[发明专利]二次电池用袋外饰材料及包含它的袋形二次电池

说明书

技术领域

本发明涉及二次电池用袋外饰材料及包含它的袋形二次电池，具体地，涉及用于在充放电过程中防止因袋外饰材料的腐蚀而使水分渗透，导致电池性能降低的由内部树脂层/中间树脂层/外部树脂层构成的多层袋外饰材料及包含它的袋形二次电池。

背景技术

最近，随着实现电子设备的小型化及轻量化，实现了便携式小型电子设备的常用化，对作为它们的电源的锂二次电池的需求正急剧增加。锂二次电池使用有机电解液，从而与以往使用碱水溶液的电池相比，呈现出两倍以上的高的放电电压和高的能量密度。

锂二次电池使用能够嵌入及脱嵌锂离子的物质作为负极及正极，且通过在上述正极和负极之间填充电解液来制造。并且，锂二次电池借助锂离子向上述正极及负极嵌入或从上述正极及负极脱嵌时的氧化、还原反应来生成电能。

根据电解液的种类，锂二次电池可分为使用液体电解液的锂二次电池和使用聚合物固体电解液的锂离子聚合物电池。并且，根据聚合物固体电解液的种类，锂离子聚合物电池可分为完全未含有电解液的完全固体型锂离子聚合物电池和使用含有电解液的凝胶型聚合物电解液的锂离子聚合物电池。

在使用上述液体电解液的锂离子电池的情况下，通常对圆筒或方形的金属罐容器实施焊接密封来使用。在方形锂二次电池的情况下，有利于从外部冲击中保护电极组件，且注液工序便捷，相反，但由于形态被固定，因而在减少体积方面存在困难。因此，在将其作为电源的电器产品的情况下，具有设计上受限的缺点。并且，由于在安全性方面放出气体或液体的效果(vent)并不顺畅，导致内部热及气体积累，因而爆炸的危险性变大，且由于无法有效地放出内部的热，因而具有引发过热引起的电池退化的时间变短的缺点。

为了改善这种缺点，最近开发出了将正极(cathode)、负极(anode)及隔膜层叠并卷绕而成的电极组件放入由膜制成的袋形外饰材料，并在进行密封之后，注入电解液来制造的袋形二次电池。

如图1所示，上述袋形外饰材料依次包括：内部层a，具有热粘结性，起到密封材料的作用；金属层b，维持机械强度，并起到水分和氧的阻隔层作用；以及外部层c，起到保护层的作用。此时，上述内部层a成为作为聚烯烃类树脂层普遍使用的流延聚丙烯层(Casted Polypropylene；CPP)11及PPa层13层叠的多层膜结构，上述金属层b由铝层(Al/Aluminum Layer)15构成，上述外部层c成为聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)17及尼龙层(19)层叠的多层膜结构。

在袋形二次电池的情况下，在形态及大小方面没有限制，且便于通过热熔敷来实现组装，并且，当发生异常举动时，能够容易实现排出气体或液体的效果，因而具有安全性高的优点。因此，尤其适合制作薄厚度的电池。

但与方形不同，由于袋形二次电池的外饰材料使用软质的袋作为容器，因而具有物理强度、机械强度弱，密封的可靠性低的缺点。

例如，使用于上述袋形二次电池的电解液包含六氟磷酸锂盐(LiPF₆)，而上述六氟磷酸锂盐在充放电过程中分解为Li和PF₆，在电解质内提供锂离子，从而利用于增加锂离子的扩散速度。但由于上述六氟磷酸锂盐的亲水性非常好，因而与空气中所包含的相对湿度数％的水分(H₂O)发生反应，并与叫作LiOH的氢氧化锂一同生成基于PF₆中的一个F原子和H⁺的反应的氢氟酸(HF)气体。上述氢氟酸气体成为增加袋的厚度甚至引发爆炸的原因。

进而，当成形包装材料时，因内部的压力而使内部树脂层a受损，使得金属层b露出，并与溶解于电解液内的锂盐的离子(23)发生反应，并在金属层b的表面形成有锂-铝合金25。以这种方式形成的锂-铝合金25与渗透的水分27发生反应，形成氢氟酸气体及微细孔隙，使袋外饰材料更加弱化。其结果，水分能够容易地向被弱化的袋的内部渗透，并增加HF气体，从而在强酸气氛下，使Li-Al合金的溶出更加深化，因而使孔隙的大小逐渐增加29。这最终引发袋外饰材料的腐蚀，从而引起电解液的泄漏(参照图2)。

发明内容

发明要解决的技术问题

在本发明中，为了提高锂二次电池的电性能，提供能够在充放电过程中防止袋外饰材料的腐蚀的新结构的多层袋外饰材料及包含它的袋形二次电池。

解决技术问题的手段

具体地，本发明的一实例提供的袋外饰材料，是锂二次电池的袋外饰材料，

上述袋外饰材料由内部树脂层、中间树脂层及外部树脂层层叠而成。