本申請主張于2014年7月31日在韓國遞交的韓國專利申請No.10-2014-0098454的優(yōu)先權(quán)，在此全文引入該專利申請的公開內(nèi)容作為參考。

本公開涉及一種具有增強(qiáng)的絕緣性能的二次電池軟包(pouch)，及其制造方法；更具體而言，本公開涉及一種二次電池軟包及其制造方法，該二次電池軟包設(shè)計為避免在軟包型二次電池的軟包的邊緣的密封部處、尤其是在折疊的部分處的破裂的產(chǎn)生。

背景技術(shù)：

隨著諸如攝影機(jī)、移動電話以及便攜式計算機(jī)之類的便攜電子產(chǎn)品的廣泛應(yīng)用，主要用作這些便攜電子產(chǎn)品工作電源的二次電池的重要性正在提高。特別地，相較于其它諸如鉛蓄電池、鎳-鎘電池、鎳-氫電池和鎳-鋅電池等的傳統(tǒng)二次電池，鋰二次電池具有高的能量密度/單位重量并可快速地充電，因此，鋰二次電池的使用處于上升趨勢。

相較于其它二次電池，鋰二次電池具有相對較高的工作電壓，以致于可用作工作電壓在3.6V以上的便攜電子設(shè)備的電源，或者多個鋰二次電池彼此串聯(lián)以用于高輸出的混合動力汽車。

使用金屬筒作為外殼的筒型鋰電池大多采用圓柱形或者棱柱形的金屬筒作為外殼，并且采用焊接的方式進(jìn)行密封。這種筒型二次電池具有固定的形狀，因而限制了采用該電池為電源的電子產(chǎn)品的設(shè)計。此外，很難降低該產(chǎn)品的體積。因而已經(jīng)開發(fā)且已使用一種軟包型二次電池，這種軟包型二次電池是通過將陰極、陽極、隔膜和電解液裝入由薄膜形成的軟包包裝中，然后將其進(jìn)行密封而制得。

典型的二次電池軟包是以多層結(jié)構(gòu)形成，這種多層結(jié)構(gòu)是籍由順序地堆疊內(nèi)樹脂層，諸如具有熱粘性質(zhì)而用作為密封材料的聚烯烴基樹脂層；金屬箔層，諸如同時用作保持機(jī)械強(qiáng)度的基底和阻隔水汽和氧氣的阻擋層的鋁層；以及外樹脂層，諸如用作基底層和保護(hù)層的尼龍層。聚烯烴基樹脂一般可以由流延聚丙烯(casted polypropylene)形成。

相較于其它情形的二次電池，由軟包形成的情形的優(yōu)點(diǎn)在于形狀可變，以及具有軟包的二次電池可以以較小的體積和較輕的重量而具備相同的容量。然而，與筒型情形不同，由于在軟包中使用了軟質(zhì)材料，因而存在軟包的機(jī)械強(qiáng)度和密封可靠性會比較低的不足之處。

在軟包收納了電極組和電解液之后，在其邊緣處將該軟包加熱密封。特別地，近來正在進(jìn)行努力實(shí)現(xiàn)二次電池的小型化和高能化的研究，這一研究是通過將與電池容量或者容納功能并不直接相關(guān)的軟包密封部進(jìn)行折疊。。

然而，由于在軟包的邊緣處的加熱密封過程中，軟包的內(nèi)樹脂層會發(fā)生熔融并隨后結(jié)晶，在隨后將軟包的折疊部進(jìn)行折疊的過程中可能發(fā)生破裂。這時，當(dāng)內(nèi)樹脂層即便是輕微破裂時，軟包的金屬層也會暴露于電池的內(nèi)部，然后與電解液之間發(fā)生副反應(yīng)。當(dāng)副反應(yīng)發(fā)生時，電極的活性層就會機(jī)械地崩塌，因此便于水分的滲透，從而使得電池的壽命隨后迅速地下降。

因此，為了避免因折疊部的破裂所致的絕緣阻抗的擊穿，也曾建議采用諸如調(diào)整折疊角之類的備選方案，但是這一情形仍需改進(jìn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

技術(shù)問題

本公開致力于提供一種具有增強(qiáng)的絕緣性能的二次電池軟包，以避免在將該軟包的密封部進(jìn)行折疊之后破裂的產(chǎn)生，以及提供一種使用該軟包作為外部材料的二次電池。

進(jìn)一步地，本公開致力于提供一種制造二次電池軟包和軟包型二次電池的方法。

技術(shù)方案

在本公開的一個方面，提供了一種二次電池軟包，其中核-殼結(jié)構(gòu)的微膠囊沿著軟包待折疊的部分涂覆在上軟包的內(nèi)樹脂層和下軟包的內(nèi)樹脂層之間，其中核-殼微膠囊在其核中包括彈性熱塑性樹脂。

殼的至少一部分會在170～200℃的熱粘合過程中熔融或者毀壞。然后，這種在核-殼微膠囊的核中包括的彈性熱塑性樹脂會泄漏。

彈性熱塑性樹脂可具有在170～200℃發(fā)生熔融且隨后固化的性質(zhì)。

彈性熱塑性樹脂可以是選自環(huán)氧化合物、丙烯酸化合物、硅樹脂、橡膠、聚氨酯、以及彈性體中的一種或者至少兩種所組成的混合物。

進(jìn)一步地，核-殼微膠囊可具有在0.5～2μm范圍的平均直徑。

進(jìn)一步地，核-殼微膠囊的殼的厚度可相當(dāng)于該微膠囊直徑的1/10～1/5。

此外，殼可以是選自由聚酯、聚乙烯、聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚碳酸酯、聚氯乙烯、聚甲基酸丙烯酸甲酯、聚縮醛、聚甲醛、聚對苯二甲酸丁二醇酯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯和乙烯-乙烯醇的共聚物所組成的群組中的一種或者至少兩種所組成的混合物。

在本公開的另一方面，還提供了一種軟包型二次電池，包括：電極組，包含陰極、陽極和設(shè)置于該陰極和陽極之間的隔膜；以及二次電池軟包，具有上軟包和下軟包，在該下軟包中形成容納部以放置所述電極組，其中在軟包的折疊部還形成有固化的彈性熱塑性樹脂。

固化的彈性熱塑性樹脂可以是選自環(huán)氧化合物、丙烯酸化合物、硅樹脂、橡膠、聚氨酯以及彈性體中的一種或者至少兩種所組成的混合物。

在本公開的又一方面，還提供了一種制造二次電池軟包的方法，包括：將在其核中含有彈性熱塑性樹脂的核-殼結(jié)構(gòu)的微膠囊沿著軟包待折疊的部分涂覆在上軟包的內(nèi)樹脂層和下軟包的內(nèi)樹脂層之間。

微膠囊可以通過絲網(wǎng)印刷、噴墨印刷或者激光印刷進(jìn)行涂覆。

在本發(fā)明的再一方面，還提供了一種制造軟包型二次電池的方法，包括：將電極組放置于如上所述的二次電池軟包中；將該二次電池軟包的邊緣進(jìn)行加熱密封，以及折疊密封部。

加熱密封可以通過在170～200℃范圍的溫度下進(jìn)行的熱粘合來實(shí)施。

有益效果

本公開提供如下效果：在本公開的一個方面中，將一種特定的樹脂設(shè)置在用于電化學(xué)裝置的軟包的密封部的待折疊的部分(以下稱為“可折疊部(foldable portion)”)，使得即使在折疊后也不會在折疊部發(fā)生破裂。

因此，具有可避免由于折疊部破裂所致的絕緣特性的破壞的效果。

附圖說明

從參照附圖的隨后對實(shí)施方式的描述，本公開的其它目的和方面將變得顯而易見，其中：

圖1：示出軟包型二次電池中待折疊的部分的示意圖；

圖2：根據(jù)本公開的一實(shí)施方式的軟包型二次電池的透視示意圖；

其中，附圖標(biāo)記：

10：上軟包 11：外樹脂層

13：金屬層 15：內(nèi)樹脂層

20：下軟包 21：用于電極組的容納部

A,A'：可折疊部 30：電極組

31：陰極 33：隔膜

35：陽極 37、38：電極極耳

39：膠帶 110、120：軟包密封部。

具體實(shí)施方式

以下，將參照附圖對本公開優(yōu)選的實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)地說明。在此說明之前，應(yīng)當(dāng)理解對于在本說明書和所附的權(quán)利要求書中所使用的術(shù)語不應(yīng)被解釋為僅限于通用意義以及字典含義，而是應(yīng)當(dāng)在允許發(fā)明人為了最佳闡釋而合適地定義術(shù)語的原則的基礎(chǔ)上，基于對應(yīng)于本公開的技術(shù)現(xiàn)狀的含義和概念來進(jìn)行解讀。因此，在此提出的說明僅僅是只出于圖示目的的優(yōu)選實(shí)例，并不意味著限制本公開的范圍，因而應(yīng)當(dāng)理解可以做出其它的等同和修改而不偏離本公開的范圍。

在本公開的一個方面，二次電池軟包是用核-殼結(jié)構(gòu)的微膠囊沿著該軟包的待折疊的部分在上軟包的內(nèi)樹脂層和下軟包的內(nèi)樹脂層之間涂覆而成，其中該微膠囊具有在其核中包括彈性熱塑性樹脂的結(jié)構(gòu)。

在本公開的另一方面，軟包型二次電池可以包括含有陰極、陽極和設(shè)置于該陰極和陽極之間的隔膜的電極組；以及具有上軟包和下軟包的二次電池軟包，在下軟包中形成有容納部以放置所述電極組，在所述軟包中，在形成該軟包的兩側(cè)或者三側(cè)形成密封部，折疊該密封部，且固化的彈性熱塑性樹脂進(jìn)一步形成在該軟包的折疊部中。

在本公開的又一方面，制造二次電池軟包的方法可以包括將核-殼結(jié)構(gòu)且在其核中含有彈性熱塑性樹脂的微膠囊沿著軟包的待折疊的部分涂覆在上軟包的內(nèi)樹脂層和下軟包的內(nèi)樹脂層之間。

在本公開的再一方面，提供了一種制造軟包型二次電池的方法，該方法可以包括將二次電池置于如上所述制造的二次電池軟包中；對該二次電池軟包的邊緣進(jìn)行加熱密封；以及折疊密封部。然而，如果需要，可以改變在待折疊的部分涂覆微膠囊和將電極組置于該軟包中的工藝順序。

構(gòu)成該軟包的金屬箔層用來維持合適的厚度，以避免來自于軟包外部的水汽和氣體滲透入軟包內(nèi)部，以及避免電解液的泄露。金屬箔層可以由選自鐵(Fe)、碳(C)、鉻(Cr)、錳(Mn)、鎳(Ni)及其合金、鋁(Al)、或者這些原料的等效物中的一種但不僅限于此所形成。然而，當(dāng)金屬箔層是由含鐵材料形成時，它的機(jī)械強(qiáng)度會變得更強(qiáng)，當(dāng)金屬箔層是由含鋁材料形成時，它的可撓性會變得更好。一般來說，采用鋁金屬箔。

構(gòu)成軟包的內(nèi)樹脂層可以包括聚丙烯、諸如流延聚丙烯(casted polypropylene)的改性的聚丙烯、聚丙烯-丁烯-乙烯的三元共聚物等作為熱粘膠層。該熱粘膠層以約30～40μm的厚度涂布或?qū)訅涸诮饘俨瓕拥钠渌砻嫔稀?/p>

此外，構(gòu)成該軟包的外樹脂層用作基底和保護(hù)層，且通常由尼龍或者聚對苯二甲酸乙二醇酯組成。

將在核中包含彈性熱塑性化合物的核-殼結(jié)構(gòu)的微膠囊沿著待折疊的部分涂覆在上軟包的內(nèi)樹脂層和下軟包的內(nèi)樹脂層之間。

在此所用的表述“軟包的待折疊的部分”或者“可折疊部”是指為了獲得小型且高能的電化學(xué)裝置，在密封上軟包和下軟包之后進(jìn)行折疊的部分。更具體而言，參照圖1，取決于軟包的形狀，該表述是指在面對的縱向方向上的兩側(cè)(A，A’)，或者是指當(dāng)該軟包在三側(cè)密封時的三側(cè)(A，A’，B)。

微膠囊可以具有核-殼結(jié)構(gòu)，其中殼可具有約為該微膠囊直徑的1/20～1/5的厚度，或者約為該微膠囊直徑的1/10～1/5的厚度，或者約為該微膠囊直徑的1/10的厚度。進(jìn)一步地，該殼可以由改性的軟質(zhì)聚合物樹脂形成，以使得這些微膠囊很好地分散在該軟包的內(nèi)樹脂層中，例如，在流延聚丙烯(CPP)或者聚丙烯(PP)中。因此，即使當(dāng)殼被熱壓熔融或者毀壞(即，破裂)，也不存在軟包泄露的可能性。

舉例來說，籍由在170～200℃的標(biāo)準(zhǔn)熱密封溫度下持續(xù)10～90分鐘的熱密封工藝，殼的至少一部分可能會熔融或者毀壞。構(gòu)成這種殼的樹脂的非限制性實(shí)例可以是，但并不限于，選自由聚酯、聚乙烯、聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚碳酸酯、聚氯乙烯、聚甲基酸丙烯酸甲酯、聚縮醛、聚甲醛、聚對苯二甲酸丁二醇酯、及丙烯腈-丁二烯-苯乙烯和乙烯-乙烯醇的共聚物所組成的群組中的一種或者至少兩種所組成的混合物。

此外，微膠囊的核可包含具有粘性、通過熱密封可固化的、對電解液非反應(yīng)性的、且是彈性的熱塑性化合物。舉例來說，籍由在170～200℃的溫度下持續(xù)10～90分鐘的熱密封工藝，所述化合物熔融且固化是必需的。進(jìn)一步地，所述彈性熱塑性化合物具有一定程度的彈性以便在折疊涂覆有微膠囊的部分時可以避免因折疊而破裂的發(fā)生。這些化合物的非限制性實(shí)例可以包括，但并不限于，選自環(huán)氧化合物、丙烯酸化合物、硅樹脂、橡膠、聚氨酯以及彈性體中的一種或者至少兩種所組成的混合物。

如果將沒有被殼結(jié)構(gòu)所包圍的、構(gòu)成核的彈性熱塑性化合物涂覆于可折疊部時，比如將諸如聚氨酯之類的彈性熱塑性化合物涂覆于可折疊部時，會存在所述彈性熱塑性化合物變脆以及所述彈性熱塑性化合物還可能會在不希望的溫度和壓力下發(fā)生反應(yīng)的問題。與此相反，如果根據(jù)本公開的一個方面的具有殼的微膠囊，由于殼設(shè)計為在所需的溫度下熔融或者毀壞，那么就具有避免所述副作用的優(yōu)點(diǎn)，否則，當(dāng)將無殼的彈性熱塑性化合物涂覆于可折疊部時，就會發(fā)生這種副作用。

微膠囊可包括如在本領(lǐng)域通常使用的那些添加劑，以及可以按照本領(lǐng)域已知的方法進(jìn)行制造。

微膠囊可制成具有0.5～2.0μm范圍的平均直徑，并可沿著可折疊部進(jìn)行涂覆。進(jìn)一步地，在本發(fā)明一個優(yōu)選的方面，微膠囊可制成均勻地具有約為1.0μm的平均直徑，并且沿著可折疊部進(jìn)行涂覆。由于具有如上所述的小直徑的微膠囊被涂覆于可折疊部，因此可以避免軟包破裂的發(fā)生以及可以避免體積不必要的增加。

于上軟包的內(nèi)樹脂層和下軟包的內(nèi)樹脂層之間涂覆微膠囊的方法的非限制性實(shí)例可包括絲網(wǎng)印刷(screen-printing)、噴墨印刷(inkjet printing)或者激光印刷(laser printing)等，但并不特別限制于此，只要該方法滿足本公開的目的就可以。

然后，將電極組置于其中形成有可放置所述電極組的空間的下軟包中。如果需要，這一工藝可以在將微膠囊涂覆于上軟包的內(nèi)樹脂層和下軟包的內(nèi)樹脂層之間的工藝之前執(zhí)行。

電極組可以構(gòu)造成果凍卷(jelly-roll)的形狀，將陰極、陽極和設(shè)置于該陰極和陽極的隔膜卷繞于其中；或者構(gòu)造成堆疊型電極組，將上述的陰極、陽極和隔膜彼此層疊于其中。

該陰極和陽極可包括集電極(current collector)，以及涂覆在該集電極的至少一個側(cè)面上的電極活性材料，即，陰極活性材料或者陽極活性材料。

對于陰極，該電極集電極可以通過使用不銹鋼、鎳、鋁、鈦或其合金、或者用碳、鎳、鈦、銀等表面處理的不銹鋼或鋁而形成，其中，優(yōu)選鋁或者鋁合金。

對于陽極，該電極集電極可以通過使用不銹鋼、鎳、銅、鈦或其合金、或者用碳、鎳、鈦、銀等表面處理的不銹鋼或銅形成，其中，優(yōu)選銅或者銅合金。

該陰極活性材料通?？捎墒褂盟泻囘^渡金屬氧化物或者鋰硫族化合物而形成，代表性實(shí)例可包括諸如LiCoO₂、LiNiO₂、LiMnO₂、LiMn₂O₄、或LiNi_1-x-yCo_xM_yO₂(0≤x≤1,0≤y≤1,0≤x+y≤1,其中M是諸如Al、Sr、Mg、La等的金屬)之類的金屬氧化物。該陽極活性材料可由諸如結(jié)晶碳、無定形碳、碳復(fù)合材料、碳纖維等的碳質(zhì)材料、鋰金屬、鋰合金等而形成，

隔膜防止陰極和陽極之間的短路，并且提供了鋰離子的移動通道，該隔膜可包括諸如聚丙烯、聚乙烯等的聚烯烴基聚合物薄膜或由其形成的多層膜、諸如微孔薄膜的已知材料、以及機(jī)織織物和無紡布。

通過導(dǎo)電膠，或通過諸如激光焊接、超聲波焊接、電阻焊接等的焊接，分別將陰極極耳和陽極極耳可傳導(dǎo)地連接于該電極組的陰極和陽極。

這些電極極耳可形成為沿垂直于電極組的卷繞方向從電極組突出。電極組的陰極極耳和陽極極耳可以從位于與連接到密封部的下軟包和上軟包的一側(cè)相反的一側(cè)的密封部拉出。由絕緣材料制成的保護(hù)膠帶附著到電極極耳，以防止電極之間的短路。

然后，將軟包的邊緣進(jìn)行加熱密封?？梢园船F(xiàn)有技術(shù)中的典型方式進(jìn)行加熱密封，在預(yù)定壓力下對密封部實(shí)施加熱，所述加熱具有在用于軟包的外層材料的內(nèi)樹脂層的熔點(diǎn)附近的溫度。非限制性的實(shí)例可包括在170～200℃的高溫和壓力下進(jìn)行10～90分鐘的加熱密封。

實(shí)施例

參照圖2，將討論根據(jù)本公開的一個實(shí)施方式的軟包型二次電池。

參照圖2，軟包形成為多層薄膜結(jié)構(gòu)，該多層薄膜結(jié)構(gòu)是通過順序地堆疊下述各層而形成的：聚烯烴基樹脂層，作為內(nèi)樹脂層15，具有熱粘膠性質(zhì)以用作密封材料；鋁層，作為金屬層13以用作維持機(jī)械強(qiáng)度的基底和還用作隔離水汽和氧氣的阻擋層；以及尼龍層，作為外樹脂層11以用作基底和保護(hù)層。

此外，該軟包主要分為其中形成有容納部21的下軟包20，和覆蓋該下軟包的上軟包10。電極組30置于容納部21中，且電極組30包括陰極31，陽極35和設(shè)置于陰極31和陽極35之間的隔膜33。極耳37和38從每一個電極處拉出，膠帶39附著于極耳37和38。

此外，沿著可折疊部A和A’涂覆微膠囊。然后，在隨后的工藝中，通過加熱密封該軟包的邊緣而形成密封部110和120，在此之后，沿著可折疊部A和A’進(jìn)行折疊。