一种用于软包蓄电池的保护结构及软包蓄电池制造技术

本发明专利技术涉及一种用于软包蓄电池的保护结构及软包蓄电池。所述保护结构包括围绕蓄电池电芯外周并由内向外依次设置的内层保护片、隔离层和外层保护片，其中所述隔离层由PP、PE或二者的组合构成。本发明专利技术还涉及具有该保护结构的软包蓄电池。利用该保护结构，能够提高电池在高温情况下的安全性能，提高电池的抗机械滥用性能，能够固定电芯厚度并抑制其体积膨胀，从而使制备的软包蓄电池具有良好的安全性能。

A protection structure and soft battery for soft battery

【技术实现步骤摘要】
一种用于软包蓄电池的保护结构及软包蓄电池
本专利技术涉及软包蓄电池制作领域，更具体地涉及一种用于软包蓄电池的保护结构及软包蓄电池。
技术介绍
近年来，随着新能源汽车、人工智能、无人驾驶、5G通信等技术的发展，对储能技术提出了越来越高的要求。锂离子电池因具有较高的能量密度和循环效率、低自放电、无记忆效应等优点，受到学术界及产业界的关注。目前，锂离子电池技术已日趋成熟，能量密度不断提升，并大规模应用在各类消费类电子产品、电动工具、电动汽车等领域。目前锂离子电池按照外形特点或封装方式，主要分为钢壳锂离子电池、铝壳锂离子电池和软包锂离子电池，其中软包锂离子电池使用了铝塑包装膜作为包装材料，因此其具有以下优点：(1)安全性能好，在发生安全隐患的情况下软包电池最多只会鼓气裂开，而不像钢壳或铝壳电芯那样会发生爆炸；(2)重量轻，软包电池重量较同等容量的钢壳锂和铝壳电池轻；(3)容量大，软包电池较同等规格尺寸的钢壳和铝壳电池容量高；(4)内阻小，软包电池的内阻较小，可极大降低电池的自耗电；(5)设计灵活，可以做成各种异形电池。然而，软包锂离子电池在具有高能量密度优势的同时，也存在体积胀缩效应严重、易变形、短路易自燃、高温安全性差等缺点，导致其在使用过程中安全事故频发。因此，在本领域中仍然需要进一步提高软包锂离子电池的安全性，减少高能量密度锂离子电池在使用过程中的变形、短路等，进而减少由其引发的安全事故。
技术实现思路
针对现有技术存在的不足，本专利技术的一个目的在于提供一种软包蓄电池保护结构。利用该保护结构，能够提高电池在高温情况下的安全性能，提高电池的抗机械滥用性能，能够固定电芯厚度并抑制其体积膨胀，从而使制备的软包蓄电池具有良好的安全性能。上述目的通过以下方案来实现：在一方面，本专利技术提供一种软包蓄电池保护结构，所述保护结构包括：围绕蓄电池电芯外周并由内向外依次设置的内层保护片、隔离层和外层保护片，其中所述隔离层由PP、PE或二者的组合构成。在一个优选实施方案中，所述内层保护片为铜片，所述外层保护片为铝片。利用该保护结构，当电芯受到外部机械破坏(如碰撞、挤压、穿刺)时，两层保护片会承接外部作用力，缓解外力对内部电芯的直接破坏；当电芯遭遇过高温度、内部、外部短路时，导致电芯过热时，保护片之间的隔离层能够融化进而引发电池短路，释放电芯内部的能量，降低安全风险；并且，当电芯大倍率充放电时，两层金属保护片可作为散热片，迅速降低电芯表面温度；最后，在充放电过程中，电池内芯两侧的金属保护片可以固定电芯厚度，抑制体积膨胀，延长电池使用寿命。特别地，所述隔离层在常规状态下将外层保护铝片与内层保护铜片分离，以防止短路发生；在高温(120℃以上)下，所述隔离层会熔化，从而使外层保护片与内层保护片发生短接，释放电芯的能量。进一步优选地，在所述蓄电池电芯和所述内层保护片之间还设置有保护填充层。在一个优选实施方案中，所述保护填充层由绝缘陶瓷材料制成，例如，所述绝缘陶瓷材料选自Al2O3、ZrO2、MgO、CaO、BeO、TiO2中的一种或几种。在另一优选实施方案中，所述保护填充层的厚度为0.5-5mm，进一步优选为1、1.5、2、2.5、3、3.5、4或4.5mm。利用所述技术方案，当电芯受到外力破坏时，所述保护填充层能够防止因外层保护片与内层保护片受力变形或破裂产生的碎片、毛刺对电芯的损害。进一步优选地，所述内层保护片的厚度为0.01-2mm，优选为0.02、0.05、0.10或0.15mm。在该厚度范围内，所述内层保护片能够兼具固定电芯厚度、抑制体积膨胀及散热的作用。若该厚度小于0.01mm，则可能不能固定电芯厚度及抑制其体积膨胀。若该厚度大于2mm，则导致电池过重，且制造成本大幅提高。进一步优选地，所述外层保护片的厚度为0.01-2mm，优选为0.02、0.05、0.10或0.15mm。在该厚度范围内，所述外层保护片能够兼具固定电芯厚度、抑制体积膨胀及散热的作用。若该厚度小于0.01mm，则可能不能固定电芯厚度及抑制其体积膨胀。若该厚度大于2mm，则导致电池过重，且制造成本大幅提高。进一步优选地，所述内层保护片和所述外层保护片各自经引出装置与负极极耳和正极极耳连接。与极耳连接后，由于保护片带电，当电池遇到高温环境后隔离层融化，导致内、外层保护片连接，产生电流，从而释放电池能量，提高电池在高温下的稳定性。在一个实施方案中，所述引出装置选自导线或触点。进一步优选地，在所述外层保护片外侧设置有铝塑膜。所述铝塑膜可由外阻层(尼龙)、铝层和高阻隔层(聚丙烯)粘合而成。在一个优选实施方案中，所述铝塑膜的厚度为50-200μm，优选80-160μm，更优选80-120μm。利用该技术方案，由于铝塑膜具有良好的延展性、柔韧性和机械强度，所以能够使其包裹的电芯具有良好的阻隔性、热封性能、耐电解液及强酸腐蚀性，进一步提升其安全性能。在另一方面，本专利技术提供了一种包含前述方面所述的保护结构的软包蓄电池。由于具有前述方面所述的保护结构，所得软包蓄电池在使用过程中可能发生的变形、短路得到显著抑制，从而大幅减少由其引发的安全事故。综上所述，本专利技术能够实现如下良好的技术效果：1)当电芯受到外部机械破坏(如碰撞、挤压、穿刺)时，两层保护片会承接外部作用力，缓解外力对内部电芯的直接破坏；2)当电芯遭遇过高温度、内部、外部短路时，导致电芯过热时，保护片之间的隔离层能够融化进而引发电池短路，释放电芯内部的能量，降低安全风险；3)当电芯大倍率充放电时，两层金属保护片可作为散热片，迅速降低电芯表面温度；4)在充放电过程中，电池内芯两侧的金属保护片可以固定电芯厚度，抑制体积膨胀，延长电池使用寿命。附图说明以下将结合附图来具体描述本专利技术的一些优选实施方式。本领域的普通技术人员将会理解，这些附图仅用于举例说明的目的，而无意于以任何方式来限制本专利技术的范围。图1是具有根据本专利技术一个实施方案的保护结构的锂蓄电池的结构示意图。附图标记说明：1、外侧保护片；2、内层保护片；3、隔离层；4、保护填充层；5、裸电芯。具体实施方式以下将结合附图和实施例来描述本专利技术的一些具体实施方式。本领域的普通技术人员会理解，提供这些实施方式的目的仅仅是为了举例说明如何能够实施本专利技术的方案，而非以任何方式限制本专利技术的范围。如图1所示，本专利技术提供一种软包蓄电池保护结构，所述保护结构包括：围绕裸电芯5外周并由内向外依次设置的内层保护片1、隔离层2和外层保护片3。该结构可适用于传统液态锂蓄电池体系、聚合物电池体系、固态电池体系和混合固液电解质锂蓄电池体系。在一个实施方案中，裸电芯5为传统液态电池内芯、聚合物电池内芯、固态电池内芯或混合固液电解质电池内芯。在一个实施方案中，外层保护片1可以为一层铝质金属片，其位于内层保护片外侧，绕内层保护片一周。外层保护片1一侧有引出装置(未示出)与正极极耳相连。该本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于软包蓄电池的保护结构，其特征在于，所述保护结构包括：围绕蓄电池电芯外周并由内向外依次设置的内层保护片、隔离层和外层保护片，其中所述隔离层由PP、PE或二者的组合构成。/n

【技术特征摘要】
1.一种用于软包蓄电池的保护结构，其特征在于，所述保护结构包括：围绕蓄电池电芯外周并由内向外依次设置的内层保护片、隔离层和外层保护片，其中所述隔离层由PP、PE或二者的组合构成。


2.根据权利要求1所述的保护结构，其特征在于，所述内层保护片为铜片，所述外层保护片为铝片。


3.根据权利要求1所述的保护结构，其特征在于，在所述蓄电池电芯和所述内层保护片之间还设置有保护填充层。


4.根据权利要求3所述的保护结构，其特征在于，所述保护填充层由绝缘陶瓷材料制成，所述绝缘陶瓷材料选自Al2O3、ZrO2、MgO、CaO、BeO、TiO2中的一种或几种。


5.根据权利要求3...

【专利技术属性】
技术研发人员：许晓雄，刘冀鹏，张永龙，
申请(专利权)人：浙江锋锂新能源科技有限公司，江西赣锋锂业股份有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33