本发明专利技术公开了一种锂电池吸水薄膜及其应用。该锂电池吸水薄膜为层状结构，依次为第一绝缘层、亲水层、吸水层、储水层、透气不透水层、第二绝缘层，层与层采用热封工艺组装。该吸水薄膜通过提前计量电池水分以及空气水分控制吸水层及储水层材料配比，应用于锂电池时，可有效控制电池内部水分，降低电池表面温度、发挥最优性能。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于锂电池领域，涉及一种锂电池吸水薄膜及其应用。
技术介绍
1、随着能源互联网的不断发展和进步，能源一词变得火热，新能源行业因此也备受瞩目。众所周知，新能源的发展趋势是以可再生能源为主导，通过技术创新，推进能源结构向清洁、低碳和可持续方向转变。电池作为一个储存能量释放能量的单元体，扮演着重要的角色，但随着成本、以及终端的使用需求，研究大容量的电池成为各电池厂的主流任务，但随着大容量电池容量的不断提升(发热等)，其性能的衰减和安全的可靠性值得探究。
2、锂离子电池中的水分是影响产品性能的关键因素之一，大部分锂离子的厚度和容量阻抗问题都和水分有着直接的关系。控制锂电池水分可以有效降低电芯表面温度，使其电性能最佳发挥，增加锂离子电池的适用范围。
3、现有技术中，采用的控制锂电池水分的方法通常包括，将干电芯在一定的温度下(80-95℃下)进行长时间(时间在19-24h)的烘烤，以及化成小电流的产气除水；但是干电芯烘烤只是将电芯的水分控制在一个合规线内，并不能有效的控制水分的均一，小电流化成时除水也是在电芯内部产气后令水分进行反应；并不能有效控制电芯内部的水分，特别是水性正极材料的水分。
4、因此，亟需一种适于大部分锂电池的水分控制方法。
技术实现思路
1、为了解决现有技术中的技术问题，本专利技术提供了一种锂电池吸水薄膜及其应用。该吸水薄膜可以有效吸收锂离子电池内部以及环境中的水分，将控制电池内部水分控制在较低范围，提升锂离子电池性能。
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p>2、本专利技术一方面提供了一种锂电池吸水薄膜，为层状结构，依次为：第一绝缘层、亲水层、吸水层、储水层、透气不透水层、第二绝缘层；采用热封工艺组装；其中：3、所述第一绝缘层与第二绝缘层材料选自pe、pp、pp/pe/pp的一种或两种；
4、所述亲水层选自无纺布、芳纶中的一种或多种；
5、所述吸水层由吸水材料层和吸水隔层两层组成，吸水材料层一面朝向亲水层，另一面朝向储水层；
6、所述吸水材料层由氧化硅、无水硫酸铜、氯化钙、二水氯化钙中的一种或多种组成；
7、所述吸水隔层选自无纺布、芳纶中的一种或多种；
8、所述储水层材料选自聚丙烯酸钠、聚丙烯酸钾、聚乙烯吡咯烷酮的一种或者多种；
9、所述透气不透水层材料为eptfe；
10、所述吸水材料层质量与储水层质量比为(100-500):1，优选100:1；
11、所述吸水材料层质量与总水分的比值为(1-1.04):1，优选1.0276:1；
12、所述总水分为锂离子电池中的正极水分、负极水分、隔膜水分、电解液水分以及空气水分的和；所述正极水分、负极水分、隔膜水分、电解水分通过卡尔费休法测量；所述空气水分为装配车间的空气的含水量，通过相对湿度计算。
13、通常情况下，在锂电池中该吸水隔膜包裹于锂电池卷芯的表面，第一绝缘层一侧黏贴于锂电池卷芯表面，第二绝缘层一侧外包裹锂电池外壳。
14、其中pp/pe/pp是一种复合的pp/pe/pp三层膜。装配车间是指锂电池的装配车间，空气水分即装配车间内所有空气的总含水量。
15、在某些实施方式中：
16、所述第一绝缘层材料优选pe，透气度为(150-200)s/100ml，孔隙率为58-67％；
17、所述第二绝缘层材料优选pe，透气度为(1200-1500)s/100ml，孔隙率为30-38％。
18、在某些实施方式中，所述无纺布的分子量为9-12万道尔顿，芳纶的分子量为1-1.5万道尔顿；；所述无纺布或芳纶的孔隙率为50-70％，水润湿角度为25°。
19、其中所述无纺布、芳纶主要表面官能团有-oh、-cooh等，具有一定的亲水性。
20、作为优选，所述吸水材料层由二水氯化钙组成，所述装配车间的空气体积优选2m3；所述吸水隔层厚度优选1-3μm。
21、在实际操作中，空气体积为2m3时，空气含水量的计算结果更为准确。
22、在某些实施方式中：
23、所述储水层材料为粉末状，分子量为500-5000道尔顿，粒径为90-150微米。
24、这些储水层材料均为白色固体粉末，分子量较小。这些材料的分子结构中带有大量的交联结构，能够迅速吸收水分，从而形成凝胶状物质；此外，这些材料在受到高温或明火等的燃烧时，由于其分子中带有大量的阻燃元素，因此不会燃烧。
25、作为优选，各层由厚至薄依次为吸水层＞储水层＞亲水层＞透气不透水层＞第一绝缘层或第二绝缘层。
26、进一步优选，各层厚度依次为：吸水层18-25μm、储水层12-15μm、亲水层8-10μm、透气不透水层6-9μm、第一绝缘层或第二绝缘层4-8μm。
27、作为优选，所述热封工艺的参数为热封温度160-175℃，热封时间0.5-1.9s，热封压力0.23-0.38mpa；
28、进一步优选热封温度166℃，热封时间1.2s，热封压力0.35mpa。
29、本申请另一方面还提供了一种锂离子电池，含有上述锂电池吸水薄膜；所述锂电池吸水薄膜黏贴于卷芯表面，介于卷芯与锂电池铝壳之间。
30、在某些具体的实施方式中，所述锂电池吸水薄膜的第一绝缘层一侧黏贴于卷芯，第二绝缘层一侧为锂电池铝壳。
31、在电池制造过程中，将吸水薄膜与卷芯装配后，包绝缘膜pet，贴胶带，最终入壳，激光焊接，制备成干电芯，经注液，化成，二封，分容等流程获得所制备的电池。
32、本专利技术另一方面还提供了一种上述锂电池吸水薄膜的制备方法：将eptfe膜平铺作为透气不透水层，将聚丙烯酸钠材料均匀涂撒在eptfe膜上作为储水层，上方放置一无纺布作为吸水隔层，再将cacl2·2h2o材料放置在无纺布上作为吸水材料层，最后再放置作为亲水层的芳纶。将上述材料置于35℃±3℃下，用1400n的压力平压材料10-15s，固定为饼状。再将作为第一绝缘层的pe摊平，将固定好的饼状材料翻一面置于第一绝缘层上上，亲水层朝下，在透气不透水层的上方放置第二绝缘层。再通过上述热封工艺压制组装成膜。
33、本申请的关键在于吸水材料层和储水材料的质量配比，在合适的质量配比下，可保证吸水薄膜在过程中不断吸收水分，以控制电池内的水分尽可能少。其中涉及正极材料负极材料隔膜、电解液和环境中的水分，因此本专利给定相关公式，可以针对特定的设计进行材料量的设计。以下代号的单位为克，g。
34、假设正极烘烤前的水分为a，负极烘烤前的水分为b，隔膜的水分为c，电解液的水分为d，环境中的水分为d1，总水分为e，吸水材料层的质量为f，储水材料的质量为h。则e＝a+b+c+d+d1。
35、在此基础上，当f/e比值的区间为(1-1.04):1，中f/h比值的区间为(100-500):1时，可在减少水分的同时，平衡极片性能，使其不本文档来自技高网
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【技术保护点】
1.一种锂电池吸水薄膜，其特征在于，为层状结构，依次为：第一绝缘层、亲水层、吸水层、储水层、透气不透水层、第二绝缘层；采用热封工艺组装；其中：
2.根据权利要求1所述的吸水薄膜，其特征在于：
3.根据权利要求1所述的吸水薄膜，其特征在于：
4.根据权利要求1所述的吸水薄膜，其特征在于，所述吸水材料层由二水氯化钙组成，所述装配车间的空气体积优选2m3；所述吸水隔层厚度优选1-3μm。
5.根据权利要求1所述的吸水薄膜，其特征在于：
6.根据权利要求1所述的吸水薄膜，其特征在于：
7.根据权利要求1所述的吸水薄膜，其特征在于：
8.根据权利要求1所述的吸水薄膜，其特征在于，所述热封工艺的参数为热封温度160-175℃，热封时间0.5-1.9s，热封压力0.23-0.38MPa；优选热封温度166℃，热封时间1.2s，热封压力0.35MPa。
9.一种锂离子电池，其特征在于，含有权利要求1所述锂电池吸水薄膜；所述锂电池吸水薄膜黏贴于卷芯表面，介于卷芯与锂电池铝壳之间。
10.根据权利要求9所述的锂电池，其特征在于，所述锂电池吸水薄膜的第一绝缘层一侧黏贴于卷芯，第二绝缘层一侧为锂电池铝壳。
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【技术特征摘要】
1.一种锂电池吸水薄膜，其特征在于，为层状结构，依次为：第一绝缘层、亲水层、吸水层、储水层、透气不透水层、第二绝缘层；采用热封工艺组装；其中：
2.根据权利要求1所述的吸水薄膜，其特征在于：
3.根据权利要求1所述的吸水薄膜，其特征在于：
4.根据权利要求1所述的吸水薄膜，其特征在于，所述吸水材料层由二水氯化钙组成，所述装配车间的空气体积优选2m3；所述吸水隔层厚度优选1-3μm。
5.根据权利要求1所述的吸水薄膜，其特征在于：
6.根据权利要求1所述的吸水薄膜，其特征在于：
【专利技术属性】
技术研发人员：李艳红，王盈来，蒋勤虚，相佳媛，陈相档，黄文，方玲，曹华燕，温舒婷，徐留扣，王磊，蒋岚，
申请(专利权)人：浙江南都电源动力股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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