鋁塑膜復合層及二次電池的制作方法
【技術領域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及電池技術領域，尤其涉及一種鋁塑膜復合層及二次電池。
【背景技術】
[0002] 在二次電池中經(jīng)常使用更加輕薄的鋁塑膜作為外包裝，但是鋁塑膜對二次電池內(nèi) 部的保護作用不如傳統(tǒng)的鋼殼和鋁殼，因此當二次電池受到機械濫用（比如碰撞、擠壓、跌 落等）時，容易導致二次電池的內(nèi)部發(fā)生短路，進而引發(fā)安全事故。目前市場中主要通過對 二次電池的外部添加保護電路裝置，同時在二次電池內(nèi)部的電解液中添加阻燃添加劑，而 將二次電池發(fā)生機械濫用進而造成內(nèi)部短路的危險降到最低。但是這些措施在一定程度上 會降低二次電池的電化學性能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 鑒于【背景技術】中存在的問題，本發(fā)明的目的在于提供一種鋁塑膜復合層及二次電 池，當二次電池正常工作時，二次電池的電化學性能不會受到影響，當二次電池受到碰撞、 擠壓、跌落等機械濫用時，二次電池內(nèi)的鋁塑膜復合層可有效避免二次電池的內(nèi)部發(fā)生短 路，從而提高二次電池的安全性能。
[0004] 為了實現(xiàn)上述目的，在本發(fā)明的一方面，本發(fā)明提供了一種鋁塑膜復合層，其包括 第一聚合物層、鋁箔層以及第二聚合物層，鋁箔層位于第一聚合物層和第二聚合物層之間， 且第二聚合物層能夠?qū)㈦娊庖号c鋁箔層隔離，以使電解液不能透過第二聚合物層而接觸鋁 箔層。鋁塑膜復合層中含有剪切增稠液體，且剪切增稠液體位于鋁塑膜復合層中第一聚合 物層面向電芯的內(nèi)側(cè)。
[0005] 在本發(fā)明的第二方面，本發(fā)明提供了 一種二次電池，包括電芯、封裝電芯的包裝 袋、以及容納于包裝袋中并浸漬電芯的電解液。其中，包裝袋采用根據(jù)本發(fā)明第一方面所述 的鋁塑膜復合層制成，且第二聚合物層面向電芯。
[0006] 相對于現(xiàn)有技術，本發(fā)明的有益效果如下：
[0007] (1)當二次電池正常工作時，鋁塑膜復合層中的剪切增稠液體以易于流動的液體 狀態(tài)存在，因此二次電池的電化學性能不會受到影響；當二次電池受到碰撞、擠壓、跌落等 機械濫用時，鋁塑膜復合層中的剪切增稠液體的粘度急劇增大并吸收大量能量，甚至轉(zhuǎn)變 為類固態(tài)物質(zhì)，使得鋁塑膜復合層迅速變硬，起到保護電芯作用，有效避免二次電池的內(nèi)部 發(fā)生短路，從而提高二次電池的安全性能；當機械濫用消失后，鋁塑膜復合層中的剪切增稠 液體又呈現(xiàn)出易于流動的液體狀態(tài)，因此不影響二次電池的繼續(xù)使用。
[0008] (2)本發(fā)明的二次電池的生產(chǎn)成本低，工藝簡單，無毒害等副作用，且尤其適合廣 泛生產(chǎn)。
【附圖說明】
[0009] 圖1是根據(jù)本發(fā)明一實施例的鋁塑膜復合層的示意圖；
[0010] 圖2是根據(jù)本發(fā)明另一實施例的鋁塑膜復合層的示意圖；
[0011] 圖3是根據(jù)本發(fā)明再一實施例的鋁塑膜復合層的示意圖；
[0012] 圖4是根據(jù)本發(fā)明又一實施例的鋁塑膜復合層的示意圖；
[0013] 圖5是根據(jù)本發(fā)明又一實施例的鋁塑膜復合層的示意圖；
[0014] 圖6是根據(jù)本發(fā)明又一實施例的鋁塑膜復合層的示意圖；
[0015] 圖7是根據(jù)本發(fā)明又一實施例的鋁塑膜復合層的示意圖；
[0016] 圖8是根據(jù)本發(fā)明又一實施例的鋁塑膜復合層的示意圖；
[0017] 圖9是根據(jù)本發(fā)明又一實施例的鋁塑膜復合層的示意圖；
[0018] 圖10是根據(jù)本發(fā)明一實施例的二次電池的示意圖；
[0019] 圖11是本發(fā)明的實施例1的剪切增稠液體的流變曲線；
[0020] 圖12是本發(fā)明的對比例1的二次電池撞擊測試后的照片；
[0021 ] 圖13是本發(fā)明的實施例1的二次電池撞擊測試后的照片。
[0022] 其中，附圖標記說明如下：
[0023] 1 電芯
[0024] 2 包裝袋
[0025] 3 鋁塑膜復合層
[0026] 31第一聚合物層
[0027] 32鋁箔層
[0028] 33第二聚合物層
[0029] 331 子層
[0030] E 電解液
[0031] F 剪切增稠液體
【具體實施方式】
[0032] 下面詳細說明根據(jù)本發(fā)明的鋁塑膜復合層及二次電池以及實施例、對比例和測試 結(jié)果。
[0033] 首先說明根據(jù)本發(fā)明第一方面的鋁塑膜復合層3。
[0034] 參照圖1至圖9,根據(jù)本發(fā)明第一方面的鋁塑膜復合層3包括第一聚合物層31、鋁 箔層32以及第二聚合物層33,鋁箔層32位于第一聚合物層31和第二聚合物層33之間，且 第二聚合物層33能夠?qū)㈦娊庖篍與鋁箔層32隔離，以使電解液E不能透過第二聚合物層 33而接觸鋁箔層32。鋁塑膜復合層3中含有剪切增稠液體F，且剪切增稠液體F位于鋁塑 膜復合層3中第一聚合物層31面向電芯1的內(nèi)側(cè)。
[0035] 當根據(jù)本發(fā)明第一方面的鋁塑膜復合層3應用于二次電池（結(jié)合圖10)時，第二 聚合物層33面向電芯1。當二次電池正常工作時，鋁塑膜復合層3中的剪切增稠液體F以 易于流動的液體狀態(tài)存在，因此二次電池的電化學性能不會受到影響；當二次電池受到碰 撞、擠壓、跌落等機械濫用時，鋁塑膜復合層3中的剪切增稠液體F的粘度急劇增大并吸收 大量能量，甚至轉(zhuǎn)變?yōu)轭惞虘B(tài)物質(zhì)，使得鋁塑膜復合層3迅速變硬，起到保護電芯1作用，有 效避免二次電池的內(nèi)部發(fā)生短路，從而提高二次電池的安全性能；當機械濫用消失后，鋁塑 膜復合層3中的剪切增稠液體F又呈現(xiàn)出易于流動的液體狀態(tài)，因此不影響二次電池的繼 續(xù)使用。
[0036] 在根據(jù)本發(fā)明第一方面所述的鋁塑膜復合層3中，所述剪切增稠液體F可處于鋁 箔層32與第一聚合物層31之間（參見圖1)和/或處于鋁箔層32與第二聚合物層33 (參 見圖2)之間。剪切增稠液體F的設置方式可包括注射、密封、吸附、噴涂以及浸漬中的一種 或幾種。
[0037] 在根據(jù)本發(fā)明第一方面所述的鋁塑膜復合層3中，如圖1和圖2所示，第二聚合物 層33可為一層且第二聚合物層33無孔。第二聚合物層33的聚合物可包括聚酯纖維、聚乙 烯（PE)、聚丙烯（PP)、以及聚丙烯/聚乙烯（PP/PE)復合材料中的一種或幾種。
[0038] 在根據(jù)本發(fā)明第一方面所述的鋁塑膜復合層3中，如圖3至圖9所示，第二聚合物 層33包括多個子層331，多個子層331中的至少一個子層331無孔；除了無孔的子層331 外，其余子層331中的至少一個子層331有孔且孔中含有剪切增稠液體F。剪切增稠液體F 的設置方式可包括注射、密封、吸附、噴涂以及浸漬中的一種或幾種。
[0039] 在根據(jù)本發(fā)明第一方面所述的鋁塑膜復合層3中，第二聚合物層33的有孔的子層 331的孔隙率可為30 %~60%。
[0040] 在根據(jù)本發(fā)明第一方面所述的鋁塑膜復合層3中，第二聚合物層33的有孔的子層 331的聚合物可包括聚酯纖維、聚酰胺纖維、聚乙烯（PE)、聚丙烯（PP)、以及聚丙烯/聚乙 烯（PP/PE)復合材料中的一種或幾種。第二聚合物層33的有孔的子層331的孔隙率可通 過對聚合物進行拉伸而實現(xiàn)。
[0041] 在根據(jù)本發(fā)明第一方面所述的鋁塑膜復合層3中，第二聚合物層33的無孔的子層 331的聚合物可包括聚酯纖維、聚乙烯（PE)、聚丙烯（PP)、以及聚丙烯/聚乙烯（PP/PE)復 合材料中的一種或幾種。
[0042] 在根據(jù)本發(fā)明第一方面所述的鋁塑膜復合層3中，第二聚合物層33的有孔的子層 331的厚度可為5μηι~100μπι。
[0043] 在根據(jù)本發(fā)明第一方面所述的鋁塑膜復合層3中，剪切增稠液體F的粘度可為 IOOPa · S/25°C ~20000Pa · S/25°C。
[0044] 在根據(jù)本發(fā)明第一方面所述的鋁塑膜復合層3中，剪切增稠液體F可包括微納米 顆粒以及分散介質(zhì)。當二次電池受到碰撞、擠壓、跌落等機械濫用時，碰撞點附近的呈懸浮 狀態(tài)的微納米顆粒驟然聚集成微粒簇，剪切增稠液體F的粘度急劇增大并吸收大量能量， 甚至轉(zhuǎn)變?yōu)轭惞虘B(tài)物質(zhì)，因此可使得鋁塑膜復合層3迅速變硬，從而起到保護二次電池的 作用。
[0045] 在根據(jù)本發(fā)明第一方面所述的鋁塑膜復合層3中，所述微納米顆粒的質(zhì)量可為剪 切增稠液體F的質(zhì)量的10 %~70%。
[0046] 在根據(jù)本發(fā)明第一方面所述的鋁塑膜復合層3中，所述分散介質(zhì)的質(zhì)量可為剪切 增稠液體F的質(zhì)量的30~90%。
[0047] 在根據(jù)本發(fā)明第一方面所述的鋁塑膜復合層3中，所述微納米顆?？砂ǘ趸?硅、三氧化二鋁、以及聚苯乙烯中的一種或幾種。
[0048] 在根據(jù)本發(fā)明第一方面所述的鋁塑膜復合層3中，所述微納米顆粒的中值粒徑可 為 IOnm ~10 μ m。
[0049] 在根據(jù)本發(fā)明第一方面所述的鋁塑膜復合層3中，所述分散介質(zhì)可包括聚丙二 醇、聚乙二醇、甲氧基封端聚硅氧烷、羥基封端聚硅氧烷、以及乙氧基封端聚硅氧烷中的一 種或幾種。
[0050] 在根據(jù)本發(fā)明第一方面所述的鋁塑膜復合層3中，第一聚合物層31中的聚合物可 包括聚乙烯（PE)、聚丙烯（PP)以及聚丙烯/聚乙烯（PP/PE)復合材料中的一種。
[0051] 其次說明根據(jù)本發(fā)明第二方面的二次電池。
[0052] 參照圖10,根據(jù)本發(fā)明第二方面的二次電池，包括電芯1、封裝電芯1的包裝袋2、 以及容納于包裝袋2中并浸漬電芯1的電解液E。其中，包裝袋2采用根據(jù)本發(fā)明第一方面 所述的鋁塑膜復合層3制成，且第二聚合物層33面向電芯1。
[0053] 接下來說明根據(jù)本發(fā)明的鋁塑膜復合層及二次電池的實施例和對比例。
[0054] 實施例1
[0055] (1)制備鋁塑膜復合層
[0056] 在25°C下，將中值粒徑為120nm的二氧化硅顆粒與聚丙二醇液體按質(zhì)量比50:50 在行星攪拌設備上機械攪拌混合30min，制得粘度為2000±500Pa · S的剪切增稠液體；
[0057] 如圖3所示，將厚度為10 μ m、孔隙率為42%的裁剪好的聚酯材料的兩面均浸漬在 已經(jīng)制備好的剪切增稠液體中，浸漬時間為2h，之后將浸漬剪切增稠液體的聚酯材料（即 第二聚合物層的有孔子層）、厚度為20 μ m的無孔PP材料（即第二聚合物層的無孔子層）、 厚度為40 μ m的鋁箔（即鋁箔層）以及厚度為25 μ m的無孔PE材料（即第一聚合物層） 依次熱壓后得到鋁塑膜復合層。
[0058] (2)制備二次電池
[0059] 將正極活性物質(zhì)鈷酸鋰、粘接劑聚偏氟乙烯（PVDF)、導電