CN102496686A

CN102496686A - 便携设备用电源及其锂离子电池及锂离子电池包装壳

Info

Publication number: CN102496686A
Application number: CN2011104389636A
Authority: CN
Inventors: 陈杰; 陶涛; 王涛
Original assignee: Ningde Amperex Technology Ltd; Dongguan Amperex Technology Ltd
Current assignee: Ningde Amperex Technology Ltd; Dongguan Amperex Technology Ltd
Priority date: 2011-12-26
Filing date: 2011-12-26
Publication date: 2012-06-13

Abstract

本发明属于锂离子电池技术领域，特别涉及一种锂离子电池包装壳，所述包装壳为两层结构，外层为真空镀金属层，内层为塑料结构层。相对于现有技术，本发明锂离子电池包装壳具有高强度、又轻又薄且不易漏液的特点，并可以满足各种便携设备对电池形状的特殊要求。同时，外层的真空镀金属层还可以直接作为便携设备的外壳，无需额外处理，节省生产成本。此外，本发明还公开了包含该包装壳的锂离子电池，以及采用该锂离子电池的便携设备用电源。

Description

便携设备用电源及其锂离子电池及锂离子电池包装壳

技术领域

本发明属于锂离子电池技术领域，特别涉及一种锂离子电池包装壳及包含该包装壳的锂离子电池，以及采用该锂离子电池的便携设备用电源。

背景技术

目前锂离子电池作为便携式电子产品的电源被广泛应用，通常，为了使设备能够做得更薄，也为了使设备外观更加美观，越来越多的便携设备选择采用内置式锂离子电池。

现有的内置式锂离子电池一般采用铝塑薄膜作为外包装袋，铝塑薄膜一般是三层层压膜，其结构由内到外分别是聚丙烯(PP)层、作为金属层的铝层和尼龙层，层与层之间通过粘接剂连接。由于铝塑薄膜本身的硬度不够，因此通常会在封装好的软包装锂离子电池外再裹上一层包装壳进行保护，然后采用粘接剂将电池粘接在便携设备电源用空槽内，这样做的缺点是包装壳占用了一定厚度和重量，对于锂离子电池向更轻更薄的方向发展造成一定的阻碍，同时电池更换时，需要用小刀等工具刮掉电池和空槽之间的粘接剂，费时费力，很不方便。

为了增强外包装袋的硬度，人们尝试采用不锈钢代替铝塑薄膜中的铝层。但是，这种结构的外包装袋密封性能并不好，有时会在PP层和不锈钢层之间发生电解液的渗漏，从而影响电池外观和循环使用寿命。

有鉴于此，却有必要提供一种具有高强度、又轻又薄且不易漏液的锂离子电池包装壳及包含该包装壳的锂离子电池，以及包含该锂离子电池的便携设备用电源。

发明内容

本发明目的之一在于：针对现有技术的不足，而提供具有高强度、又轻又薄且不易漏液的锂离子电池包装壳。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种锂离子电池包装壳，所述包装壳为两层结构，外层为真空镀金属层，内层为塑料结构层。真空镀金属层起到防水的作用，塑料结构层具有较强的硬度，起到支撑的作用，真空镀金属层通过真空喷镀的方式设于塑料结构层上，而不是通过粘接剂粘接在一起，因此密封性能较好，同时处理工艺简单。而且，塑料结构层和真空镀金属层质量较轻，采用注射成型的方法还可以对其厚度和形状进行调控，因此可以在一定程度上减小电池的重量和厚度，并可以满足各种便携设备对电池形状的特殊要求。同时，外层的真空镀金属层还可以直接作为便携设备的外壳，无需额外处理，节省生产成本。

作为本发明锂离子电池包装壳的一种改进，所述真空镀金属层为真空镀铝层或真空镀锡层，这两种金属镀层可以起到很好的防水作用。

作为本发明锂离子电池包装壳的一种改进，所述塑料结构层为聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)层、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)层或聚苯脂(PHB)层。这几种材料具有耐热性能较好、力学性能好、拉伸强度高、加工性能好、成型周期快、防水性优良和气密性良好的特点，可以起到较好的支撑作用，并能防止电解液的渗漏，保证电池的外观。

作为本发明锂离子电池包装壳的一种改进，所述真空镀金属层的厚度为5-20μm。真空镀金属层的厚度小于1μm，则防水作用不佳，真空镀金属层的厚度大于20μm，则会影响电池的能量密度。

作为本发明锂离子电池包装壳的一种改进，所述真空镀金属层的厚度为7-12μm。

作为本发明锂离子电池包装壳的一种改进，所述塑料结构层的厚度为30-200μm。塑料结构层的厚度小于10μm，则机械强度不够，容易受损，塑料结构层的厚度大于200μm，则会影响电池的能量密度。

作为本发明锂离子电池包装壳的一种改进，所述塑料结构层的厚度为50-100μm。

本发明的另一个目的在于提供一种锂离子电池，包括电芯和包装壳，所述包装壳为上述段落所述的锂离子电池包装壳。采用本发明的锂离子电池包装壳，无需在电池外围再裹一层外包装即可具有较大的硬度，而且质量轻，厚度和形状可控，可以节省电池体积和重量，并满足便携设备对电池的多元化要求。

本发明的再一个目的在于提供一种便携设备用电源，包括锂离子电池，电路板以及机械卡扣，锂离子电池和电路板通过焊接连接，机械卡扣卡在所述锂离子电池的四周，所述的锂离子电池为上述段落所述的锂离子电池。

相对于现有技术，本发明的锂离子电池使用高强度的包装材料，厚度薄，机械硬度大，耐热性能较好，拉伸强度高，加工性能好，防水性、气密性性能优良，且处理工艺简单，成本降低。而且采用注射成型的方法还可以对其厚度和形状进行调控，以满足便携设备对电池形状的多元化要求。在锂离子电池周围辅以电路板以及机械卡扣，无需通过粘接剂的粘接作用，即可作为便携式电子产品的电源安装在电池槽内，同时也可以当作机械包装壳。更换时，只需取下卡扣，即可方便的取出电池，更换更为容易。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式，对发明及其有益技术效果进行进一步详细说明，其中：

图1为本发明锂离子电池包装壳的剖面图；

图2为本发明锂离子电池的剖面图；

图3为本发明便携设备用电源的剖面图。

具体实施方式

下面结合实施例和说明书附图，对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。

锂离子电池包装壳的结构示于图1，包装壳为两层结构，外层为真空镀金属层11，内层为塑料结构层12。

包含该包装壳的锂离子电池的结构示于图2，包括电芯2和用于封装电芯的包装壳1，实际操作时，先用塑料结构层12包裹电芯2，密封后，再在塑料结构层12的表面进行真空镀金属，得到真空镀金属层11。

包含该锂离子电池的便携设备用电源的结构示于图3，包括锂离子电池01，电路板3以及机械卡扣4，锂离子电池01和电路板3通过焊接连接，机械卡扣4卡在所述锂离子电池01的四周。实际操作时，将封装好的表面镀有真空镀金属层11的锂离子电池01的极耳部分与电路板3焊接，然后在锂离子电池01的四周卡上机械卡扣4即可。

实施例1

塑料结构层12采用聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)，按照电芯2的形状和尺寸，采用注射成型的方法将聚对苯二甲酸乙二醇酯加工成厚为30um的腔体，然后将锂离子电池01在干燥房中装入该腔体中，注液，密封，活化。然后在腔体的外表面进行真空镀铝操作，得到真空镀金属(铝)层11，镀铝的厚度为5um，得到封装在锂离子电池01外的包装壳1。

然后将得到的锂离子电池01的极耳部分与电路板3焊接，然后在锂离子电池01的四周卡上机械卡扣4，即得到便携设备用电源。锂离子电池01的包装壳1可直接当做便携设备的外层保护壳。

实施例2

与实施例1不同的是：塑料结构层12采用聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)，厚度为50um，真空镀金属层为真空镀锡层，厚度为6um。

其余同实施例1，这里不再赘述。

实施例3

与实施例1不同的是：塑料结构层12采用聚苯脂(PHB)，厚度为90um，真空镀金属层为真空镀锡层，厚度为7um。

其余同实施例1，这里不再赘述。

实施例4

与实施例1不同的是：聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)的厚度为100um，真空镀金属层为真空镀锡层，厚度为10um。

其余同实施例1，这里不再赘述。

实施例5

与实施例1不同的是：聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)的厚度为150um，真空镀铝层的厚度为12um。

其余同实施例1，这里不再赘述。

实施例6

与实施例1不同的是：塑料结构层12采用聚苯脂(PHB)，厚度为200um，真空镀金属层为真空镀锡层，厚度为16um。

其余同实施例1，这里不再赘述。

实施例7

与实施例1不同的是：塑料结构层12采用聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)，厚度为180um，真空镀铝层的厚度为20um。

其余同实施例1，这里不再赘述。

实施例8

与实施例1不同的是：塑料结构层12采用聚苯脂(PHB)，厚度为125um，真空镀铝层的厚度为8um。

其余同实施例1，这里不再赘述。

实施例9

与实施例1不同的是：塑料结构层12采用聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)，厚度为75um，真空镀铝层的厚度为14um。

其余同实施例1，这里不再赘述。

实施例10

与实施例1不同的是：聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)的厚度为110um，真空镀金属层为真空镀锡层，厚度为18um。

其余同实施例1，这里不再赘述。

对比例1

将电芯装入113um厚的铝塑薄膜中，注液，密封，活化，得到锂离子电池。

对比例2

将电芯装入113um厚的包装袋中，包装袋的结构由内到外分别是聚丙烯(PP)层、作为金属层的不锈钢层和尼龙层，层与层之间通过粘接剂连接。注液，密封，活化，得到锂离子电池。

为了评估本发明的锂离子电池和现有技术中的锂离子电池的性能，特对实施例1至10和比较例1和2所得锂离子电池进行跌落实验和循环实验，以评估本发明锂离子电池包装壳的硬度及锂离子电池的循环性能。

跌落试验：

分别取实施例1至10和对比例1和2的锂离子电池，每组取20个，将锂离子电池从3m的高空跌落到地面，统计并记录变形的锂离子电池数量，结果示于表1。

循环测试：

分别取实施例1至10和对比例1和2的锂离子电池，每组取20个，将锂离子电池置于杭可牌循环测试机上做25℃下的循环实验，记录400个循环后锂离子电池的容量保持率，并计算出每组20个锂离子电池的平均容量保持率，结果示于表1。

表1：实施例1至10和对比例1和2的锂离子电池跌落试验和循环试验的结果

组别	变形电池数量	容量保持率(％)
			实施例1	2	85
实施例2	1	84
			实施例3	0	85
实施例4	0	86
			实施例5	0	83
实施例6	0	84
			实施例7	0	86
实施例8	0	85
			实施例9	0	83
实施例10	0	84
			对比例1	18	79
对比例2	2	80

由表1可知，采用本发明锂离子电池包装壳的锂离子电池在跌落试验中发生变形的电池数量远小于用铝塑薄膜包装的锂离子电池，这是因为本发明的锂离子电池包装壳具有较强的硬度；而循环试验的数据表明：本发明的锂离子电池具有较好的循环性能，这是因为本发明的锂离子电池包装壳的两层结构之间不是采用粘接剂粘接，而使直接采用真空镀层的方法将真空镀金属层11喷镀在塑料结构层12上，可以防止电解液的渗漏。

根据上述说明书的揭示和教导，本发明所属领域的技术人员还可以对上述实施方式进行变更和修改。因此，本发明并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对本发明的一些修改和变更也应当落入本发明的权利要求的保护范围内。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本发明构成任何限制。

Claims

1.一种锂离子电池包装壳，其特征在于：所述包装壳为两层结构，外层为真空镀金属层，内层为塑料结构层。

2.根据权利要求1所述的锂离子电池包装壳，其特征在于：所述真空镀金属层为真空镀铝层或真空镀锡层。

3.根据权利要求1所述的锂离子电池包装壳，其特征在于：所述塑料结构层为聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)层、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)层或聚苯脂(PHB)层。

4.根据权利要求1所述的锂离子电池包装壳，其特征在于：所述真空镀金属层的厚度为5-20μm。

5.根据权利要求4所述的锂离子电池包装壳，其特征在于：所述真空镀金属层的厚度为7-12μm。

6.根据权利要求1所述的锂离子电池包装壳，其特征在于：所述塑料结构层的厚度为30-200μm。

7.根据权利要求6所述的锂离子电池包装壳，其特征在于：所述塑料结构层的厚度为50-100μm。

8.一种锂离子电池，包括电芯和包装壳，其特征在于：所述包装壳为权利要求1至7任一项所述的锂离子电池包装壳。

9.一种便携设备用电源，包括锂离子电池，电路板以及机械卡扣，锂离子电池和电路板通过焊接连接，机械卡扣卡在所述锂离子电池的四周，其特征在于：所述的锂离子电池为权利要求8所述的锂离子电池。