一种电池用软壳、其制备方法和用途技术

本发明专利技术公开了一种电池用软壳、其制备方法和用途。所述电池用软壳包括由树脂层和二氧化碳响应层组成的透明识别部。本发明专利技术所述电池用软壳适用于所有在使用过程中会产生二氧化碳的电池，采用本发明专利技术的结构，可以在完成首次充放电过程后，即对电池的性能和质量进行初步判断，及时发现不合格品；同时，依据二氧化碳响应性薄膜的透明状态来判断电池内部的二氧化碳释放量，进而对电池性能、状态进行初步的判断，大幅减少了电池检测的程序和工作量，同时，由于二氧化碳响应性薄膜通过与二氧化碳的反应来检测二氧化碳，因此，可以预期设置二氧化碳响应性薄膜后，能吸收电池使用过程中产生的二氧化碳，进一步提高电池的性能。

【技术实现步骤摘要】
一种电池用软壳、其制备方法和用途
本专利技术属于电池
，具体涉及一种电池用软壳、其制备方法和用途。
技术介绍
随着化石能源的不断消耗以及环境污染问题的日益加剧，新型可再生能源的开发和有效利用成为人类的重要课题。近年来，纯电动汽车、混合动力汽车以及无人机等进入了快速发展和普及的阶段，研究和开发出相应的能够相匹配的高安全性储能设备成为亟需攻克的技术难题之一。锂离子电池由于能量密度高、输出电压高、安全稳定性较好被广泛的应用于储能设备领域，但在锂电池的使用过程中，依然存在着诸多问题。其中，锂电池使用过程中二氧化碳的产气问题受到颇多关注，在充放电过程中的每个循环都可观察到CO2产生，当多个循环相加时，CO2气体逐渐积累会对电池性能造成非常大的影响。有研究表明，目前主流的正极材料NCM表面的碳酸锂以及NCM中的O原子逸出都会产生二氧化碳，同时，对于包含电解液体系的锂离子电池，电解液的副反应也会产生二氧化碳，尤其在首次充放电循环中(ToruHatsukade,etal,TheOriginofCarbonDioxideEvolvedduringCyclingofNickel-RichLayeredNCMCathodes,ACSAppl.Mater.Interfaces,2018)。因此，对电池中的CO2进行监控显的十分必要。CN109818091A公开了一种锂离子电池，所述电池包括外壳、设置在所述外壳内的多个电芯和多个检测装置，多个所述检测装置与多个所述电芯一一对应，每个所述检测装置分别设置在对应的所述电芯内部，并分别用于检测对应的所述电芯的内部情况，且多个所述检测装置可分别发送检测信号至外置的分析装置，所述电芯内部情况包括电解液的温度、电解液的酸碱度信息、电芯内的压力、电芯内二氧化碳体积分数和电芯内氢气体积分数中的一种或多种。但是所述方法需要借助检测装置对电芯内二氧化碳体积分数进行检测，成本较高。智能包装和智能材料是新兴的一种利用新型智能材料来进行包装，增加包装功能，如通过采用光电、湿敏、气敏等对环境因素具有识别和判断功能的材料来对包装或包装物内状态进行判定的技术，二氧化碳指示标签是目前在食品领域得到应用的种类。本专利技术将对二氧化碳具有吸附作用的智能标签材料转用于锂电池的软包装中，不仅起到了监控二氧化碳状态的效果，还有效去除了锂电池中的二氧化碳，可谓一举两得。
技术实现思路
针对现有的锂离子电池中进行CO2监控需要借助检测设备，成本较高，工艺复杂的问题。本专利技术的目的在于提供一种电池用软壳、其制备方法和用途。所述电池用软壳具有能够监控锂离子电池中CO2的作用，能够对电池性能、状态进行初步的判断，减少电池检测的程序和工作量。为达此目的，本专利技术采用以下技术方案：本专利技术的目的之一在于提供一种电池用软壳，所述电池用软壳包括由树脂层和二氧化碳响应层组成的透明识别部。本专利技术所述透明识别部为具有透明性质的材料，可以观察到电池内部，所述电池用软壳应用于锂离子电池中可以在完成首次充放电过程后，依据二氧化碳响应层的透明状态来判断电池内部的二氧化碳释放量，进而对电池性能、状态进行初步的判断，大幅减少了电池检测的程序和工作量。优选地，所述二氧化碳响应层为由能与二氧化碳反应的聚合物薄膜组成，所述聚合物薄膜具有最高临界温度或最低临界温度，且所述聚合物薄膜由二氧化碳响应性单体和共溶性单体聚合组成，所述聚合物薄膜吸收二氧化碳后，所述聚合物薄膜的最高临界温度或最低临界温度发生改变。本专利技术所述温敏聚合物材料分为最高临界温度和最低临界温度两种材料，前者指当温度升高达到聚合物的最高临界温度时，聚合物体系变的完全互溶，最低临界温度是指当温度降低达到最低临界温度时，聚合物体系变的完全互溶。本专利技术通过在共溶性单体中引入二氧化碳敏感单元，可以通过参与反应的二氧化碳量的多少相应改变聚合物薄膜的最高或最低临界温度，使得在同一温度下，聚合物薄膜的相溶状态发生变化，在宏观上，这种变化使得人眼能直接通过观察材料透明变为不透明或不透明变为透明的状态，实现对电池中的CO2进行监控。本专利技术中聚合物的临界温度可以通过在制备过程中二氧化碳响应性单体和共溶性单体的摩尔比与化学计量比不同来实现，也可以通过加入两种不同的共溶性单体分别与二氧化碳响应性单体进行反应，以制得两种聚合物来实现，只要最终得到的聚合物材料具有能够完全互溶的最高或最低临界温度即可。优选地，所述透明识别部占电池用软壳总面积的8～15％，例如8.5％、9％、9.5％、10％、10.5％、11％、11.5％、12％、12.5％、13％、13.5％、14％或14.5％等。本专利技术对透明识别部的形状不做具体限定，本领域技术人员可根据实际需要进行选择，示例性的为矩形。在组装成电池时，优选在电池上表面形成透明识别部。优选地，所述电池用软壳中，还包括铝塑膜，所述透明识别部周围环绕铝塑膜。优选地，所述树脂层与二氧化碳响应层厚度之和小于铝塑膜的厚度。优选地，在电池用软壳上设置有n个透明识别部，所述n≥2(例如3、4、5、6、8或10等)，用以针对电池不同阶段所产生的二氧化碳进行监控，优选n个透明识别部中，每个透明识别部的二氧化碳吸收量不同。所述二氧化碳吸收量是指能让透明识别部发生让技术人员观察到或检测到的所对应的二氧化碳的总吸收量；也可以从二氧化碳浓度的角度去理解，比如对于第一透明识别部，处于二氧化碳浓度为6mmol/L的环境中时，其能发生让技术人员容易观察到的变化，比如从透明变的不透明或相反；而第二透明识别部处于二氧化碳浓度为20mmol/L的环境中时，其能发生让技术人员容易观察到的变化，比如从透明变的不透明或相反，则可以认为第一透明识别部和第二透明识别部的二氧化碳吸收量不同。优选地，采用共溶性单体，与二氧化碳响应性单体中的响应单元的摩尔比不同来实现每个透明识别部的二氧化碳吸收量不同。本专利技术选所述电池不同阶段所产生的二氧化碳进行监控包括：首次充放电以及电池寿命范围内不同里程阶段的监控。如果仅设置一个透明识别部，其缺陷在于，对于首次充放电合格的产品，伴随着里程数的增加，二氧化碳的释放量必然是一个增长的过程，则透明识别部必然会吸收二氧化碳而变得不透明，这使得能满足首次充放电监测任务的透明识别部没有办法对使用寿命范围内的二氧化碳释放量进行监测，因为，首次充放电所释放的二氧化碳量在电池整个使用过程中所释放的量相比，是有限的，越希望监测寿命后期的状态，透明识别部所能“接受”的二氧化碳越多，因此，对于仅设置一个透明识别部的电池，透明识别部的单体摩尔配比如果优先服务于首次充放电，则不能很好地监测长公里数的电池状态，因为，其二氧化碳响应性单体占比过少，在很短的使用寿命中，就已经“吸收饱和”，使得透明识别不在首次充放电后就完成了使命。针对该问题，本专利技术特别优选的，所述两个或两个以上的透明识别部中，共溶性单体，与二氧化碳响应性单体的摩尔比不同，这种设置使得不同的透明识别部能针对不同的电池使用阶段分别进行检测。优选地，所述n个透明本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电池用软壳，其特征在于，所述电池用软壳包括树脂层和二氧化碳响应层组成的透明识别部。/n

【技术特征摘要】
1.一种电池用软壳，其特征在于，所述电池用软壳包括树脂层和二氧化碳响应层组成的透明识别部。


2.如权利要求1所述的电池用软壳，其特征在于，所述二氧化碳响应层由与二氧化碳反应的聚合物薄膜组成，所述聚合物薄膜具有最高临界温度或最低临界温度，且所述聚合物薄膜由二氧化碳响应性单体和共溶性单体聚合组成，所述聚合物薄膜吸收二氧化碳后，所述聚合物薄膜的最高临界温度或最低临界温度发生改变。


3.如权利要求1所述的电池用软壳，其特征在于，所述透明识别部占电池用软壳总面积的8～15％；
所述电池用软壳中，还包括铝塑膜，所述透明识别部周围环绕铝塑膜；
所述树脂层与二氧化碳响应层厚度之和小于铝塑膜的厚度。


4.如权利要求3所述电池用软壳，其特征在于，所述铝塑膜包括基材层、依次设置于所述基材层表面的金属箔层和热封层，以及设置于所述基材层和金属箔层之间的粘结层和设置于所述金属箔层和热封层之间的粘结层；
所述粘结层的厚度为5～10μm。


5.一种如权利要求1-4之一所述电池用软壳的制备方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
(1)将聚合物薄膜粘附到树脂层上，得到透明识别部；
(2)将铝塑膜冲孔形成开口，将所述透明识别部附着到开口处，通过热粘合将所述铝塑膜和透明识别部进行结合，得到电池用软壳。


6.如权利要求5所述的电池用软壳的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述聚合物薄膜的制备方法包括：将共溶性单体...

【专利技术属性】
技术研发人员：李峥，冯玉川，何泓材，周柯，王丹丹，杨帆，
申请(专利权)人：苏州清陶新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32