本发明属于包装材料领域，涉及一种软包装及其制备的电化学装置。
背景技术：
近几年随着新能源行业的发展，各国纷纷开始宣布停止传统燃油汽车的生产规划，混合动力及纯电动汽车频频亮相各大展会，逐渐走进大众的视野与生活。随之而来的是对电池的重量能量密度和体积能量密度越来越高的要求，以及对电池的安全性测试的更加严格的要求。在锂离子电池应用较为成熟的3c领域，更轻、更薄、更小及更灵活的锂离子电池的开发已成为趋势，因此这就要求电池的包装也需要具有更轻、更薄及更好的性能要求。
目前，市场上的锂离子电池在3c领域已大范围使用软包装，但在动力市场上，能成功量产的具有软包装的锂离子电池屈指可数，主要原因是动力锂离子电池容量和尺寸较大，对软包装的冲坑深度要求较高；此外，动力锂离子电池由于电解液较多，要求具有较长的使用寿命，对软包装的可靠性和使用寿命也具有较高的要求。常见的软包装用于动力锂离子电池的问题主要包括：在冲深坑的时候，软包装的角位会产生白化现象，白化区域不仅影响锂离子电池的外观，而且锂离子电池在长期使用过程中容易发生电解液的泄露甚至引起软包装破损的风险；软包装的抗弯折性较差，在锂离子电池使用过程中存在安全隐患。
综上所述，提供一种适用于动力电池的软包装及其电化学装置以解决现有软包装电池由冲深坑所导致的软包装的角位白化现象，影响电池外观、在长期使用过程中容易发生电解液的泄露甚至软包装的破损的问题以及现有软包装的抗弯折性较差，在使用过程中存在安全隐患的问题极其必要。
技术实现要素：
鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种软包装及其制备的电化学装置，用于解决现有技术中软包装电池由冲深坑所导致的软包装的角位白化现象，影响电池外观、在长期使用过程中容易发生电解液的泄露甚至软包装的破损的问题以及现有软包装的抗弯折性较差，在使用过程中存在安全隐患的问题。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种软包装，所述软包装由外而内依次包括：表层结构、中间层结构及里层结构；其中，所述中间层结构与所述里层结构之间还具有连接层，所述连接层的材料包括熔融指数范围介于9.5～15g/10min及熔点不低于150℃的树脂。
优选地，所述表层结构的材料包括聚酰胺、聚酯、聚烯烃、改性聚烯烃、热固性树脂、光固化树脂中的一种或组合。
优选地，所述中间层结构的材料为金属材料，包括铝及不锈钢中的一种。
优选地，所述里层结构至少包含一层聚烯烃或由聚烯烃与润滑剂所组成的混合材料层中的一种，其中，所述润滑剂的含量范围介于500ppm～3000ppm。
优选地，所述里层结构包含阻隔层及密封层。
优选地，所述密封层的材料包括低熔点聚烯烃及改性聚烯烃中的一种或组合，所述阻隔层的材料包括高熔点聚烯烃及改性聚烯烃中的一种或组合。
优选地，所述密封层的材料包括低熔点改性聚丙烯；所述阻隔层的材料包括高熔点聚丙烯。
优选地，所述阻隔层的材料聚烯烃的熔点范围介于160℃～180℃。
优选地，所述连接层的材料包括无规聚丙烯，所述无规聚丙烯的熔融指数范围介于10～12g/10min，其熔点范围介于150℃～160℃。
优选地，所述表层结构及中间层结构之间还设置有粘接层，所述粘接层的材料包括聚氨基甲酸酯多元醇、饱和脂肪族及饱和环式多异氰酸酯中的一种或组合。
优选地，所述表层结构的外侧还设置有保护层，所述保护层的材料包括丙烯酸系树脂、氟系树脂、氨基甲酸酯系树脂、聚酯系树脂、环氧系树脂及苯氧基系树脂中的一种或组合。
优选地，所述表层结构及保护层的材料中还包含染料。
优选地，所述表层结构的厚度范围介于10～40μm，所述中间层结构的厚度范围介于10～50μm，所述里层结构包括厚度范围介于5～40μm的阻隔层及厚度范围介于20～100μm的密封层，所述连接层的厚度范围介于5～30μm；所述表层结构的外侧还具有厚度范围介于0.1～10μm的保护层，所述表层结构及中间层结构之间还设置有厚度范围介于0.1～10μm的粘接层。
本发明还提供一种基于软包装的电化学装置，包括：正极、负极、隔离层、电解质及如权利要求1～13任意一项所述的软包装；所述隔离层位于所述正极及负极之间，所述电解质包覆所述正极及负极，所述软包装包覆所述电解质构成所述基于软包装的电化学装置。
优选地，所述电化学装置包括锂离子电池。
如上所述，本发明的软包装及其制备的电化学装置，具有以下有益效果：具有树脂材料的连接层，可以增强软包装中间结构与里层结构之间的剥离强度、在坑深较大的情况下，连接层可以顺利的延展，不会由透明色变成白色，解决软包装角位白化现象的问题，从而避免软包装出现断裂或破损现象；软包装中各材料层的选择和匹配，保证了软包装各层的紧密结合，从而提高软包装的抗弯折性及剥离强度，降低软包装分层的问题；基于软包装制备的电化学装置，具有较好的外观、降低电解液泄露的概率，提高电化学装置的安全性。
附图说明
图1显示为本发明中的软包装的结构示意图。
元件标号说明
100表层结构
200中间层结构
300里层结构
301阻隔层
302密封层
400连接层
500粘接层
600保护层
具体实施方式
以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。
请参阅图1。须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。
如图1所示，本发明提供一种软包装，所述软包装由外而内依次包括：表层结构100、中间层结构200及里层结构300；其中，所述中间层结构200与所述里层结构300之间还具有连接层400，所述连接层400的材料包括熔融指数范围介于9.5～15g/10min及熔点不低于150℃的树脂。
作为示例，所述表层结构100的材料包括聚酰胺、聚酯、聚烯烃、改性聚烯烃、热固性树脂、光固化树脂中的一种或组合。
作为示例，所述中间层结构200的材料为金属材料，优选为价格便宜的铝及不锈钢。
作为示例，所述里层结构300至少包含一层聚烯烃或由聚烯烃与润滑剂所组成的混合材料层中的一种，其中，所述润滑剂的含量范围介于500ppm～3000ppm，优选为1500，所述润滑剂的种类优选为脂肪酸酰胺系润滑剂，所述润滑剂的种类及具体含量本领域技术人员可根据实际需要进行选择，此处不做过分限制。
作为示例，所述里层结构300包含阻隔层301及密封层302，所述密封层302的材料包括低熔点聚烯烃及改性聚烯烃中的一种或组合，优选为低熔点改性聚丙烯；所述阻隔层301的材料包括高熔点聚烯烃及改性聚烯烃中的一种或组合，优选高熔点聚丙烯；所述阻隔层301的材料聚烯烃的熔点范围介于160℃～180℃。
作为示例，所述连接层400的材料包括无规聚丙烯，所述无规聚丙烯的熔融指数范围介于10～12g/10min，其熔点范围介于150℃～160℃。
作为示例，所述表层结构100及中间层结构200之间还设置有粘接层500，所述粘接层500的材料包括聚氨基甲酸酯多元醇、饱和脂肪族及饱和环式多异氰酸酯中的一种或组合，优选为饱和脂肪族多异氰酸酯。
作为示例，所述表层结构100的外侧还设置有保护层600，所述保护层600的材料包括树脂及填料中的一种，所述树脂包括丙烯酸系树脂、氟系树脂、氨基甲酸酯系树脂、聚酯系树脂、环氧系树脂、苯氧基系树脂中的一种或几种，所述填料包括金属、金属氧化物、二氧化硅、硫酸钡中的一种或几种。其中，优选苯氧基系树脂作为所述保护层600的材料，本领域技术人员可根据实际需要选择上述填料作为保护层。
作为示例，所述表层结构100及保护层600的材料还可包含染料，其中，所述染料的质量分数范围介于1～5％。
具体的，所述表层结构100的厚度范围介于10～40μm，所述中间层结构200的厚度范围介于10～50μm，所述阻隔层301的厚度范围介于5～40μm，所述密封层302的厚度范围介于20～100μm，所述连接层400的厚度范围介于5～30μm；所述保护层600的厚度范围介于0.1～10μm，所述粘接层的厚度范围介于0.1～10μm。
本发明的软包装由于具有树脂材料的连接层，可以增强软包装中间结构与里层结构之间的剥离强度、在坑深较大的情况下，连接层可以顺利的延展，不会由透明色变成白色，解决软包装角位白化现象的问题，从而避免软包装出现断裂或破损现象；软包装中各材料层的选择与匹配，保证了软包装各层的紧密结合，从而提高软包装的抗弯折性及剥离强度，降低软包装分层的问题。
本发明还提供了一种基于软包装的电化学装置，所述基于软包装的电化学装置包括：正极、负极、隔离层、电解质及所述软包装；所述隔离层位于所述正极及负极之间，所述电解质包覆所述正极及负极，所述软包装包覆所述电解质构成所述基于软包装的电化学装置。。
作为示例，所述电化学装置包括锂离子电池。
本发明中基于软包装制备的电化学装置，具有较好的外观、可降低电解液泄露的概率，提高电化学装置的安全性。
具体的，以下通过对比例及实施例作进一步的说明：
对比例1
本对比例中软包装采用表层结构的材料厚度为25μm的聚酰胺，中间层结构的材料采用厚度为35μm的铝层，里层结构的材料采用厚度为80μm的聚丙烯；连接层的材料采用厚度为5μm的聚氨基甲酸酯多元醇胶黏剂。
正极片的制备：将钴酸锂、导电碳、粘结剂聚偏氟乙烯按质量比96.5:1.4:2.1加入氮甲基吡咯烷酮(nmp)中混合均匀制成正极浆料，然后将正极浆料涂布于铝箔上，并在85℃下烘干后进行冷压、切片、裁边、分条及极耳焊接制成正极片。
负极片的制备：将石墨、导电碳、增稠剂羧甲基纤维素钠、粘结剂丁苯橡胶按质量比97.2:0.7:1.1:2.0加入去离子水中混合均匀制成负极浆料，然后将负极浆料涂布于铜箔上，并在85℃下烘干后进行冷压、切片、裁边、分条及极耳焊接制成负极片。
非水电解液的制备：将六氟磷酸锂(lipf6)与碳酸乙烯酯(ec)及碳酸二乙酯(dec)配置成lipf6浓度为1.0mol/l的溶液，其中，ec和dec的质量比为3:7，得到非水电解液。
锂离子电池的制备：将正极片、隔离膜、负极片依次卷绕制成裸电芯；将本对比例中的软包装冲坑出尺寸为120mm*80mm*5mm的凹坑，并将裸电芯放入凹坑中，并在凹坑中注入非水电解液而后封装，制备成锂离子电池。
对比例2
本对比例与对比例1的区别点在于，采用不同的软包装制备锂离子电池。
具体的，本对比例中软包装采用表层结构的材料厚度为25μm的聚酰胺，中间层结构的材料采用厚度为35μm的铝层，里层结构的材料包括厚度为20μm的阻隔层及厚度为20μm的密封层；其中，中间层结构与里层结构之间还具有连接层，连接层的材料采用厚度为20μm，熔融指数为9g/10min，熔点为140℃的改性聚丙烯。
具体的，本对比例中正极片、负极片、非水电解质的制备同对比例1，仅锂离子电池的软包装采用本对比例中的上述软包装，锂离子电池的制备方法同对比例1，此处不再赘述。
对比例3
本对比例与对比例1的区别点在于，采用硬质包装。
具体的，本对比例中包装采用与对比例1具有相同尺寸的硬质铝壳包装。
具体的，本对比例中正极片、负极片、非水电解质的制备同对比例1，仅锂离子电池的包装采用本对比例中的硬质铝壳包装，锂离子电池的制备方法同对比例1，此处不再赘述。
实施例1
本实施例中软包装采用表层结构的材料厚度为25μm的聚酰胺，中间层结构的材料采用厚度为35μm的铝层，里层结构的材料包括厚度为20μm的阻隔层及厚度为20μm的密封层，连接层的材料采用厚度为20μm的改性聚丙烯，熔融指数为10g/10min，熔点为160℃。
具体的，本实施例中正极片、负极片、非水电解质的制备同对比例1，仅锂离子电池的软包装采用本实施例中的上述软包装，锂离子电池的制备方法同对比例1，此处不再赘述。本实施例与对比例2的区别点在于本实施例中作为连接层材料的改性聚丙烯的熔融指数及熔点高于对比例2。
实施例2
本实施例中软包装采用表层结构的材料厚度为25μm的聚酰胺，中间层结构的材料采用厚度为35μm的不锈钢层，里层结构的材料包括厚度为20μm的阻隔层及厚度为20μm的密封层；连接层的材料采用厚度为20μm的改性聚丙烯，熔融指数为10g/10min，熔点为160℃。
具体的，本实施例中正极片、负极片、非水电解质的制备同对比例1，仅锂离子电池的软包装采用本实施例中的上述软包装，锂离子电池的制备方法同对比例1，此处不再赘述。本实施例与实施例1的区别点在于本实施例中作为中间层结构的材料采用不锈钢层。
实施例3
本实施例中软包装采用表层结构的材料厚度为25μm的聚酰胺，中间层结构的材料采用厚度为35μm的铝层，里层结构的材料采用厚度为80μm的聚丙烯；连接层的材料采用厚度为20μm的改性聚丙烯，熔融指数10g/10min，熔点160℃。
具体的，本实施例中正极片、负极片、非水电解质的制备同对比例1，仅锂离子电池的软包装采用本实施例中的上述软包装，锂离子电池的制备方法同对比例1，此处不再赘述。本实施例与实施例1的区别点在于本实施例中里层结构的材料采用聚丙烯。
实施例4
本实施例中软包装采用保护层的材料为苯氧基系树脂加质量分数为2％的染料，表层结构的材料采用厚度为25μm的聚酰胺，中间层结构的材料采用厚度为35μm的铝层，里层结构的材料为80μm的聚丙烯；连接层的材料采用厚度为20μm的改性聚丙烯，熔融指数为10g/10min，熔点为160℃。
具体的，本实施例中正极片、负极片、非水电解质的制备同对比例1，仅锂离子电池的软包装采用本实施例中的上述软包装，锂离子电池的制备方法同对比例1，此处不再赘述。本实施例与实施例3的区别点在于本实施例中在里层结构外侧添加了具有染料的保护层。
实施例5
本实施例中软包装采用表层结构的材料厚度为25μm的聚酰胺，中间层结构的材料采用厚度为30μm的铝层，里层结构的材料采用厚度为70μm的聚丙烯；连接层的材料采用厚度为20μm的改性聚丙烯，熔融指数为10g/10min，熔点为160℃。
具体的，本实施例中正极片、负极片、非水电解质的制备同对比例1，仅锂离子电池的软包装采用本实施例中的上述软包装，锂离子电池的制备方法同对比例1，此处不再赘述。本实施例与实施例3的区别点在于本实施例中采用较薄的中间层结构及里层结构。
实施例6
本实施例中软包装采用表层结构的材料厚度为25μm的聚酰胺，中间层结构的材料采用厚度为35μm的铝层，里层结构的材料采用厚度为70μm的聚丙烯；粘结层的材料采用厚度为5μm的饱和脂肪族多异氰酸酯；连接层的材料采用厚度为20μm的改性聚丙烯，熔融指数10g/10min，熔点160℃。
具体的，本实施例中正极片、负极片、非水电解质的制备同对比例1，仅锂离子电池的软包装采用本实施例中的上述软包装，锂离子电池的制备方法同对比例1，此处不再赘述。本实施例与实施例3的区别点在于本实施例中在表层结构与中间层结构之间添加了粘结层以及采用了较薄的里层结构。
实施例7
本实施例中软包装采用表层结构的材料厚度为25μm的聚酰胺，中间层结构的材料采用厚度为35μm的铝层；里层结构的材料采用厚度为35μm的聚丙烯阻隔层和厚度为35μm的聚丙烯密封层；粘结层的材料采用厚度为5μm的饱和脂肪族多异氰酸酯；连接层的材料采用厚度为20μm的改性聚丙烯，熔融指数为12g/10min，熔点155℃。
具体的，本实施例中正极片、负极片、非水电解质的制备同对比例1，仅锂离子电池的软包装采用本实施例中的上述软包装，锂离子电池的制备方法同对比例1，此处不再赘述。本实施例与实施例6的区别点在于本实施例中采用熔融指数高、熔点低的连接层，里层结构的材料采用聚丙烯阻隔层及聚丙烯密封层。
实施例8
本实施例中软包装采用表层结构的材料厚度为30μm的聚酰胺，中间层结构的材料采用厚度为35μm的铝层，里层结构的材料为80μm的聚丙烯；粘结层的材料采用厚度为5μm的饱和脂肪族多异氰酸酯；连接层的材料采用厚度为20μm的改性聚丙烯，熔融指数为10g/10min，熔点160℃。
具体的，本实施例中正极片、负极片、非水电解质的制备同对比例1，仅锂离子电池的软包装采用本实施例中的软包装，制备方法同对比例1，且软包装的冲坑尺寸为120mm*80mm*8mm。本实施例与实施例6的区别点在于本实施例中采用较厚的表层结构及里层结构。
测试结果
对实施例1-8及对比例1-3的测试结果进行评价
1)耐白化性能：软包装冲坑成型后，凹坑的4个角位是否出现发白的现象，没有发白即说明耐白化ok；
2)抗弯折次数：对软包装进行180°对折再打开记为1次，反复弯折直到折痕处出现破损或分层，记录弯折次数；
3)电解液浸泡后是否分层：将软包装浸泡在电解液中，置于85℃条件下6h，取出后观察软包装是否分层；
4)中间层与里层之间的剥离强度：先将软包装制成15mm*15cm的样条，中间层结构与里层结构之间剥开约2cm，采用拉伸试验机的上下夹具分别夹住中间层结构及里层结构，以30cm/min的速度进行剥离，记录平均剥离强度；
5)锂离子电池的重量：将制备好的锂离子电池称重，记录单体电池的重量。
对比例1-3和实施例1-8的测试评价结果如下表1所示。
表1、对比例及实施例评价测试结果
通过表1可以看出：
对比例1中的软包装的接连层采用聚氨基甲酸酯多元醇胶黏剂，剥离强度较小，在冲深5mm的情况下，角位耐白化，但是由于胶黏剂的耐电解液性能有限，电解液浸泡后出现分层的现象，而且对比例1的软包装抗弯折次数仅为10次。对比例2中的软包装的连接层采用了改性聚丙烯，熔融指数为9g/10min，由于树脂的流动性不够，在冲深5mm时，出现角位白化现象。对比例3采用硬质铝壳作为锂离子电池的包装，由于硬质铝壳是单层结构，无法测试有关软包装的其他性能，但由于硬质铝壳的密度比软包装大，因而，基于所述包装制备的锂离子电池的重量在相同物理尺寸的条件下比对比例1及对比例2明显增大。
实施例1与实施例2中的软包装的中间层结构的材料分别采用铝及不锈钢，均未出现角位白化及分层的问题，抗弯折次数相较对比例1及2有所提升，剥离强度也有所提升。实施例3中软包装里层结构的材料采用厚度为80μm的单层的聚丙烯，实施例4相对于实施例3，在表层结构外还设置有苯氧基系树脂加质量分数为2％的染料的保护层，实施例5相对于实施例3改变了中间层结构及里层结构的厚度，实施例3、4及5的软包装的剥离强度、抗弯折性、耐白化性均较好，电解液浸泡后也未出现分层现象。实施例6在中间层结构与表层结构之间加入了粘结层，软包装的耐白化性、抗弯折性、剥离强度、分层情况等未受影响；实施例7中的连接层采用熔融指数为12g/10min的树脂，搭配本发明的其他层材料，软包装的各项性能均好于对比例1-3。实施例1-7中制备的基于软包装的锂离子电池的重量与对比例3中基于硬质铝壳包装的锂离子电池的重量相比较轻，有利于提升锂离子电池的重量能量密度。实施例8中进行了8mm深度的冲坑，软包装的角位未出现白化现象，其他性能也未受影响，说明本发明的软包装可以满足冲深坑的需求，另外，在满足软包装的性能的前提下，由于坑深加大，因而可容纳的锂离子电池的正、负极的层叠层数也可相应增多。
综上所述，本发明的软包装具有树脂材料的连接层，可以增强软包装中间结构与里层结构之间的剥离强度、在坑深较大的情况下，连接层可以顺利的延展，不会由透明色变成白色，解决软包装角位白化现象的问题，从而避免软包装出现断裂或破损现象；软包装中各材料层的选择与匹配，保证了软包装各层的紧密结合，从而提高软包装的抗弯折性及剥离强度，降低软包装分层的问题；本发明基于软包装制备的电化学装置，具有较好的外观、可降低电解液泄露的概率，提高电化学装置的安全性。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。