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电池电芯内包装材料要求

电池电芯内包装技术是聚合物锂电池这一顶尖高新技术行业中的技术难题之一,到目前为止,国际上仍没有一家企业的该项目产品能够完全满足聚合物锂离子电池对该产品的综合技术要求。因此,聚合物锂电池电芯内包装成型材料不仅仅是聚合物锂离子电池的包装问题,而且是构成聚合物锂离子电池的一个不可缺少的重要组成部分。

锂离子电池

一、聚合物锂离子电池要求软包装材料的阻隔性(如水分、氧气)比普通铝塑复合膜的阻隔性高10000倍,如此高的阻隔性,已经超出了仪器的检测精度。

二、产品不能脱离包装而存在,包装的使用寿命与产品的库存及使用寿命同期。包装已成为产品的一个不可缺少的重要组成部分,产品的寿命周期,实际上就是包装逐渐失效的过程,没有包装,就没有产品,或者说包装失效,产品随之报废。

三、产品的使用过程(不断地充放电过程),是一个动态的电化学反应过程,软包装材料本身要能有效抵制内部电解液对它的溶胀、溶解、渗透、吸取及电化学反应。

四、电池内的电解液是由多种有机溶剂和遇水分能迅速产生强腐蚀性氢氟酸的锂盐存在。多种有机溶剂通常会溶胀,溶解、吸取软包装材料,尤其是它们是通用复合材料用胶粘剂的良好溶剂,会破坏复合层间粘结效果,改变电解液中各组份的浓度,进而影响电池的电性能。而强腐蚀性氢氟酸的存在,将严重腐蚀铝箔,使内膜与铝箔分离,进而把铝箔腐蚀穿孔,从而破坏了整个包装。

五、软包装材料内膜必须耐电池电芯周边毛刺的穿刺及高温和压力作用下热封时金属电极与软包装材料中铝箔的绝缘性。聚合物锂离子电池芯周边有铜网和铝网的毛刺,在抽真空收缩时,毛刺会猛刺内膜,可能会刺穿内膜直至铝箔,那么电芯内的氢氟酸将直通铝箔造成点状腐蚀,加速电化学腐蚀,改变电解液的组成,严重时将铝箔腐蚀穿而漏液,同时也会造成短路,导致电池报废。金属电极片厚度100u左右,在170℃左右的热封温度和3kg/cm2左右的压力下热封时,内膜中如果没有耐高温的绝缘层存在的话,金属电极常常被压到包装铝箔上,造成短路,使电池报废,成品率降低。

国内锂电池电芯内包装材料能达到的要求:

一、外观:不允许有针孔、异物、粘连、涂层不均匀、复合导间分离及明显损伤、气泡、皱纹、脏物等缺陷。

二、厚度:复合膜总厚度150u以内(成型),120u以内(非成型)。

三、阻隔性:

1、水蒸汽透过量<10-4g/m2穌.1atm2、氧气透过量<0.1cm3/m2穌.1atm四、冷冲压成型性;

、冷冲压深度为3-8mm

2、不允许分层、破裂、针孔漏光3、形状保持性,变形度a<50五、热封强度:内膜被电解液浸泡渗透到三封口(在大约12天)时,封口强度>40u/15mm。

六、水泡性能:成品电池放在常温水冲浸泡二十天封口严密,不产生鼓气现

七、电绝缘性:热封极片电阻率>1×107s2.m-1;电极与复合膜铝箔间的电阻率

八、内膜耐穿刺性能:内膜能经受电芯周边毛刺穿刺及热封时金属电极不与膜中间AL箔短路。

成品点状腐蚀率和短路率<1%0。

九、耐电解液稳定性:电解液会溶胀、溶解吸取内层复合膜,特别是膜层间胶粘剂或粘结树脂,其中产生的HF会腐蚀复合膜中间的AL箔,造成AL箔与内膜的分离,从而产生漏液或气胀,使电池报废。三封口时,AL箔以内各层间剥离强度>2.5N/15mm,从而保证封口的严密牢固性。

十、电性能:电性能指标正在进一步的摸索探讨之中,生产厂家暂时保密,不愿详细透露。电性能的实质是包装膜对电池充放率的影响,这种影响包括电绝缘性,对电解液组分平衡性影响,复合膜特别是AL箔以内膜被电解液浸泡后的电绝缘性等等。

十一、其它:膜的厚度偏差、尺寸偏差、热封耐折剥离、原膜层间初始剥离强度,断裂强度(>100N)、断裂伸长率(>35%)等。

总之:该膜所要求的指标很多,其中最重要的指标也是与普通复合膜不同的地方是①极高的阻隔性;②良好的冷冲压成型性;③耐穿刺性;④耐电解液稳定性;⑤电性能(包括绝缘性)。

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