高针刺安全性的锂离子软包电池及其制备方法与流程

本发明属于锂离子电池，具体涉及一种高针刺安全性的锂离子软包电池及其制备方法。

背景技术：

1、随着新能源汽车的蓬勃发展和市场份额的不断攀升，用户和市场对新能源汽车的续航里程的要求越来越高。锂离子电池按照外形主要分为圆柱电池、方形铝壳电池以及软包电池。其中，软包电池采用铝塑膜进行封装，具有更轻的重量，相较于同等容量的方壳电池，软包电池的能量密度比其高5％甚至更多。然而由于铝塑膜的强度较低，导致软包电池的抗金属异物穿刺能力较差，特别是高比能三元软包电池，对针刺安全性的要求更高。

2、专利cn109301099a公开了一种铝塑包装膜复合材料，以提高铝塑膜的热封性和抗电解液渗透性，避免气胀问题和气体渗透问题。其复合铝塑膜由较多聚合物组成，均与针刺安全性无关，热封层的组分用于解决热封不良问题，保护层的组分用于阻挡电解液。其发明多种聚合物与铝层复合在一起，针刺时张力较大，无法解决异物穿刺电池的问题。

3、专利cn216750088u公开了一种软包锂电池，两次铝塑膜封装的结构设计，用于降低因生产质量问题、铝塑膜质量问题或电池自身设计问题导致软包电池存在铝塑膜鼓胀破裂的安全隐患，第二层铝塑膜能再一次对电芯起到保护作用，但是铝塑膜的强度较低，即使两层也无法包裹针刺尖头，防止尖头刺破电池。

4、因此，软包电池的针刺安全性仍是亟需解决问题之一。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种高针刺安全性的锂离子软包电池，其可以防止钢针或其他金属异物刺破电池时与电池内部直接接触，从而大大提高软包电池的针刺安全性。

2、本发明还提供其制备方法，科学合理，适合大规模生产。

3、本发明所述的高针刺安全性的锂离子软包电池，包括锂离子软包电池，所述锂离子软包电池外部，由内向外，依次包覆绝缘膜、添加剂、二次封装铝塑膜。

4、所述的锂离子软包电池为化成后的锂离子软包电池。

5、所述的绝缘膜的材质为聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酰对苯二胺、超高分子量聚乙烯、纳米玻璃纤维等材料及其衍生物。

6、所述的绝缘膜的厚度为0.01m～3mm。

7、本发明所述的绝缘膜在夹层中处于可移动状态，当钢钉或其他金属异物刺入电池内部时，绝缘膜因自身具有较高的强度和韧性，可以阻止钢钉尖端刺破绝缘膜，然后绝缘膜被钢钉拉扯后包裹在钢钉表面，阻止钢钉与正极片和负极片直接接触，进而提高了电池的安全性。

8、所述的添加剂为磷系阻燃添加剂、氟系阻燃添加剂、溴系阻燃添加剂、氮系阻燃添加剂中液体状态阻燃剂的一种或几种组合。

9、优选的，所述的添加剂为磷酸三甲酯和六氟异丙基甲基醚质量比为(5～9):(1～5)的混合物，或磷酸三乙酯和有机硅氧烷质量比为1:(0.5～1.5)的混合物。

10、本发明所述的高针刺安全性的锂离子软包电池的制备方法，包括以下步骤：

11、锂离子软包电池的制备：将正极、负极、隔膜通过叠片或者卷绕的方式制作成电芯，将正极极耳和负极极耳采用超声焊的方式与电芯的正负极进行连接。然后装入铝塑膜中，注入电解液，电解液中不添加阻燃剂；将注液后的电池进行化成、气室裁切，完成软包电池的制备；

12、根据化成后的锂离子软包电池的形状对绝缘膜进行裁剪，预留极耳的位置，将锂离子软包电池包裹，使用二次封装铝塑膜进行封装，并将添加剂注入绝缘膜和二次封装铝塑膜之间的间隙中。

13、优选的，所述的绝缘膜对锂离子软包电池的包裹方法为：按照锂离子软包电池的形状对绝缘膜进行裁剪，预留极耳的位置，四周延长进行包裹，采用胶带固定。

14、优选的，所述的绝缘膜对锂离子软包电池的包裹方法还可以为：按照锂离子软包电池的形状将绝缘膜裁制成口袋样式的绝缘袋，绝缘袋底部不封口，顶部预留极耳的位置，套装在锂离子软包电池外，绝缘袋两侧间断式拼接。

15、所述的添加剂注入量为0.1～1g/ah。

16、与现有技术相比，本发明有益效果如下：

17、1)本发明通过在传统软包电池外部包裹绝缘膜，采用铝塑膜进行二次封装，并在内部加入阻燃添加剂，当钢针或其他金属异物刺破软包电池时，绝缘膜对钢针或其他金属异物进行包裹，同时阻燃添加剂填充于电池内部，对电池实施二级保护，阻止电池发生燃烧，从而大大提高软包电池的针刺安全性。

18、2)本发明所述绝缘膜材料具有高轻度，同时具有高延展性，绝缘膜可以挣脱拼接点包裹在钢针或其他金属异物上，阻止正极片和负极片通过钢针发生短路。

19、3)本发明将传统软包电池的电解液中的阻燃剂去除，阻燃剂虽然对提高电池的安全性能有一定的帮助，但是阻燃剂存在在电解液中会使得电池的电化学性能下降，本发明将阻燃剂添加至绝缘膜和二次封装铝塑膜之间，提高了电池的安全性的同时，也不对电池的电化学性能产生负面影响。

20、4)本申请采用磷酸三甲酯和六氟异丙基甲基醚质量比为(5～9):(1～5)的混合物，或磷酸三乙酯和有机硅氧烷质量比为1:(0.5～1.5)的混合物作为阻燃剂，大大提高了电池的阻燃性能。

技术特征：

1.一种高针刺安全性的锂离子软包电池，其特征在于，包括锂离子软包电池，所述锂离子软包电池外部，由内向外，依次包覆绝缘膜、添加剂、二次封装铝塑膜。

2.根据权利要求1所述的高针刺安全性的锂离子软包电池，其特征在于，所述的锂离子软包电池为化成后的锂离子软包电池。

3.根据权利要求1所述的高针刺安全性的锂离子软包电池，其特征在于，所述的绝缘膜的材质为聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酰对苯二胺、超高分子量聚乙烯、纳米玻璃纤维材料及其衍生物。

4.根据权利要求1所述的高针刺安全性的锂离子软包电池，其特征在于，所述的绝缘膜的厚度为0.01m～3mm。

5.根据权利要求1所述的高针刺安全性的锂离子软包电池，其特征在于，所述的添加剂为磷系阻燃添加剂、氟系阻燃添加剂、溴系阻燃添加剂、氮系阻燃添加剂中液体状态阻燃剂的一种或几种组合。

6.根据权利要求1所述的高针刺安全性的锂离子软包电池，其特征在于，所述的添加剂为磷酸三甲酯和六氟异丙基甲基醚质量比为(5～9):(1～5)的混合物，或磷酸三乙酯和有机硅氧烷质量比为1:(0.5～1.5)的混合物。

7.一种权利要求1～6任一所述的高针刺安全性的锂离子软包电池的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

8.根据权利要求7所述的高针刺安全性的锂离子软包电池的制备方法，其特征在于，所述的绝缘膜对锂离子软包电池的包裹方法为：按照锂离子软包电池的形状对绝缘膜进行裁剪，预留极耳的位置，四周延长进行包裹，采用胶带固定。

9.根据权利要求7所述的高针刺安全性的锂离子软包电池的制备方法，其特征在于，所述的绝缘膜对锂离子软包电池的包裹方法为：按照锂离子软包电池的形状将绝缘膜裁制成口袋样式的绝缘袋，绝缘袋底部不封口，顶部预留极耳的位置，套装在锂离子软包电池外，绝缘袋两侧间断式拼接。

10.根据权利要求7所述的高针刺安全性的锂离子软包电池的制备方法，其特征在于，所述的添加剂注入量为0.1～1g/ah。

技术总结本发明属于锂离子电池技术领域，具体涉及一种高针刺安全性的锂离子软包电池及其制备方法。包括锂离子软包电池，所述锂离子软包电池外部，由内向外，依次包覆绝缘膜、添加剂、二次封装铝塑膜。所述的绝缘膜的材质为聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酰对苯二胺、超高分子量聚乙烯、纳米玻璃纤维等材料及其衍生物。本发明通过在传统软包电池外部包裹绝缘膜，采用铝塑膜进行二次封装，并在内部加入阻燃添加剂，当钢针或其他金属异物刺破软包电池时，绝缘膜对钢针或其他金属异物进行包裹，同时阻燃添加剂填充于电池内部，对电池实施二级保护，阻止电池发生燃烧，从而大大提高软包电池的针刺安全性。技术研发人员：张志鹏,林双,赵艳红,吴涛,战祥连,单颖会,李振铎,徐艳,张兵,张传乐,董智鑫,刘洋,王超,宋国涛,王英建,宁帅,冯浩哲受保护的技术使用者：淄博火炬能源有限责任公司技术研发日：技术公布日：2024/7/29