一种容置锂电池电芯的环氧金属复合壳体、包括该复合壳体的锂电池及生产方法技术

本发明专利技术涉及一种容置锂电池电芯的环氧金属复合壳体、包括该复合壳体的锂电池及生产方法，该环氧金属复合壳体包括金属壳体和复合在金属壳体内侧的环氧树脂涂层；金属壳体厚度T

【技术实现步骤摘要】
一种容置锂电池电芯的环氧金属复合壳体、包括该复合壳体的锂电池及生产方法


[0001]本专利技术属于锂电池及其配件相关领域，尤其涉及一种容置锂电池电芯的环氧金属复合壳体、包括该复合壳体的锂电池及生产方法。

技术介绍

[0002]目前，锂电池生产，尤其是锂电池电芯的生产组装是最为重要的环节之一，而锂电池电芯生产中，最重要的是性能与效率，因此在保证质量的前提下如何优化生产工艺、缩短生产时间、提高生产效率、节约生产成本至关重要。在传统的生产工艺中，将电池电芯外侧缠绕一层Mylar胶带作为防止漏电的绝缘介质再一起放入铝壳中，正、负极极片及隔膜卷绕或叠片并用Mylar胶带固定后装配形成电芯，由多个电芯通过串联或并联等方式连接，与其他零部件组合成模组，再由多个模组通过串联或并联等方式连接，与电气及机械系统、热管理系统、BMS等组成一个完整的电池。但由于Mylar胶带的厚度通常为40
‑
50μm，甚至有的应用场景达到100μm厚，过厚的胶带占据电池内部较多的体积空间，影响电池的能量密度，降低电池的续航时间。
[0003]专利CN213989005U公开了一种电芯Mylar膜及锂电池，其中电芯Mylar膜包括背面包覆片，所述背面包覆片在沿顶盖长度方向的两侧连接有侧面包覆片，每个侧面包覆片在远离背面包覆片的一侧连接有正面包覆片，所述背面包覆片的一侧还连接有底面包覆片，所述侧面包覆片上面向卷芯的一侧设有第一包覆部，所述第一包覆部与两个卷芯之间R角所围成的区域适配，所述第一包覆部的两侧镜像设有第二包覆部，每个所述第二包覆部与所述第一包覆部形成与卷芯侧面适配的圆弧形凹槽。通过利用Mylar膜与卷芯R角之间的空间，能够使电芯跟壳体贴合得更紧，使电芯各部分的受力均匀，增强电芯的循环性能。但是，该专利技术使用Mylar膜进行包覆的方式导致Mylar膜厚度较大，降低了电池能量密度，电池的可使用时间较短；同时，Mylar膜易发生膨胀破损，导致电池内部短路，安全风险较高；此外，包覆方式的繁杂及较高的破损率，都将影响生产效率、提高成本。
[0004]专利CN106611828A公开了一种锂离子电池用复合隔离膜，其特征是将隔离膜所需各组分物料在酮类或羧酸酯类有机溶剂中，真空搅拌配制成隔离膜浆料，再以湿法辊刮连续涂布法在Mylar片载体上或电池的正极板或负极板上直接制得厚度为20
‑
100μm的膜层。该专利技术所提出的隔离膜具有高孔隙率和高扭曲度的独特组合，制得的锂电池电阻值较低，电池大功率工作时产热少。该专利技术虽然考虑到使用涂料涂覆隔离膜至Mylar膜上，但是整体结构复杂，厚度依旧较高，影响电池的能量密度和使用寿命，且该专利技术耐电压击穿性能较差，成本较高，不能满足实际使用需求。
[0005]因此，越来越多的锂电池开始使用其他材料、涂层等方式替代Mylar膜。专利CN107528014A公开了一种动力电池电芯，设于动力电池壳体内，所述动力电池电芯外部包裹电池隔膜。该专利技术的动力电池电芯采用的是无Mylar结构，利用电池隔膜取代Mylar薄膜来对动力电池电芯进行包裹以及防护。同时，还提供了一种包含有上述动力电池电芯的锂
电池，并提供了该锂电池的制备方法。该专利技术中的锂电池在现有电池的加工产线上无需添加任何多余步骤即可进行制备，方法简单易行，且制备出的锂电池内电芯结构稳定、绝缘性好，避免了电芯内部液体泄漏的隐患。但是其使用的电池隔膜需多层包裹以达到绝缘及耐腐蚀的目的，导致隔膜过厚，降低了电池密度，同时，该专利技术耐电压击穿性能较差，成本较高，电芯在生产运输中易发生晃动、偏移，影响了电池的使用寿命及安全性。
[0006]因此，如何降低锂电池中非电芯体积，提高电池能量密度，同时保证锂电池的使用寿命及使用安全，降低生产成本和生产周期，是提供大容量高效率锂电池、以及扩展锂电池应用领域而亟待解决的技术问题。

技术实现思路

[0007]针对上述现有技术中存在的缺陷，本专利技术的目的在于提供一种容置锂电池电芯的环氧金属复合壳体、包括所述复合壳体的锂电池及该锂电池的生产方法。
[0008]具体的，本专利技术提供一种容置锂电池电芯的环氧金属复合壳体，包括金属壳体和复合在所述金属壳体内侧的环氧树脂涂层；所述金属壳体厚度T
金
在0.5mm以上，所述环氧树脂涂层的厚度T
环
小于20μm，且满足：T
金
/100≤T
环
≤T
金
/25；以重量份计，所述环氧树脂涂层包括如下原料组分：环氧树脂
ꢀꢀ
60
‑
90份稀释剂
ꢀꢀꢀꢀ1‑
40份固化剂
ꢀꢀꢀꢀ1‑
30份填料
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ5‑
20份偶联剂
ꢀꢀꢀꢀ1‑
10份其中，环氧树脂为（氢化）双酚A/F环氧树脂、脂环族环氧树脂、酚醛改性环氧树脂、二氧化双环戊二烯环氧树脂和固体环氧树脂中至少两种的组合；固化剂是芳香胺、脂环胺、双肼类、六氟锑酸盐中的一种或两种的组合。
[0009]本专利技术在厚度为0.5mm以上厚度的金属壳体内侧复合超薄的环氧树脂涂层，共同为待容纳电池提供安全稳定的容置环境，且尽可能降低锂电池中非电芯体积，提高电池能量密度。首先，根据电池体积和重量，选择金属壳体的厚度在0.5mm以上，优选0.5
‑
1.5mm，为电池提供较好的力学支撑和保护；其次，在将环氧树脂涂层厚度控制在小于20μm的基础上，根据电池特性所确定的金属壳体厚度，进一步确定环氧树脂涂层厚度，整体而言，满足T
金
/100≤T
环
≤T
金
/25，其中，T
金
为金属壳体厚度，T
环
为环氧涂层厚度；优选的，在金属壳体的底部和开口部，环氧树脂涂层厚度满足：T
金
/50≤T
环
≤T
金
/25；在金属壳体的中间部，环氧树脂涂层满足：T
金
/100≤T
环
≤T
金
/50，从而满足金属壳体内部不同区域的电池定位和防护需求。
[0010]进一步的，所述固体环氧树脂包括双环戊二烯酚醛环氧树脂、萘环型环氧树脂、苯氧型环氧树脂、联苯型环氧树脂、蒽型环氧树脂中的至少一种。按质量百分比计，固体环氧树脂的含量在35重量份以下，优选在30重量份以下。其中，环氧树脂中的（氢化）双酚A/F环氧树脂、脂环族环氧树脂、酚醛改性环氧树脂、二氧化双环戊二烯环氧树脂为液态环氧树脂。
[0011]苯环、苯环氢化后的环己烷、桥环等结构提供涂层的内聚强度，提高涂层对铝壳的粘接；环氧本身优异的电气绝缘性在配合少量填料的协同作用，可以实现薄层的耐电压击
穿性能。
[0012]进一步的，稀释剂是苯基缩水甘油醚、乙烯基醚类、氧杂环丁烷的一种或两种的组合。若将稀释剂联用，苯基缩水甘油醚与乙烯基醚类的质量百分比比例优选（70
‑
90）：（1本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种容置锂电池电芯的环氧金属复合壳体，其特征在于，包括金属壳体和复合在所述金属壳体内侧的环氧树脂涂层；所述金属壳体厚度T
金
在0.5mm以上，所述环氧树脂涂层的厚度T
环
小于20μm，且满足：T
金
/100≤T
环
≤T
金
/25；以重量份计，所述环氧树脂涂层包括如下原料组分：环氧树脂
ꢀꢀ
60
‑
90份稀释剂
ꢀꢀꢀꢀ0‑
40份固化剂
ꢀꢀꢀꢀ1‑
30份填料
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ5‑
20份偶联剂
ꢀꢀꢀꢀ1‑
10份其中，所述环氧树脂为（氢化）双酚A/F环氧树脂、脂环族环氧树脂、酚醛改性环氧树脂、二氧化双环戊二烯环氧树脂和固体环氧树脂中至少两种的组合；所述固化剂是芳香胺、脂环胺、双肼类、六氟锑酸盐中的一种或两种的组合。2.如权利要求1所述的环氧金属复合壳体，其特征在于，所述固体环氧树脂包括双环戊二烯酚醛环氧树脂、萘环型环氧树脂、苯氧型环氧树脂、联苯型环氧树脂、蒽型环氧树脂中的至少一种，且含量在35重量份以下。3.如权利要求1所述的环氧金属复合壳体，其特征在于，所述稀释剂是苯基缩水甘油醚、乙烯基醚类、氧杂环丁烷中的一种或两种的组合，且含量为5
‑
25重量份；所述偶联剂为硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂的至少一种。4.如权利要求1
‑
3任一项所述的环氧金属复合壳体，其特征在于，所述填料为滑石粉、轻质碳酸钙、勃姆石的一种或两种组合。5.如权利要求4所述的环氧金属复合壳体，其特征在于，对所述填料进行表面硅包覆处理，包括如下步骤：S1：将十二烷基苯磺酸钠加入去离子水中，加热至75
‑
90℃，搅拌至完全溶解；S2：将步骤S1得到的溶液温度调节为30
‑
40℃，加入所述填料，搅拌得到混合乳液；S3：配置正硅酸乙酯的乙醇溶液；所述乙醇溶液中，水和乙醇的体积比为1：（2
‑
8）；S4：将步骤S2得到的混合乳液和步骤S3的正硅酸乙酯的乙醇溶液混合均匀；上述正硅酸乙酯的用量为填料重量的2
‑ꢀ
6%；S5：加入氨水将溶液pH调至9.5
‑...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒋大伟，方旺胜，庄寅，
申请(专利权)人：拓迪化学上海有限公司，
类型：发明
国别省市：