软包电池用包装材料及其热控制装置制造方法及图纸

用于包装电池的电池用包装材料，特别涉及应用于车用的软包电池用包装材料和软包电池热管理系统。针对现有技术中电池用包装材料的抗腐性能不足的缺陷，特提供如下电池包装用铝塑复合膜解决方案：即电池用包装材料，所述电池用包装材料包括铝箔层和复合于铝箔层表面的塑料层；其中，铝箔层由耐冷却水腐的铝合金形成。

Packaging material and heat control device of soft package battery

For battery packing materials, packaging materials and packages of battery thermal management system with particular pouch cell in vehicle applications. Aiming at the defects of corrosion resistant properties of the packaging materials for batteries in the prior art, provided as follows for aluminum-plastic composite membrane battery packaging solutions: battery packaging materials, the battery packaging materials including aluminum foil layer and a plastic layer on aluminum foil surface layer; wherein, the aluminum foil layer is formed by Aluminum Alloy resistance of cooling water rot.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电池用包装材料及软包电池，特别涉及可应用于浸泡于冷却水中的软包电池用包装材料及软包电池，比如可应用于车用动力电池领域和储能电池领域的水冷系统中等。
技术介绍
动力电池的热管理是动力电池的核心技术之一，现有的软包电池冷却方式中更多的是风冷，即使是水冷，也是采用水冷板与电池接触换热，而这种换热方式中相应的接触热阻高，换热效率低。纵观现有技术中没有将软包电池直接浸泡在水或防冻液中的应用，更没有与之相适应的专用铝塑膜。现有技术中软包电池包装用的铝塑膜通常采用8系铝合金铝箔，这种铝箔退火后为软质铝箔，冲深成型性好。目前电池包装材料主要考虑的是耐电解质腐蚀性，主要技术方案是在包装材料朝向电解质的一侧通过物理或化学方式改性形成耐腐蚀层，其作用是防止电解质腐蚀铝箔内表面而导致铝塑膜层间剥离。现有铝塑膜最外层都含有聚酰胺等保护用塑料膜，这些塑料保护膜耐水解能力差，若长期与水接触则很容易水解失效。现有铝塑膜铝箔中铁含量较高，抗水腐蚀能力差，遇水则容易造成腐蚀穿孔。另外，从节约成本和提高电池容量出发，现有动力软包电池中铝塑膜铝箔层的厚度通常仅为40微米，现有铝塑膜无论其成分和/或厚度都不符合长期耐水腐蚀要求。由于耐水腐蚀性能不足，由该种铝塑膜包装的电池长时间浸泡在水中，则存在腐蚀穿孔的风险。为了提高铝塑膜的耐水解能力，现有技术通常的手段是改善外层保护膜的耐水解能力，比如采用比尼龙膜更耐水的PET膜作为最外侧保护膜。采用PET膜后对耐空气中的水汽或水滴腐蚀性能有所提高，但还是不适合于长期浸泡于水中。
技术实现思路
本专利技术从软包电池冷却的需求出发，为了获得更高的电池冷却性能，本专利技术大胆采用将软包电池直接浸泡于冷却水中的冷却方案。然而，进过深入研究后发现现有软包电池包装用铝塑膜中最外侧尼龙保护层抗防冻冷却液腐蚀性能差，作为阻水层的铝箔为铝铁合金，其机械强度和抗防冻冷却液腐蚀性能也较差，故现有铝塑膜不能满足长期的浸泡式水冷系统要求。为了克服上述缺陷，本专利技术提供如下新的电池包装材料方案和电池冷却系统方案，以满足新能源车用或储能用等大容量电池系统的热管理需求。针对现有技术中用于包装电池（battery）的铝塑膜耐车用防冻冷却液（简称防冻液，其主要成分为乙二醇和水）或耐冷却水的抗腐蚀性能不足的缺陷，即容易被腐蚀穿孔的缺陷，本专利技术特提供一种可用于锂离子二次电池包装用铝塑复合膜（以下简称铝塑膜），其具有更高的耐冷却液腐蚀能力。本专利技术第一个方面是提供一种由金属塑料复合薄膜形成的电池、优选为软包电池用包装材料（优选为铝塑膜），包括金属箔层（优选为铝箔层）和复合于金属箔层（优选为铝箔层）内表面的塑料层。本专利技术第二个方面是提供一种软包电池，包含有电极材料和电解质以及外部包裹用的上述的金属箔层（优选为铝塑膜），所述金属箔层（优选为铝箔层）内表面的塑料层将电解质与金属箔层（优选为铝塑膜）隔离。本专利技术第三个方面是提供一种电池热控制装置，优选为软包电池热控制装置，包含有上述的软包电池。该软包电池可采用耐冷却液浸泡腐蚀的上述的铝塑膜包装之后，可以将该软包电池浸泡在冷却液（如防冻冷却液）中，优选地，所述由金属塑料复合薄膜形成的电池用包装材料浸泡在所述冷却液中，更优选地，所述金属箔层（优选为铝箔层）浸泡在所述冷却液中，从而可以直接与冷却液进行热交换。这样电池的换热效果更好，且电池上下左右各处的温度更均匀。本专利技术第四个方面是提供一种制造所述由金属塑料复合薄膜形成的电池用包装材料、优选为铝塑膜的方法。在本专利技术一种优选实施例中，铝箔层为单层，更优选地，铝箔层由耐腐蚀的铝合金形成。其中，所谓耐腐蚀是指耐冷却水或防冻液腐蚀。若未特别说明，本专利技术中所谓耐腐蚀均是指耐冷却水或防冻液腐蚀，而不是指耐电解液腐蚀。在本专利技术一种优选实施例中，铝箔层为复合层，铝箔层包含有芯材和位于芯材外侧的皮材，铝箔层的皮材的腐蚀电位低于芯材的腐蚀电位。更优选地，所述芯材位于铝箔层内侧的塑料层与皮材之间。更优选的，所述电池热控制装置中，包装软包电池的铝塑膜的皮材浸泡在所述冷却液中。本专利技术的铝塑膜是一种塑料膜和铝箔膜形成的薄膜复合材料，是作为聚合物锂电池用包装材料。其中，铝箔层的单面复合有塑料层，或者铝箔层的两面均复合有塑料层。若塑料层仅复合于铝箔层的单面，优选为仅复合于铝箔层的内侧。其中，上述方案中包括如下情况：复合于铝箔层某一侧表面的塑料层，既可以是单层塑料，也可以是多层塑料。进一步的，所述内侧塑料层优选为热塑性树脂薄膜。比如，聚丙烯（PP）薄膜或聚乙烯（PE）薄膜。其中，内侧塑料层的厚度可选为50-300微米，优选为大于60小于100微米，更为优选为70-90微米。该内侧塑料层也可称为热封层或密封层。优选地，所述内侧塑料层为聚烯烃树脂或酸改性聚烯烃树脂。该内侧塑料层中也可以配合各种添加剂，如阻燃剂、润滑剂、防粘连剂、抗氧化剂、光稳定剂、粘着赋予剂中的一种或几种。优选地内侧塑料层具有更好的电绝缘特性，从而耐电压值更高，比如耐电压优选大于1000V，更为优选大于2000V。进一步的，所述外侧塑料层优选为耐热性树脂薄膜。比如聚酰胺（PA）或尼龙（Ny或ON）膜、或聚酯（PET）薄膜、或聚酰亚胺（PI）薄膜。另外，上述复合层铝合金，优选为至少包括芯材和复合于芯材外侧的皮材。复合层铝合金可以是两层铝合金、也可以是多层铝合金。本专利技术上述铝塑膜，可以是包括A）-B）中的任意一种结构：A）所述铝塑膜具有由内侧塑料热封层、中间铝箔层、外侧塑料保护层构成的叠层体，其中中间铝箔层为具有牺牲阳极保护功能的复合层铝箔形成。比如，该复合层铝箔由芯材和腐蚀电位低于芯材的皮材形成。B）所述铝塑膜具有由内侧塑料热封层、外侧铝箔层构成的叠层体，其中外侧铝箔层为具有牺牲阳极保护功能的复合层铝箔形成。该铝塑膜不含有外侧塑料保护层。其中，内侧的塑料热封层也可称热塑性树脂薄膜层，外侧的塑料保护层也可称耐热性树脂薄膜层。复合层铝箔中皮材的腐蚀电位比芯材的腐蚀电位低5mV-500mV。进一步的，皮材的腐蚀电位比芯材的腐蚀电位低50mV-500mV。优选地，皮材的腐蚀电位比芯材的腐蚀电位低70mV-200mV。更为优选地，皮材的腐蚀电位比芯材的腐蚀电位低100mV-170mV。本专利技术中，若未特别说明的，腐蚀电位均指为在水基冷却液环境下的腐蚀电位。通过这种复合铝箔中皮材与芯材的合理电位匹配，有利于避免铝箔（特别是芯材）的点腐蚀。本专利技术中若未特别说明，所述冷却液为水基冷却液。所谓水基冷却液，是指以水作为基本成分的冷却液。水基冷却液还可以是包含有各种防冻剂（比如乙醇、乙二醇、丙二醇等）以形成具有防冻功能的防冻液。所以，本专利技术的冷却液包含有如下种类：纯水、乙二醇与水的混合液等。或者，所述铝塑膜包括铝箔层和复合于铝箔层表面的塑料层；其中，铝箔层外部还覆盖有金属锌层。进一步的，上述复合铝箔层的芯材由耐腐蚀的铝合金或纯铝形成。所述纯铝包括工业纯铝和高纯铝。所述纯铝中铝的纯度优选≥99.0%，更为优选为99.0%-99.99%。本专利技术所述的耐腐蚀的铝合金，是指在与冷却液直接接触的环境下，铝合金和铝塑膜能长期保持正常的功能而不失效，比如铝合金不被冷却液腐蚀穿孔。其中所述“不失效”包括铝塑膜的电绝缘功能不失效且阻隔功能也不失效。其性能虽然有量本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种软包电池包装用铝塑膜，由铝箔层和位于铝箔层内侧的热塑性树脂薄膜复合形成；其中，铝箔层为复合层铝箔，铝箔层包含有芯材和位于芯材外侧的皮材，铝箔层的皮材的腐蚀电位低于芯材的腐蚀电位；芯材为1系铝合金或8系铝合金，皮材由1系铝合金或8系铝合金基础上添加1%‑10%质量百分比的锌元素形成，该铝塑膜中铝箔层的厚度为100‑300微米；铝箔层的外侧不含有塑料薄膜，当采用该铝塑膜包装的软包电池浸泡于冷却水换热时，铝塑膜中铝箔直接与冷却水接触换热。

【技术特征摘要】
2016.03.04 CN 2016101219956;2016.05.08 CN 201610291.一种软包电池包装用铝塑膜，由铝箔层和位于铝箔层内侧的热塑性树脂薄膜复合形成；其中，铝箔层为复合层铝箔，铝箔层包含有芯材和位于芯材外侧的皮材，铝箔层的皮材的腐蚀电位低于芯材的腐蚀电位；芯材为1系铝合金或8系铝合金，皮材由1系铝合金或8系铝合金基础上添加1%-10%质量百分比的锌元素形成，该铝塑膜中铝箔层的厚度为100-300微米；铝箔层的外侧不含有塑料薄膜，当采用该铝塑膜包装的软包电池浸泡于冷却水换热时，铝塑膜中铝箔直接与冷却水接触换热。2.如权利要求1所述的电池用包装材料，其特征在于，所述芯材包括含有如下组分的铝合金：Si≤0.25wt%；Cu≤0.05wt%；Mg≤0.05wt%；Zn≤0.05wt%；Mn≤0.05wt%；Ti≤0.03wt%；V≤0.05wt%；Fe≤0.4wt%；其余为铝；所述皮材至少包括含有如下组分的铝锌...

【专利技术属性】
技术研发人员：不公告发明人，
申请(专利权)人：谢彦君，
类型：发明
国别省市：上海;31