[发明专利]电池封装及其制造方法

说明书

技术领域

本公开涉及电池封装材料及其制造方法。更具体而言，本公开涉及可用作电池如锂二次电池或便携式蓄电池用外部封装材料的、具有阻燃性的电池封装材料，以及制造它的方法。

相关技术描述

一般地，包括二次电池如锂离子电池或锂聚合物电池或便携式蓄电池的多种电池可能因为内部短路、外部短路或过度充电/放电而经受快速的电压升高，从而导致电池过热。

为了防止上述问题，可以将电池与安全装置如正温度系数(PTC)装置、热熔丝或保护电路电连接。当电池经受快速的电压或温度升高时，这类安全装置中断电路，以保护电池免于过热。

同时，电池可以以所谓的内填充电池(其包括被铝材料或镀镍的铁所围绕的电池)的形式提供。

此外，也可以通过将电池与保护电路进行组装并随后将电池与保护电路一起在模中进行模制而提供具有耐冲击性的保护电路。

发明内容

甚至当电池配有能够防止电池受损的安全装置或保护封装时，电池仍然具有因内部或外部因素(包括电池短路或由于快速的电压升高导致的过热)引起的爆炸或起火的问题。因此，需要提供具有阻燃性的电池以通过自熄功能防止由电池起火引起的事故或使其最小化。本公开旨在提供一种具有阻燃性的电池，且同时不增加电池体积或影响电池运行。

在一个方面中，提供一种具有一个或更多个层的层状结构的电池封装材料，其中至少一个层包含阻燃剂、阻燃剂的涂层或两者。

具体实施方式

一般地，电池包括具有阴极、阳极、隔离器、电解质等的裸电池，并且裸电池的外部可以用封装材料(也称为电池封装材料)进行封装。

在本公开的一些实施方案中，将阻燃剂引入形成围绕电池外部的封装材料的至少一层中，或者在这些层中的至少一层上形成阻燃剂的涂层，而不使用将单独的阻燃剂膜引入裸电池中或向电解质添加阻燃剂的方法。这样，可以提供具有阻燃性的电池而不影响电池体积或电池运行。

在一些实施方案中，电池封装材料可以包括由合成树脂形成的最外层、在最外层的底面上形成的阻挡层和在阻挡层的底面上形成的作为最内层的密封层。

可以在最外层和阻挡层之间形成粘合剂层，并且在阻挡层和密封层之间可以进一步形成熔融挤出树脂层。

在一些实施方案中，可以将阻燃剂引入选自最外层、阻挡层、熔融挤出树脂层和密封层中的至少一层中。此外，可以在上述层中的至少其一上形成阻燃剂的涂层。另外，可以将阻燃剂引入上述层中的至少其一中，并且可以在上述层中的至少其一上形成阻燃剂的涂层。

这种阻燃剂的引入可以通过向相应的层添加阻燃剂作为添加剂来实施。或者，当相应的层包括塑料树脂时，这种引入可以通过将阻燃剂化学性地结合到塑料树脂结构上来实施。

此外，在实施这种引入时，就阻燃性而言，尤其可以将阻燃剂引入熔融挤出树脂层和/或密封层中。

密封层或熔融挤出树脂层一般由合成树脂形成，并且存在于电池封装材料的内部。因此，就阻燃性而言，将阻燃剂引入这些层中是有利的。此外，将阻燃剂引入这些层中可以中断来自裸电池侧的燃烧。而且，因为没有额外的涂层或层合操作，所以可以节省制造成本。

在形成阻燃剂的涂层时，就阻燃性而言，尤其可以将涂层形成在最外层上。最外层一般由合成树脂形成并且存在于最外部。在最外层上形成的阻燃剂的涂层可以中断来自外部的燃烧。

例如，阻燃剂的涂层可以通过提供用于阻燃剂涂层的组合物并将其施用来形成。

用于阻燃剂涂层的组合物的一个非限制实例包含粘合剂、阻燃剂、增滑剂和溶剂。

粘合剂可用于增加阻燃剂的涂层与最外层的粘合。粘合剂的非限制实例包括丙烯酸烷基酯单体与功能性单体的共聚物，例如基于丙烯酸或尿烷的聚合物。

溶剂的非限制实例包括有机溶剂，例如乙二醇(EA)、甲苯、甲乙酮(MEK)等。

作为阻燃剂，可以使用任意常规的阻燃剂，而不做具体限制。阻燃剂可以与在最外层、密封层和熔融挤出树脂层中的每个层中所用的树脂相容，并且不可对每个层的粘合性质产生不利影响。此外，阻燃剂不影响成品的机械性质，特别是在燃烧后产生低的发烟程度和有毒气体产生程度。

可用于本发明的阻燃剂的非限制性实例包括有机阻燃剂，例如基于磷、卤素或三聚氰胺的阻燃剂，或者无机阻燃剂，例如氢氧化铝、基于锑的阻燃剂或氢氧化镁。

基于卤素的阻燃剂一般通过使气相中产生的自由基稳定化来提供阻燃性。