锂离子电池及其外包装膜以及外包装膜的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种锂离子电池外包装膜，其包括内层聚烯烃材料层、外层聚烯烃材料层，以及位于两层聚烯烃材料层之间的金属材料层，其中，内层聚烯烃材料层的层中或表面上含有聚磷酸酯化合物。与现有技术相比，本发明专利技术通过将不易溶解的聚磷酸酯化合物复合到电池外包装膜，实现了在不影响电池能量密度的基础上，显著改善锂离子电池安全性问题的目的。此外，本发明专利技术还公开了一种锂离子电池和锂离子电池外包装膜的制备方法。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于锂离子电池领域，更具体地说，本专利技术涉及一种安全型锂离子电池外包装膜及其制备方法。
技术介绍
锂离子电池因具有比容量高、工作电压高、工作温度范围宽、自放电率低、循环寿命长、无污染、质量轻等优点，已经在众多领域得到了广泛地应用。但是，锂离子电池在使用不当的情况下，例如机械损伤、高温环境等，有可能会因正负极直接接触而造成短路，电池短路后会在短时间内释放出大量的热，有时会导致电池起火甚至爆炸，严重地危害了使用者的安全。目前，解决锂离子电池上述安全问题的方法之一，是向电解液中加入一定量的阻燃添加剂。这些阻燃添加剂在高温受热时产生自由基，可以捕获电解液溶剂释放的H自由基，从而阻止碳氢化合物自由基链式放热反应的进一步发生，起到防止电池燃烧的目的。但是，上述阻燃添加剂在电解液中的加入量较少时，很难达到阻燃目的；加入量较多时，又会造成电解液粘度的增加，电池在充放电过程中极化增大，导致电池容量、倍率性能以及循环等性能明显的降低。上述问题导致利用阻燃添加剂提高锂离子电池安全性能的方案一直未能得到大规模地应用。
技术实现思路
本专利技术的目的在于：提供一种能够提高锂离子电池安全性能的锂离子电池外包装膜，以保证锂离子电池因使用不当而导致温度异常增加时的安全。为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供了一种锂离子电池外包装膜，其包括内层聚烯烃材料层、外层聚烯烃材料层和位于两层聚烯烃材料层之间的金属材>料层，所述内层聚烯烃材料层的层中或表面上含有聚磷酸酯化合物。作为本专利技术锂离子电池外包装膜的一种改进，所述聚磷酸酯化合物选自聚磷酸酯、卤代聚磷酸酯中的一种或多种。作为本专利技术锂离子电池外包装膜的一种改进，所述聚磷酸酯化合物的数均分子量为1,000～2,000,000，优选为10,000～300,000。这是因为聚合物的分子量较小时，可能部分溶解于有机电解液而导致电解液粘度增大，降低电池的电化学性能；分子量较大时，一方面由于分子量的增大，聚磷酸酯化合物在有机溶剂中的溶解性会降低，另一方面由于聚磷酸酯的分子量较大时，可能导致P自由基释放量较少而不能达到改善电池安全性的目的。作为本专利技术锂离子电池外包装膜的一种改进，所述内层聚烯烃材料层的层中含有聚磷酸酯化合物时，聚磷酸酯化合物在内层聚烯烃材料层中的质量含量为5%～80%，优选为20%～40%。作为本专利技术锂离子电池外包装膜的一种改进，所述内层聚烯烃材料层的表面上含有聚磷酸酯化合物时，聚磷酸酯化合物层的厚度为0.01～50μm，优选为5～30μm。作为本专利技术锂离子电池外包装膜的一种改进，所述内层聚烯烃材料层和外层聚烯烃材料层的聚烯烃材料分别选自聚酰亚胺、聚酯、聚酯酰亚胺、聚乙烯、聚丙烯中的一种或多种，两层聚烯烃材料层的聚烯烃材料可以相同，也可以不同。作为本专利技术锂离子电池外包装膜的一种改进，所述内层聚烯烃材料层的厚度为1～70μm，优选为10～50μm。作为本专利技术锂离子电池外包装膜的一种改进，所述外层聚烯烃材料层的厚度为10～80μm，优选为20～60μm。为了实现上述专利技术目的，本专利技术还提供了一种锂离子电池外包装膜的制备方法，其包括以下步骤：1）准备一定厚度的外层聚烯烃材料层，在外层聚烯烃材料层上沉积金属材料层；2）将内层聚烯烃材料层的聚烯烃材料与聚磷酸酯化合物混合后，涂覆在金属材料层的内表面上，干燥后形成层中含有聚磷酸酯化合物的内层聚烯烃材料层。为了实现上述专利技术目的，本专利技术还提供了另一种锂离子电池外包装膜的制备方法，其包括以下步骤：1）准备一定厚度的外层聚烯烃材料层，在外层聚烯烃材料层上沉积金属材料层；2）在步骤1）的金属材料层上形成不含聚磷酸酯化合物的内层聚烯烃材料层后，再在内层聚烯烃材料层上涂覆聚磷酸酯化合物，得到表面上含有聚磷酸酯化合物的内层聚烯烃材料层。为了实现上述专利技术目的，本专利技术还提供了一种锂离子电池，其包括电芯、电解液以及容纳电芯和电解液的锂离子电池外包装膜，所述锂离子电池外包装膜为上述任一段落所述的锂离子电池外包装膜。与现有技术相比，本专利技术锂离子电池及其外包装膜至少具有以下优点：1）大幅提高电池的安全性能：当电池温度异常增加时，电池外包装膜内层聚烯烃材料层的磷酸酯化合物会释放出P自由基，并捕获电解液溶剂释放出的H自由基等强活性物质，阻止链式放热反应的进一步发生，从而阻止安全事故的进一步恶化；2）对电池能量密度及循环性能基本没有影响：本专利技术将阻燃剂复合到电池外包装膜，并且采用在电解液中不易溶解的聚磷酸酯化合物，因此减少了阻燃剂在电解液中的溶解性，保证阻燃剂不会在电池充放电过程中与电池材料发生不必要的反应，避免了阻燃剂对电池性能的影响；3）本专利技术还具有简单、易于实现以及成本低的优点。附图说明下面结合附图和具体实施方式，对本专利技术锂离子电池外包装膜、外包装膜制备方法、使用该外包装膜的锂离子电池及本专利技术的有益效果进行详细说明。图1为本专利技术实施例1制得的锂离子电池外包装膜层间结构示意图。图2为本专利技术实施例5制得的锂离子电池外包装膜层间结构示意图。具体实施方式为了使本专利技术的专利技术目的、技术方案和有益技术效果更加清晰，以下结合实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解的是，本说明书中描述的实施例仅仅是为了解释本专利技术，并非为了限定本专利技术，实施例的配方、比例等可因地制宜做出选择而对结果并无实质性影响。首先，对各实施例和对比例所使用/制备的电芯、电解液、电池及现有电池外包装膜进行说明。1、电芯：①制作负极片：将负极活性物质人造石墨、碳黑、粘接羧甲基纤维素（CMC）、丁苯橡胶（SBR）和溶剂水以人造石墨:碳黑:CMC:SBR:水=93:2:2:3:100的质量比混合均匀，得到待涂敷的负极浆料；将所得的负极浆料涂敷在准备好的铜基箔材上，烘干后得到每平方厘米含有9毫克负极活性物质的负极片；使用压力电阻测试测出在3千克力的压力下，负极片的电阻率为2.5Ω·cm2；②制作正极片：将正极活性物质钴酸锂（LiCoO2）、碳黑、聚偏二氟乙烯（PVDF）和溶剂N-甲基吡咯烷酮（NMP）以正极活性物质:碳黑:PVDF:NMP=95:2:3:80的质量比混合均匀，得到待涂敷的正极浆料；将所得的正极浆料涂敷在正极用铝箔集流体上，烘干后得到每平方厘米含有21毫克正极活性物质的正极片；③装配电芯：将上述得到的负极片、正极片与隔离膜卷绕成涡卷状的电芯。2、电解液：采本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种锂离子电池外包装膜，包括内层聚烯烃材料层、外层聚烯烃材料层和位于两层聚烯烃材料层之间的金属材料层，其特征在于：所述内层聚烯烃材料层的层中或表面上含有聚磷酸酯化合物。

【技术特征摘要】
1.一种锂离子电池外包装膜，包括内层聚烯烃材料层、外层聚烯烃材料层
和位于两层聚烯烃材料层之间的金属材料层，其特征在于：所述内层聚烯烃材
料层的层中或表面上含有聚磷酸酯化合物。
2.根据权利要求1所述的锂离子电池外包装膜，其特征在于：所述聚磷酸
酯化合物选自聚磷酸酯、卤代聚磷酸酯中的一种或多种。
3.根据权利要求1所述的锂离子电池外包装膜，其特征在于：所述聚磷酸
酯化合物的数均分子量为1,000～2,000,000，优选为10,000～300,000。
4.根据权利要求1所述的锂离子电池外包装膜，其特征在于：所述内层聚
烯烃材料层的层中含有聚磷酸酯化合物时，聚磷酸酯化合物在内层聚烯烃材料
层中的质量含量为5%～80%，优选为20%～40%。
5.根据权利要求1所述的锂离子电池外包装膜，其特征在于：所述内层聚
烯烃材料层的表面上含有聚磷酸酯化合物时，聚磷酸酯化合物层的厚度为
0.01～50μm，优选为5～30μm。
6.根据权利要求1所述的锂离子电池外包装膜，其特征在于：所述内层聚
烯烃材料层和外层聚烯烃材料层的聚烯烃材料分别选自聚酰亚胺、聚酯、聚酯
酰亚胺、聚乙烯、聚丙烯中...

【专利技术属性】
技术研发人员：安伟峰，
申请(专利权)人：东莞新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44