一种软包电池用铝塑膜及软包电池的制作方法

1.本实用新型涉及新能源技术领域，具体涉及一种软包电池用铝塑膜及软包电池。


背景技术：

2.随着锂电行业的发展，对能量密度的追求越来越高，对成本的要求越来越高。为了降低成本，一方面可以提高材料的克容量，另一方面可以尽可能提高电芯的容量，减少其中非活性物质的质量占比，因此，软包电芯的容量由原来的几十安时到现在的一百安时以上。
3.在软包锂离子电池生产过程中，软包锂离子电池的外壳原料为具有可拉伸性铝塑膜，铝塑膜预先在冲型机上进行冲型，冲出可放置锂离子电池卷芯的腔体，冲压成型后铝塑膜冲坑四角铝箔层的安全厚度为25微米。然后将卷芯放入铝塑膜冲好的的腔体中，然后将膜壳对折成袋状，将对折的铝塑膜顶部对齐后放入夹具固定，然后进行顶部封装以形成电芯。
4.随着电芯容量越来越大，电芯厚度也随之增加，铝塑膜的冲坑深度越来越大，坑深由原来的6至8mm左右到10至14mm左右。一方面，由于铝塑膜能够承受的冲坑强度是一定的，随着冲坑深度增加，铝塑膜冲坑底部四角位置(受压受拉集中点)会发生破裂，即使未破裂，四角的铝箔层的厚度也会小于25微米，即小于安全厚度。另一方面，在铝塑膜的边缘处的加热密封过程中，内树脂层会发生熔融并结晶，在将折叠部进行折叠的过程中内树脂层可能发生破裂。这时，软包的金属层也会暴露于电池的内部，并与电解液之间发生副反应。当副反应发生时，电极的活性层就会机械地崩塌，水分可以由此渗入电池，使得电池的寿命迅速下降。


技术实现要素：

5.有鉴于此，本实用新型提供一种软包电池用铝塑膜及软包电池，能够有效提高软包电池的安全性能。
6.为解决上述技术问题，本实用新型采用以下技术方案：
7.根据本实用新型实施例的一种软包电池用铝塑膜，包括首尾相连的第一侧边、第二侧边、第三侧边以及第四侧边，其中，所述第一侧边与所述第三侧边相对设置，所述第二侧边与所述第四侧相对设置，所述铝塑膜为多层结构，包括：复合尼龙层、聚丙烯层，以及设置在所述复合尼龙层和所述聚丙烯层之间的铝箔层；
8.其中，所述铝箔层包括第一平坦区、和设置在所述第一平坦区两侧的两组第一加强区，两组所述第一加强区分别沿所述第一侧边和所述第三侧边所在方向分布，所述第一加强区内设有向背离所述聚丙烯层方向凸出的第一加强凸台；
9.所述聚丙烯层包括第二平坦区、和分别设置在所述第二平坦区两侧的两组第二加强区，两组所述第二加强区分别沿所述第二侧边和所述第四侧边所在方向分布，所述第二加强区内设有向背离所述铝箔层方向凸出的第二加强凸台。
10.通过在铝箔层的第一加强区内设置向背离聚丙烯层方向凸出的第一加强凸台，从
而提高了铝塑膜的抗冲压强度。
11.此外，通过在聚丙烯层的第二加强区内设置第二加强凸台，在冲压后可以保持强度，提高了铝塑膜的绝缘性能和封装强度。
12.在本实用新型的一个实施例中，铝箔层和聚丙烯层之间设有第一粘结层，并通过第一粘结层连接。
13.通过设置第一粘结层，可以牢固地连接铝箔层和聚丙烯层。
14.在本实用新型的一个实施例中，铝箔层和复合尼龙层之间设有第二粘结层，并通过第二粘结层连接。
15.通过设置第二粘结层，可以牢固地连接铝箔层和复合尼龙层。
16.在本实用新型的一个实施例中，铝箔层上的第一平坦区厚度为30-60微米。
17.通过在铝箔层上设置厚度较薄的第一平坦区，可以有效降低铝箔层的重量，进而降低电芯的重量。
18.在本实用新型的一个实施例中，第一加强区内的第一加强凸台厚度为35-80微米。
19.也就是说，第一加强凸台厚度大于第一平坦区厚度，可以避免在冲压后，铝塑膜冲坑四角位置发生破裂，提高了安全性能。
20.在本实用新型的一个实施例中，聚丙烯层上的第二平坦区厚度为40-120微米。
21.通过在聚丙烯层上设置厚度较薄的第二平坦区，可以有效降低聚丙烯层的重量，进而降低电芯的重量。
22.在本实用新型的一个实施例中，第二加强区内的第二加强凸台厚度为45-160微米。
23.也就是说，第二加强凸台厚度大于第二平坦区厚度，在冲压后，对聚丙烯层进行折叠拉伸时，可以避免聚丙烯层发生破裂，提高了安全性能。
24.在本实用新型的一个实施例中，复合尼龙层厚度为20-35微米。
25.在本实用新型的一个实施例中，第一粘结层和第二粘结层厚度为2-10微米。
26.第一粘结层和第二粘结层厚度小，可以有效降低电芯重量。
27.本实用新型还提供一种软包电池，包括上述实施例中任一项的软包电池用铝塑膜。
28.本实用新型的上述技术方案至少具有如下有益效果之一：
29.本实用新型的软包电池用铝塑膜，一方面，通过在铝箔层上设置第一加强凸台，提高了铝塑膜的抗冲压强度，在进行高冲坑深度冲压后，冲坑四角的铝塑膜不会发生破裂，且铝箔层厚度大于25微米。另一方面，通过在聚丙烯层上设置第二加强凸台，从而提高了铝塑膜的封装强度和绝缘性能，在进行高冲坑深度冲压并进行折叠后，聚丙烯层不会发生破裂，造成电池漏水，提高了安全性能。
附图说明
30.图1为一些实施例中铝塑膜的主视图；
31.图2为本实用新型实施例的软包电池用铝塑膜中铝箔层冲坑后的俯视图；
32.图3为本实用新型实施例的软包电池用铝塑膜的主视图；
33.图4为本实用新型实施例的软包电池用铝塑膜的侧视图；
34.图5为本实用新型实施例的软包电池用铝塑膜冲坑后的俯视图；
35.图6为本实用新型实施例的软包电池用铝塑膜冲坑后的主剖示意图；
36.图7为本实用新型实施例的软包电池用铝塑膜冲坑后的侧剖示意图。
37.附图标记：101、第一侧边；102、第二侧边102；103第三侧边；104、第四侧边；105、复合尼龙层；200、聚丙烯层；210、第二平坦区；220、第二加强区；230、第二加强凸台；300、铝箔层；310、第一平坦区；320、第一加强区；330、第一加强凸台。
具体实施方式
38.为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例的附图，对本实用新型实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本实用新型的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
39.除非另作定义，本实用新型中使用的技术术语或者科学术语应当为本实用新型所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本实用新型中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。同样，“一个”或者“一”等类似词语也不表示数量限制，而是表示存在至少一个。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也相应地改变。
40.为便于对本实用新型技术方案的理解，首先对本实用新型所要解决的技术问题进行说明。
41.参考图1，图1是一些实施例中铝塑膜的主视图。如图1所示，铝塑膜可分为三层结构，包括：复合尼龙层105、聚丙烯层200，以及设置在复合尼龙层和聚丙烯层之间的铝箔层300。各层之间平行设置。
42.结合图1所示的铝塑膜，由于铝塑膜的冲坑深度越来越大，坑深由原来的6-8mm增加至10-14mm。随着冲坑深度增加，铝塑膜冲坑四角位置(受压受拉集中点)会发生破裂，即使未破裂，冲坑四角铝箔层300的厚度也会小于25微米的安全厚度。此外，在铝塑膜的边缘处的加热密封过程中，聚丙烯层200(内树脂层)会发生熔融并结晶，在将折叠部进行折叠的过程中内树脂层可能发生破裂。这时，软包的铝箔层300(金属层)会暴露于电池的内部，并与电解液之间发生副反应。当副反应发生时，电极的活性层会发生崩塌，水分可以由此渗入电池，使得电池的寿命迅速下降。而如图1所示，在一些实施例中，会分别增加铝箔层300和聚丙烯层200的厚度，这种方法会导致电芯重量增加，降低了电芯的能量密度。
43.下面首先结合附图具体描述根据本实用新型实施例的一种软包电池用铝塑膜及软包电池。
44.参考图2，图2为本实用新型实施例的软包电池用铝塑膜中铝箔层冲坑后的俯视图。本实用新型实施例的软包电池用铝塑膜为具有四边形的结构，包括首尾相连的第一侧边101、第二侧边102、第三侧边103以及第四侧边104，第一侧边101与第三侧边103相对设置，第二侧边102与第四侧边104相对设置，且第一侧边分别与第二侧边和第四侧边相交，第三侧边分别与第二侧边和第四侧边相交。结合图3和图4，图3和图4分别为本实用新型实施
例的软包电池用铝塑膜的主视图和侧视图，软包电池结构为多层结构，包括：复合尼龙层105、聚丙烯层200，以及设置在复合尼龙层105和聚丙烯层200之间的铝箔层300。结合图2和图3，铝箔层300包括第一平坦区310、设置在第一平坦区310两侧并分别与第一侧边101和第三侧边103连接的两组第一加强区320，且两组第一加强区320的延伸方向分别与第一侧边101和第三侧边103所在方向相同。第一加强区320内设有向背离聚丙烯层200方向凸出的第一加强凸台330。结合图5，图5为本实用新型实施例的软包电池用铝塑膜的冲坑后的俯视图，聚丙烯层200包括第二平坦区210、设置在第二平坦区210两侧并分别与第二侧边102和第四侧边104连接的两组第二加强区220，且两组第二加强区220的延伸方向分别与第二侧边102和第四侧边104所在方向相同。第二加强区220内设有向背离铝箔层300方向凸出的第二加强凸台230。
45.参考图6，图6为本实用新型的软包电池用铝塑膜冲坑后的主剖示意图。结合图2和图6，所示，在高冲坑深度(10-14毫米)时，第一加强区320内的第一加强凸台330位于铝塑膜冲坑的四个角部。由于第一加强凸台330向背离聚丙烯层200方向凸出，因此厚度高，抗冲压强度高，可以避免铝塑膜冲坑四角位置发生破裂。同时由于第一加强凸台330厚度高，可以降低冲坑时第一平坦区310受到的拉力，从而降低第一平坦区310的形变，进而提高第一平坦区310的抗拉抗压强度。由此，本实用新型的软包电池用铝塑膜通过在铝箔层300上第一平坦区310的两侧分别设置两组第一加强区320，并在第一加强区320内设置第一加强凸台330，从而提高了铝塑膜的抗冲压强度，可以避免铝塑膜冲坑四角位置发生破裂，同时保证第一平坦区310抗拉抗压强度，有效保证了电芯的长期安全性能。
46.此外，参考图4和图7，图4为本实用新型的软包电池用铝塑膜的侧视图，图7为本实用新型的软包电池用铝塑膜的冲坑后的侧剖示意图。在高冲坑深度(10-14毫米)时，第二加强区220内的第二加强凸台230位于铝塑膜冲坑的折叠部的侧封边位置。由于第二加强区220内的第二加强凸台230向背离铝箔层300方向凸出，因此厚度高，抗拉伸性能强，折叠后拉伸效应对第二加强凸台230的影响小，可以避免聚丙烯层200因拉伸而破裂，从而提高了铝塑膜的绝缘性能，提高了电芯的安全性能。同时，由于第二加强凸台230厚度高，侧封边位置的第二加强凸台230可以提高侧封的封装强度，进一步提高了电芯的长期安全性能。
47.在本实用新型的一个实施例中，铝箔层300和聚丙烯层200之间设有第一粘结层，并通过第一粘结层连接。通过设置第一粘结层，可以牢固地连接铝箔层300和聚丙烯层200，并提高电芯的绝缘性能。
48.在本实用新型的一个实施例中，铝箔层300和复合尼龙层105之间设有第二粘结层，并通过第二粘结层连接。通过设置第二粘结层，可以牢固地连接铝箔层300和复合尼龙层105，并提高电芯的绝缘性能。
49.在本实用新型的一个实施例中，铝箔层300上的第一平坦区310厚度为30-60微米，第一加强区320内的第一加强凸台330厚度为35-80微米。例如，第一平坦区310的厚度可以是30微米、35微米、40微米、45微米、50微米、55微米、60微米等。第一加强凸台330的厚度可以是35微米、40微米、45微米、50微米、55微米、60微米、65微米、70微米、75微米、80微米等。
50.具体来说，第一加强凸台330的厚度大于第一平坦区310的厚度，可以根据第一平坦区310厚度选择相应的第一加强凸台330的厚度。通过在铝箔层300上设置厚度较薄的第一平坦区310，一方面可以有效降低铝箔层300的重量，进而降低电芯的重量。另一方面，可
以增加铝塑膜冲坑的容积，从而可以提高电芯的能量密度。同时，由于第一加强凸台330厚度大于第一平坦区310厚度，可以避免在冲压后，铝塑膜冲坑四角位置发生破裂，提高了安全性能。
51.在本实用新型的一个实施例中，聚丙烯层200上的第二平坦区210厚度为40-120微米，第二加强区220内的第二加强凸台230厚度为45-160微米。例如，第二平坦区210的厚度可以是40微米、60微米、80微米、100微米、120微米等。第二加强凸台230的厚度可以是45微米、50微米、60微米、70微米、80微米、90微米、100微米、110微米、120微米、130微米、140微米、150微米、160微米等。
52.具体来说，第二加强凸台230的厚度大于第二平坦区210的厚度，可以根据第二平坦区210厚度选择相应的第二加强凸台230的厚度。通过在铝箔层300上设置厚度较薄的第二平坦区210，一方面可以有效降低聚丙烯层200的重量，进而降低电芯的重量。另一方面，可以增加铝塑膜冲坑的容积，从而可以提高电芯的能量密度。同时，由于第二加强凸台230厚度大于第二平坦区210厚度，可以避免在冲压后进行折叠时，聚丙烯层200发生破裂，提高了安全性能。
53.在本实用新型的一个实施例中，复合尼龙层105厚度为20-35微米。例如，复合尼龙层105的厚度可以是20微米、25微米、30微米、35微米等。
54.在本实用新型的实施例中，复合尼龙层105可以包括尼龙和涤纶树脂或只包括尼龙。复合尼龙机械强度高，任性好，有较高的抗拉和抗压强度，可以有效避免发生破裂，提高了电芯的安全性能。
55.在本实用新型的一个实施例中，第一粘结层和第二粘结层厚度为2-10微米。例如，第一粘结层和第二粘结层厚度可以是2微米、3微米、4微米、6微米、8微米、10微米等。第一粘结层和第二粘结层厚度小，重量低，从而可以有效降低电芯重量。
56.下面，通过具体实施例具体描述本实用新型的软包电池用铝塑膜。
57.实施例1
58.本实用新型实施例的一种软包电池用铝塑膜中，复合尼龙层105的厚度为25微米，铝箔层300上的第一平坦区310厚度为40微米，第一加强凸台330厚度为55微米，聚丙烯层200上的第二平坦区210厚度为80微米，第二加强凸台230厚度为100微米，第一粘结层和第二粘结层的厚度为3微米。对上述铝塑膜进行冲坑，冲坑深度为10.1毫米，并测量冲坑四角位置的铝箔层300厚度，然后将冲坑后的铝塑膜放入卷芯，折叠封装后制备成电芯，并测试封装后的封装拉力及绝缘阻值。
59.对比例1
60.对比例1的软包电池用铝塑膜中，复合尼龙层105的厚度为25微米，铝箔层300厚度为40微米，聚丙烯层200厚度为80微米，第一粘结层和第二粘结层的厚度为3微米。对上述铝塑膜进行冲坑，冲坑深度为8.4毫米，并测量冲坑四角位置的铝箔层300厚度，然后将冲坑后的铝塑膜放入卷芯，折叠封装后制备成电芯，并测试封装后的封装拉力及绝缘阻值。
61.实施例2
62.本实用新型实施例的一种软包电池用铝塑膜中，复合尼龙层105的厚度为30微米，铝箔层300上的第一平坦区310厚度为30微米，第一加强凸台330厚度为40微米，聚丙烯层200上的第二平坦区210厚度为60微米，第二加强凸台230厚度为70微米，第一粘结层和第二
粘结层的厚度为3微米。对上述铝塑膜进行冲坑，冲坑深度为5.3毫米，并测量冲坑四角位置的铝箔层300厚度，然后将冲坑后的铝塑膜放入卷芯，折叠封装后制备成电芯，并测试封装后的封装拉力及绝缘阻值。
63.对比例2
64.对比例2的软包电池用铝塑膜中，复合尼龙层105的厚度为30微米，铝箔层300厚度为30微米，聚丙烯层200厚度为60微米，第一粘结层和第二粘结层的厚度为3微米。对上述铝塑膜进行冲坑，冲坑深度为4.8毫米，并测量冲坑四角位置的铝箔层300厚度，然后将冲坑后的铝塑膜放入卷芯，折叠封装后制备成电芯，并测试封装后的封装拉力及绝缘阻值。
65.实施例3
66.本实用新型实施例的一种软包电池用铝塑膜中，复合尼龙层105的厚度为35微米，铝箔层300上的第一平坦区310厚度为45微米，第一加强凸台330厚度为60微米，聚丙烯层200上的第二平坦区210厚度为100微米，第二加强凸台230厚度为130微米，第一粘结层和第二粘结层的厚度为4微米。对上述铝塑膜进行冲坑，冲坑深度为11.5毫米，并测量冲坑四角位置的铝箔层300厚度，然后将冲坑后的铝塑膜放入卷芯，折叠封装后制备成电芯，并测试封装后的封装拉力及绝缘阻值。
67.对比例3
68.对比例3的软包电池用铝塑膜中，复合尼龙层105的厚度为35微米，铝箔层300厚度为45微米，聚丙烯层200厚度为100微米，第一粘结层和第二粘结层的厚度为4微米。对上述铝塑膜进行冲坑，冲坑深度为8.9毫米，并测量冲坑四角位置的铝箔层300厚度，然后将冲坑后的铝塑膜放入卷芯，折叠封装后制备成电芯，并测试封装后的封装拉力及绝缘阻值。
69.表1冲坑深度与铝箔层厚度对比结果
[0070] 实施例1实施例2实施例3对比例1对比例2对比例3冲坑深度10.1mm5.3mm11.5mm8.4mm4.8mm8.9mm铝箔层厚度27μm26μm28μm25μm24μm25μm
[0071]
参考表1，对比例中，冲坑深度分别为8.4毫米、4.8毫米和8.9毫米，均为低冲坑深度，冲坑四角的铝箔层厚度分别为25微米、24微米和25微米，均小于或等于安全厚度。相比于此，本实用新型实施例的软包电池用铝塑膜在铝箔层上设置第一加强凸台后，当冲坑深度均为高冲坑深度，即分别为10.1毫米、5.3毫米和11.5毫米时，冲坑四角的铝箔层厚度分别为27微米、26微米和28微米，均大于安全厚度，即大于25微米，显然提高了铝塑膜的抗冲压强度，避免了铝塑膜发生破裂。
[0072]
表2封装拉力与绝缘阻值对比结果
[0073][0074]
参考表2，对比例中封装后的封装拉力平均值分别为137牛、98牛和148牛，绝缘阻值分别为985欧姆、798欧姆和1156欧姆。相比于此，本实用新型实施例的软包电池用铝塑膜封装后的封装拉力平均值分别为149牛、118牛和171牛，绝缘阻值分别为1134欧姆、879欧姆和1543欧姆，均显著优于各对比例。提高了铝塑膜的封装强度和绝缘性能，在进行高冲坑深
度冲压并进行折叠后，聚丙烯层不会发生破裂，造成电池漏水，提高了安全性能。
[0075]
本实用新型还提供一种软包电池，包括上述实施例中任一项的软包电池用铝塑膜。此处不再赘述。
[0076]
以上是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

技术特征：
1.一种软包电池用铝塑膜，其特征在于，包括首尾相连的第一侧边、第二侧边、第三侧边以及第四侧边，其中，所述第一侧边与所述第三侧边相对设置，所述第二侧边与所述第四侧相对设置，所述铝塑膜为多层结构，包括：复合尼龙层、聚丙烯层，以及设置在所述复合尼龙层和所述聚丙烯层之间的铝箔层；其中，所述铝箔层包括第一平坦区、和设置在所述第一平坦区两侧的两组第一加强区，两组所述第一加强区分别沿所述第一侧边和所述第三侧边所在方向分布，所述第一加强区内设有向背离所述聚丙烯层方向凸出的第一加强凸台；所述聚丙烯层包括第二平坦区、和分别设置在所述第二平坦区两侧的两组第二加强区，两组所述第二加强区分别沿所述第二侧边和所述第四侧边所在方向分布，所述第二加强区内设有向背离所述铝箔层方向凸出的第二加强凸台。2.根据权利要求1所述的软包电池用铝塑膜，其特征在于，所述铝箔层和所述聚丙烯层之间设有第一粘结层，并通过所述第一粘结层连接。3.根据权利要求2所述的软包电池用铝塑膜，其特征在于，所述铝箔层和所述复合尼龙层之间设有第二粘结层，并通过所述第二粘结层连接。4.根据权利要求1所述的软包电池用铝塑膜，其特征在于，所述铝箔层上的所述第一平坦区厚度为30-60微米。5.根据权利要求4所述的软包电池用铝塑膜，其特征在于，所述第一加强区内的所述第一加强凸台厚度为35-80微米。6.根据权利要求1所述的软包电池用铝塑膜，其特征在于，所述聚丙烯层上的所述第二平坦区厚度为40-120微米。7.根据权利要求6所述的软包电池用铝塑膜，其特征在于，所述第二加强区内的所述第二加强凸台厚度为45-160微米。8.根据权利要求1所述的软包电池用铝塑膜，其特征在于，所述复合尼龙层厚度为20-35微米。9.根据权利要求3所述的软包电池用铝塑膜，其特征在于，所述第一粘结层和所述第二粘结层厚度为2-10微米。10.一种软包电池，其特征在于，包括如权利要求1-9任一项所述的软包电池用铝塑膜。

技术总结
本实用新型提供一种软包电池用铝塑膜及软包电池。其中，软包电池用铝塑膜包括：复合尼龙层、聚丙烯层，以及设置在所述复合尼龙层和所述聚丙烯层之间的铝箔层；其中，所述铝箔层包括第一平坦区和设置在所述第一平坦区两侧的第一加强区，所述第一加强区内设有向背离所述聚丙烯层方向凸出的第一加强凸台；所述聚丙烯层包括第二平坦区和设置在所述第二平坦区两侧的第二加强区，所述第二加强区内设有向背离所述铝箔层方向凸出的第二加强凸台。根据本实用新型的软包电池用铝塑膜及软包电池，一方面，通过在铝箔层上设置第一加强凸台，提高了铝塑膜的抗冲压强度。另一方面，通过在聚丙烯层上设置第二加强凸台，提高了铝塑膜的封装强度和绝缘性能。度和绝缘性能。度和绝缘性能。


技术研发人员：王健 徐志国 朱冠楠
受保护的技术使用者：上海轩邑新能源发展有限公司
技术研发日：2023.04.14
技术公布日：2023/7/23