包裹于所述金属层外侧的第二聚合物层；所述第一聚合物层为聚丙烯层，所述第一聚合物层的厚度为80μm；所述金属层为铝层；所述金属层的厚度为45μm；所述第二聚合物层依次包括尼龙层和聚对苯二甲酸乙二醇酯层；所述聚对苯二甲酸乙二醇酯层的厚度为2μm；所述尼龙层的厚度为5μm。实施例4本实施例提供一种电池的封装结构，所述封装结构除还包括包裹于所述金属层外侧的第二聚合物层；所述第二聚合物层为5μm的尼龙层外，其余均与实施例1相同。实施例5本实施例提供一种电池的封装结构，所述封装结构除还包括包裹于所述金属层外侧的第二聚合物层；所述第二聚合物层为10μm的尼龙层外，其余均与实施例1相同。实施例6本实施例提供一种电池的封装结构，所述封装结构除还包括包裹于所述金属层外侧的第二聚合物层；所述第二聚合物层为1μm的尼龙层外，其余均与实施例1相同。对比例1本对比例提供一种电池的封装结构，所述封装结构除还包括包裹于所述金属层外侧的第二聚合物层；所述第二聚合物层为35μm的尼龙层外，其余均与实施例1相同。对比例2本对比例提供一种电池的封装结构，所述封装结构除还包括包裹于所述金属层外侧的第二聚合物层；所述第二聚合物层为35μm的聚对苯二甲酸乙二醇酯层外，其余均与实施例1相同。对比例3本对比例提供一种电池的封装结构，所述封装结构除还包括包裹于所述金属层外侧的第二聚合物层；所述第二聚合物层依次包括尼龙层和聚对苯二甲酸乙二醇酯层；所述聚对苯二甲酸乙二醇酯层的厚度为20μm；所述尼龙层的厚度为15μm外，其余均与实施例1相同。对比例4本对比例提供一种电池的封装结构，所述封装结构除还包括包裹于所述金属层外侧的第二聚合物层；所述第二聚合物层依次包括聚对苯二甲酸乙二醇酯层和尼龙层；所述聚对苯二甲酸乙二醇酯层的厚度为30μm；所述尼龙层的厚度为10μm外，其余均与实施例1相同。二、应用例和应用对比例应用例1本应用例提供一种软包锂离子电池，如图1所示，所述软包锂离子电池包括实施例1所述的电池的封装结构1；所述软包锂离子电池还包括电芯4以及设置于电芯4两端的负极极耳2和正极极耳3；所述电芯4由正极极片、负极极片和隔膜卷绕或叠片而成。本应用例还提供所述软包锂离子电池的制备方法：采用热压剥离方法将完成封装的软包锂离子电池表面的第二聚合物层全部剥离，热压的温度为180℃，压力为0.5mpa，热压的时长为30s，得到所述软包锂离子电池；所述剥离前，第二聚合物层的厚度为35μm。应用例2本应用例提供一种软包锂离子电池，如图2所示，所述软包锂离子电池包括实施例2所述的电池的封装结构1；所述软包锂离子电池还包括电芯4以及设置于电芯4两端的负极极耳2和正极极耳3；所述电芯4由正极极片、负极极片和隔膜卷绕或叠片而成。本应用例还提供所述软包锂离子电池的制备方法：采用刮刀剥离方法将完成封装的软包锂离子电池表面的第二聚合物层的尼龙层部分刮除，仅保留聚对苯二甲酸乙二醇酯层，得到所述软包锂离子电池；所述剥离前，所述聚对苯二甲酸乙二醇酯层的厚度为5μm；所述尼龙层的厚度为25μm。应用例3本应用例提供一种软包锂离子电池，所述软包锂离子电池包括实施例3所述的电池的封装结构；所述软包锂离子电池还包括电芯以及设置于电芯两端的负极极耳和正极极耳；所述电芯由正极极片、负极极片和隔膜卷绕或叠片而成。本应用例还提供所述软包锂离子电池的制备方法：采用刮刀剥离方法将完成封装的软包锂离子电池表面的第二聚合物层的尼龙层部分刮除，仅保留聚对苯二甲酸乙二醇酯层，得到所述软包锂离子电池；所述剥离前，所述聚对苯二甲酸乙二醇酯层的厚度为5μm；所述尼龙层的厚度为25μm。应用例4～6应用例4～6分别提供一种软包锂离子电池，所述软包锂离子电池除分别包括实施例4～6所述电池的封装结构外，其余均与应用例1相同。应用例7本应用例提供一种软包锂离子电池，所述软包锂离子电池包括实施例1所述的电池的封装结构；所述软包锂离子电池还包括电芯以及设置于电芯两端的负极极耳和正极极耳；所述电芯由正极极片、负极极片和隔膜卷绕或叠片而成。本应用例还提供所述软包锂离子电池的制备方法：采用化学腐蚀剥离方法将完成封装的软包锂离子电池表面的第二聚合物层全部剥离，化学腐蚀剂为氢氟酸，腐蚀的时间为10min，温度为90℃，得到所述软包锂离子电池；所述剥离前，第二聚合物层的厚度为35μm。应用对比例1～4应用对比例1～4分别提供一种软包锂离子电池，所述软包锂离子电池除分别包括对比例1～4所述电池的封装结构，并不进行剥离外，其余均与应用例1相同。三、测试及结果为了方便对比上述软包锂离子电池的能量密度，上述软包锂离子电池电芯的负极材料均采用石墨，正极材料为镍钴锰酸锂，电解液主要为碳酸乙酯，隔膜为pp膜，极耳材料均采用铝箔材料，厚度分别为13μm。能量密度的测试方法采用充放电测试仪，按照0.33c满充然后满放，记录放电能量e，然后称量电芯体积v，e/v＝体积能量密度，计算体积能量密度。上述应用例和应用对比例的能量密度如表1所示。表1能量密度(wh/l)应用例1607.7应用例2602.0应用例3605.1应用例4606.2应用例5603.5应用例6607.1应用对比例1588.3应用对比例2589.2应用对比例3589.5应用对比例4586.9从表1可以看出以下几点：(1)综合应用例1～6可以看出，本发明提供的电池的封装结构能够提高电池的能量密度，其体积能量密度相较于未去除第二聚合物层的软包锂离子电池提升了2％以上，较优条件下能够提升3％以上，针对上述特定的软包锂离子电池，体积能量密度≥602wh/l；(2)综合应用例1和应用对比例1～4可以看出，应用例1中未设置第二聚合物层，相较于应用对比例1～4中第二聚合物层的总厚度分别为35μm、35μm、35μm和40μm而言，应用例1中软包锂离子电池的能量密度为607.7wh/l，而应用对比例1～4的体积能量密度分别为588.3wh/l、589.2wh/l、589.5wh/l和586.9wh/l，即应用例1中相较于应用对比例1～4的体积能量密度分别提升了3.30％、3.14％、3.09％和3.54％，由此表明，本发明通过将第二聚合物层的厚度限定至≤15μm，提高了电池的体积能量密度；(3)综合应用例1和应用例4～6可以看出，应用例1中未设置第二聚合物层，相较于应用例4～6中还保留有部分第二聚合物层而言，应用例1中软包锂离子电池的能量密度为607.7wh/l，而应用对比例4～6的体积能量密度分别为606.2wh/l、603.5wh/l和607.1wh/l，但应用例4中第二聚合物层的厚度为5μm，且能量密度仍然较高，还能兼顾对软包锂离子电池运输过程中防止划伤的问题，即本发明通过优选将第二聚合物层的厚度控制在特定范围内，显著提高体积能量密度的基础上，还能够提高电池的安全性能。综上所述，本发明提供的电池的封装结构能够显著提高电池的能量密度，能量密度能够提升2％以上，在较优条件下能够提升3％以上，且包含该结构的软包锂离子电池制备工艺简单，使用范围广阔。申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的详细结构特征，但本发明并不局限于上述详细结构特征，即不意味着本发明必须依赖上述详细结构特征才能实施。所属
技术领域：
的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明所选用部件的等效替换以及辅助部件的增加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。当前第1页12