[发明专利]一种电池装置用外包装材料及电池

说明书

本发明公开了一种电池装置用外包装材料，包括基材层、粘结层、阻隔层、另一粘结层、热熔接层；所述粘结层设置在所述基材层和所述阻隔层之间；所述另一粘结层设置在所述阻隔层和所述热熔接层之间；所述阻隔层是由铝合金箔组成，所述铝合金箔是由单层或多层构成；所述铝合金箔其成分及其质量百分比包括Fe含量在1.2％以上，Mg含量在1％以上；经过退火处理后，Mg会大量从铝箔内析出，析出Mg量与析出AL量的比值在2‑4之间。通过添加1％‑2％的Mg，提高铝塑复合膜的耐电解液性，通过降低铝箔中Si含量和添加Sb含量，可以细化铝箔内部结晶，加深成型极限深度，从而解决现有铝塑膜冲深及耐电解液腐蚀性能差的问题。

技术领域

本发明涉及铝塑膜生产技术领域，尤其涉及一种电池装置用外包装材料及电池。

背景技术

目前锂离子电池主要分为方形、圆柱、软包三大类，其中方形和圆柱的外壳主要采用铝合金、不锈钢等硬壳，铝合金外壳可为纯铝，而软包的外壳则采用铝塑复合膜膜，极大地改善了硬装电池外形设计不灵活的问题。

铝塑复合膜的从外到内的构成依次是表层尼龙，外层胶水，铝箔，内层胶水和热封层。作为电池外包材料，要求铝塑膜具备高冲深和耐电解液腐蚀的性能，从而防止发生漏液等问题，保证电池使用寿命。

用于锂离子电池外包装用的铝塑复合膜中铝箔材料一般为热处理的8021或者8079系合金材料，厚度从20μm-100μm。锂离子电池用硬壳罐材一般使用未经热处理的3003或者3004系铝箔，厚度在100μm以上。

不同系列的铝箔材料，含有不同合金成分，使用用途也不同。8021材的AL合金成分比如下表所示：

表1 A8021材合金成分比

从上表可以看出现有的8021材合金特征是含有1.2％～1.7％的Fe，其次是含有0.15％以下的Si。由于铝土原料本身就是多种合金的混合物，与其说为了改善材料特性而添加Si，不如说是原料中必定会混入Si成分。但是如果在生产过程中对Si含量不进行管理控制的话，会影响铝箔的品质稳定性，所以Si的目标含有量通常控制在0.2％以下。

影响铝箔冲深性能的三个因素是拉伸强度、0.2％屈服点、及拉伸率。其中拉伸强度和拉伸率等机械性质与合金成分中Fe的析出状态有很大的关系。而Fe析出状态的影响因素之一就是铝箔中Si的含有量。在铝箔生产工序中，Si具有促进Fe析出的效果，进而与Fe、Al形成一种中间化合物，在退火时起到作为再结晶核的作用。虽然结晶核的起点粒径大小多为φ1μm左右，但最终形成的结晶粒径很小。

铝塑复合膜中使用热处理的8021或者8079系合金铝箔的原因之一是因为其含有一定量的Fe成分，伸缩性比其他铝箔大，有利于铝塑复合膜的冲深成型。在锂离子电池中，铝塑复合膜需要通过热封的方式把正、负极极耳、集流体、电解液等封装起来。电解液是由电解质LiPF₆和EC/DEC/DMC等作为溶剂组成。

由于热封不良、正负极极耳毛刺等原因，电解液会渗透到铝塑复合膜中，电解质中的锂离子会与铝塑复合膜中铝箔接触。同时，如果负极耳的毛刺部分与铝塑复合膜中铝箔接触，就会引起短路。铝塑复合膜中与电解质锂离子接触的铝箔就会发生腐蚀现象，形成Li-AL合金。由于Li-AL合金非常坚固，只要较小的冲击力度，就会发生锂离子电池外包装铝塑复合膜的穿破。如果发生这种情况，密封的电解液会从该贯通的孔中漏出，再溶解周边，这就是所谓的腐蚀漏液，会严重影响锂离子电池的安全性能。