[发明专利]安全型封装结构的长寿命锂电池

说明书

技术领域

本发明涉及一种锂电池技术，特别是安全型封装结构的长寿命锂电池。

技术背景

锂电池具有以下优点：

(1)电压高，单体电池的工作电压高达3.6～3.9V，是Ni-Cd、Ni-MH电池的3倍；

(2)比能量大；

(3)循环寿命长；

(4)安全性能好，无公害，无记忆效应；

(5)自放电小，室温下充满电的锂离子电池储存1个月后的自放电率为10％左右；

(6)可快速充放电；

(7)工作温度范围高，工作温度为-25℃～45℃，随着电解质和正极的改进，有望能扩宽到-40℃～70℃；

在我国大力发展清洁能源的政策鼓励下，作为风能、太阳能光伏电池配套利用的锂电池具有十分广阔的应用需求。

锂离子电池也存在着一定的缺点，如：

(1)电池成本较高；

(2)需要复杂的技术保护措施，否则影响使用寿命，其主要原因之一是，过充电使电解液分解，产生蒸汽，形成内部压力过高，是电池爆炸的主要原因，有的导致漏液造成电池报废，为了克服电池爆炸危险采用了软封装材料，通过软封装替代金属硬封装，即使电池内部形成蒸汽高压，软封装不会象金属硬封装那样应力集中释放导致爆炸，而是，当达到一定压力时，软材质即在某一封口处发生破裂，破裂后迅速泄压，避免爆炸的危险，但是软包装又出现了另外一个问题，即，软包装材料是有机高分子薄膜材料作为封装材料，通常由聚酰胺类聚合物薄膜，中间层铝薄，聚丙烯薄膜多层结构组成，其密封结构是聚丙烯薄膜，聚丙烯薄膜在受热时溶解融合成密封层，但是，电池电芯的密封导电电极引出段通常都是纯铜或其它金属导电材料，聚丙烯薄膜与密封导电电极金属结合处往往出现因电池充电放电发热引起热胀冷缩的应力变化破坏，因反复交变热胀冷缩的应力变化引起该密封结构失效，造成电池损坏，是软封装锂电池最突出的缺陷，也是现有锂电池使用寿命短而造成使用成本高的主要原因。

为了克服电池的密封导电电极引出处的密封缺陷，有的电池采用了专门粘接技术，实践中，对材质不同的金属与非金属之间的粘接一直是密封技术的难题，因为锂电池以醚类和酯类作为电解质载体溶剂，密封材料聚丙烯薄膜与铜箔电极接触进行粘接密封，粘接密封处不仅需要保证密封同时还需要耐受醚类和酯类溶剂。

现有的技术，锂电池的导电引出电极通常采用铜箔材料，铜箔和聚丙烯属于难粘材料，聚丙烯表面极性低，必须进行表面改性处理，使其表面的分子链上导人极性基团，提高材料的表面能和粗糙度，消除其表面的弱界面层，以提高难粘材料的粘附性能和粘接强度。另一方面，铜箔表面的污物必须清除，需要再辅以表面处理，有利于提高铜箔的耐腐蚀性和附着力，从而能更好地与聚丙烯薄膜进行粘接。铜箔和聚丙烯的粘接剂必须与铜箔和聚丙烯薄膜有很好的粘接外，还要有耐醚、酯类溶剂性能，对环境污染小的特点。铜箔的表面通过粗砂打磨，细砂磨打磨，然后用丙酮清洁，再用60℃恒温的NaOH，K₂S₂O₈溶液的氧化处理，然后，在室温条件下用KC_rO₄溶液的钝化，胶粘剂用环氧树脂、尼龙6、甲醛二异氰酸酯混合配方粘接。

上述工艺虽然较好的密封性能，但是，由于粘接的两种材质本身的物理化学特性差异，其温度交变的耐老化特性，在锂电池整体结构中仍然属于危险的薄弱环节，大量的早期失效的锂电池仍然是两种材质粘接处泄漏，导致锂离子吸潮失效，因此，改进封装结构是改良锂电池寿命的重要途径，尤其是电芯导电铜箔电极现有的封装工艺采用了许多污染环境的化学物质，在大量生产中，其环境影响不可忽视。

发明内容

本发明就是针对现有锂电池密封导电电极密封处密封失效的问题提供一种安全型封装结构的长寿命锂电池技术方案，并且，针对大量生产中环境影响的工艺提供一种清洁工艺技术方案。