[发明专利]一种内部具有复合绝缘层的电池及其制备方法

说明书

本发明公开了一种内部具有复合绝缘层的电池及其制备方法，属于锂离子电池技术领域，采用静电喷涂的方法对电池壳体内壁进行各向异性喷涂绝缘粉末涂料形成的绝缘层，电池壳体内壁的电池大面和侧面的绝缘层均为双层结构，电池壳体内壁的电池底面的绝缘层为双层结构，双层结构包括内层绝缘粉末涂料涂层和外层防腐蚀涂层；外层防腐蚀涂层采用PTFE乳液或PFA乳液涂覆。本发明通过电芯内部大面喷涂具有压缩性的绝缘涂层和防电解液腐蚀涂层，有效提升电芯可靠性，并且压缩性涂层可以有效吸收电芯在循环过程中产生的膨胀，提升电芯循环寿命；通过电芯内部底部喷涂高导热系数的绝缘涂层，增加电芯的散热能力，省去电芯内部底托板，提升电解液浸润电芯的能力。

技术领域

本发明属于锂离子电池技术领域，具体涉及一种内部具有复合绝缘层的电池及其制备方法。

背景技术

电池壳体通常采用带电的设计，以防止锂离子嵌入电池铝壳产生电化学腐蚀，进而造成电解液泄漏引起绝缘失效，由于绝大多数电池壳体均带电，为了保证电池安全，需要对电池壳体内部的裸电芯进行绝缘保护，以防止电池壳体发生电化学腐蚀。现有电芯内部绝缘方法均采用PET膜、PP膜等材质对进行电池壳体进行包覆，随着电芯尺寸的增加，裸电芯内部包膜过程较难控制，且完成包膜后需要与电池顶盖进行热熔，热熔过程中可能产生热熔拉丝，导致电池顶盖板与壳体激光焊接时产生漏光，激光漏光可能导致电芯内部结构损伤进而产生短路等安全隐患。并且PET膜、PP膜等内绝缘膜材质强度较差，容易被电芯生产过程中产生的超声焊渣和激光焊渣刺穿，由于裸电芯通常采用负极外包正极的形式，且电池壳体带整电，焊渣刺穿内绝缘膜后极易产生内短路等安全风险。并且通过电芯内部大面和底面喷涂不同种类的涂层，起到提升电芯可靠性、提升电芯循环寿命的作用。

现有技术公开了一种铝合金电池壳体表面复合绝缘层的制备方法，所述方法包括：(1)采用清洗剂对铝合金电池壳体表面进行清洗，以去除油污，完成对铝合金电池壳体表面的预处理；(2)在经步骤(1) 预处理后得到的铝合金电池壳体表面制备出微弧氧化陶瓷层；(3)将聚甲基苯基有机硅树脂与无水乙醇混合得到有机硅树脂喷涂液，利用有机硅树脂喷涂液对经步骤(2)得到的微弧氧化陶瓷层进行喷涂、固化处理，在铝合金电池壳体上制备出复合绝缘层。但是所述微弧氧化陶瓷层仅能在电池壳体外层使用，无法耐电解液腐蚀并且应用于电芯内部。

现有技术公开了一种绝缘层的喷涂方法及其在电池壳体中的用途，在电池组装前，采用静电粉末喷涂的方法，在电池壳体外表面形成绝缘层，所得绝缘层与电池壳体附着力良好，能够耐受长期高温高湿环境，解决了现有技术中绝缘层与电池壳体之间附着不可靠等问题，同时解决了绝缘层固化受限于电池内部电解液、隔膜等的耐受温度范围的问题；所述制备方法，具有可操作性强，适用于自动化生产的特点。但该种方法绝缘层表面仍需通过热熔接的方式包裹一层绝缘保护层，绝缘保护层材质为PET、PP或PC，无法应用于电池内部。

现有技术还公开了一种通过采用偶联剂对石墨烯及无机绝缘导热填料进行表面处理及改性，经多种分散方法如高压均质和/或超临界等将纳米颗粒导热填料的层间作用力消弱，解聚其团聚状态；将不同尺寸、不同形态的导热填料进行复配使用，可降低导热填料加入量，同时能更好的构建导热网络，提高材料的导热率，将电池的热量快速分散并将之导出电池内部；通过合理的组合配比及适应的制备方法可获得力学性能特别是抗冲击性能优越，具有高流动性、高导热、绝缘、阻燃等能够达到锂电池壳体要求的PP复合材料，但是该种壳体材料整体强度较差，复合材料涂层偏厚，导热性能差。

综上所述，为避免裸电芯与电池壳体、顶盖板在装配过程中，由于超声焊接焊渣、激光焊接焊接等问题造成的安全风险，需要对裸电芯进行绝缘处理。传统的PET、PI、PP等材质内绝缘膜虽具有一定的绝缘性能，但是该种绝缘膜的贴膜工艺操作复杂，且完成包膜后需要与电池顶盖进行热熔，热熔过程中可能产生热熔拉丝，导致电池顶盖板与壳体激光焊接时产生漏光，激光漏光可能导致电芯内部结构损伤进而产生短路等安全隐患。

发明内容