本發(fā)明屬于鋰離子電池技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種復(fù)合阻燃塑料材料、復(fù)合阻燃塑料件、馬甲結(jié)構(gòu)的電池外殼及鋰離子電池。

背景技術(shù)：

鋰離子二次電池作為未來(lái)的新能源儲(chǔ)能設(shè)備，具有綠色、環(huán)保、高效等優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)廣泛應(yīng)用在便攜式電子消費(fèi)類產(chǎn)品，諸如手機(jī)、筆記本、數(shù)碼相機(jī)等，目前正朝著大容量，高能量密度，高功率密度的方向發(fā)展，作為電動(dòng)交通工具的能量載體。

隨著電動(dòng)汽車?yán)m(xù)航里程要求的不斷提高，對(duì)于鋰離子動(dòng)力電池能量密度要求越來(lái)越緊迫。目前市場(chǎng)上主要的高能量密度鋰離子動(dòng)力電池已經(jīng)可以達(dá)到較高的能量密度，但是隨之而來(lái)的是鋰離子動(dòng)力電池的安全性問題。

在塑料殼、金屬殼、鋁塑膜軟包鋰離子電池中，鋁塑膜軟包裝電池具有質(zhì)量輕，能量密度高的明顯優(yōu)勢(shì)，但是鋁塑膜包裝機(jī)械硬度有限，難以抵抗外力，容易產(chǎn)生變形而造成短路問題等，也難以克服鋰離子電池自身可能存在的鼓脹問題。這些問題容易導(dǎo)致電池系統(tǒng)的失效，從而引發(fā)更為嚴(yán)重的熱失控問題等。

現(xiàn)有技術(shù)中，cn201072765y公開了一種鋰離子動(dòng)力電池盒，包括一個(gè)塑料殼體，塑料殼體上至少一個(gè)側(cè)面為復(fù)合層，復(fù)合層的里層為鋁塑復(fù)合膜，外層為硬質(zhì)保護(hù)板，復(fù)合層與塑料殼體密封貼緊；所述硬質(zhì)保護(hù)板的周邊與鋁塑復(fù)合膜粘接成一體；所述硬質(zhì)保護(hù)板為塑料板或金屬板。cn203377273u公開了一種鋰電池外殼，具有層狀結(jié)構(gòu)的殼壁，所述殼壁包括固連在一起的外層的塑料層和內(nèi)層的阻隔層，所述阻隔層為阻隔性塑料板層或中間為鋁箔、兩側(cè)為塑料膜層的鋁塑復(fù)合膜層。

上述采用塑料層與鋁塑膜復(fù)合層作為鋰離子電池的外殼，雖然一定程度上增大了機(jī)械強(qiáng)度，但是普通塑料層材料的阻燃性能較差，還不能達(dá)到機(jī)械保護(hù)與有效阻燃兼顧，防止電池膨脹及熱失控的目的。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種復(fù)合阻燃塑料材料，作為電池外殼的塑料層材料使用，能兼顧機(jī)械保護(hù)與有效阻燃，防止電池膨脹及熱失控。

本發(fā)明的第二個(gè)目的是提供一種電池外殼用復(fù)合阻燃塑料件。

本發(fā)明的第三個(gè)目的是提供一種馬甲結(jié)構(gòu)的電池外殼。

本發(fā)明的第四個(gè)目的是提供一種采用上述電池外殼的高安全型鋰離子電池。

為了實(shí)現(xiàn)以上目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：

一種復(fù)合阻燃塑料材料，由以下重量份數(shù)的原料制成：丙烯腈-苯乙烯-丁二烯共聚樹脂20～35份、聚碳酸酯60～80份、乙烯丙烯酸丁酯2～5份、相容改性劑1～5份、阻燃劑1～5份。

所述相容改性劑為聚乙二醇、馬來(lái)酸酐、乙烯醋酸乙烯與一氧化碳的共聚物、琥珀酸酐中的任意一種或幾種。

所述阻燃劑為氫氧化鎂、氫氧化鋁、含dopo的雙氧己內(nèi)磷酸酯阻燃劑、三氧化二銻、硼酸鋅中的任意一種或幾種。

該復(fù)合阻燃塑料材料可采用注塑成型或其他現(xiàn)有的塑料成型技術(shù)制備。材料的形狀及尺寸可根據(jù)用途通過成型模具進(jìn)行設(shè)置。

本發(fā)明的復(fù)合阻燃塑料材料，是以丙烯腈-苯乙烯-丁二烯共聚樹脂、聚碳酸酯、乙烯丙烯酸丁酯和相容改性劑、阻燃劑復(fù)配為原料制成的，各原料相互配合，協(xié)調(diào)作用，所得復(fù)合阻燃塑料材料具有高硬度、高強(qiáng)度、輕質(zhì)阻燃的特性，作為電池外殼的塑料層材料使用，能兼顧機(jī)械保護(hù)與有效阻燃，防止電池膨脹及熱失控；提升電池抗外力沖擊的保護(hù)能力、以及在發(fā)生鼓脹時(shí)外殼阻燃防變形能力，保證電池正常的循環(huán)等電化學(xué)性能。

一種復(fù)合阻燃塑料件，包括塑料板，所述塑料板為由以下重量份數(shù)的原料經(jīng)注塑成型制成的板材：丙烯腈-苯乙烯-丁二烯共聚樹脂20～35份、聚碳酸酯60～80份、乙烯丙烯酸丁酯2～5份、相容改性劑1～5份、阻燃劑1～5份。

所述相容改性劑為聚乙二醇、馬來(lái)酸酐、乙烯醋酸乙烯與一氧化碳的共聚物、琥珀酸酐中的任意一種或幾種。

所述阻燃劑為氫氧化鎂、氫氧化鋁、含dopo的雙氧己內(nèi)磷酸酯阻燃劑、三氧化二銻、硼酸鋅中的任意一種或幾種。

所述塑料板的四周邊緣設(shè)有用于粘接的凸緣。

所述塑料板上表面或下表面粘接有鋁塑膜。所述鋁塑膜為沖壓成型件。

粘接鋁塑膜所用的粘結(jié)劑為vae、sbr、聚丙烯酸酯、苯甲酸甲酯、六氨基己酸、聚苯乙烯、二月桂酸二丁基錫中的任意一種或兩種以上的混合物。粘接層的厚度為0.02～3mm。

本發(fā)明的復(fù)合阻燃塑料件，利用上述的復(fù)合阻燃材料制成的塑料板，與鋁塑膜粘接形成復(fù)合材料層，作為電池外殼材料使用，可以達(dá)到機(jī)械保護(hù)、有效阻燃的目的，同時(shí)防止電池膨脹，保護(hù)電池內(nèi)部正負(fù)極與隔膜之間的良好接觸，避免電池發(fā)生熱失控并獲得高能量密度和優(yōu)異循環(huán)性能。

一種馬甲結(jié)構(gòu)的電池外殼，包括兩個(gè)上述的復(fù)合阻燃塑料件相對(duì)設(shè)置，分別為上板和下板；所述上板和下板均包括塑料板，所述塑料板的四周邊緣設(shè)有凸緣，相對(duì)的內(nèi)側(cè)表面粘接有鋁塑膜；上板與下板的四周凸緣用于粘接成一體，使上板與下板之間形成容納電池電芯的腔體。

所述塑料板的厚度為0.3～20mm。

所述鋁塑膜包括金屬層和設(shè)置在金屬層表面的塑料層，金屬層為鋁、鋁合金或鐵合金材料；塑料層為聚乙烯或聚丙烯材料。鋁塑膜的金屬層厚度為10～30μm，塑料層厚度為100～150μm。

所述鋁塑膜上遠(yuǎn)離塑料板的一側(cè)塑料層四周邊緣凸出，用于與塑料板的凸緣粘接在一起。

所述塑料板的凸緣的寬度為1～30mm，厚度為0.1～10mm。粘接凸緣所用的粘結(jié)劑為vae、sbr、聚丙烯酸酯、苯甲酸甲酯、六氨基己酸、聚苯乙烯、二月桂酸二丁基錫中的任意一種或兩種以上的混合物。粘接層的厚度為0.02～3mm。

一種采用上述的馬甲結(jié)構(gòu)的電池外殼的鋰離子電池。該鋰離子電池包括上述的馬甲結(jié)構(gòu)的電池外殼，及密封于上板與下板之間的腔體內(nèi)的電池電芯。所述電池電芯由正極片、負(fù)極片、隔膜疊片或卷繞而成。

本發(fā)明的馬甲結(jié)構(gòu)的電池外殼，由上述的塑料板和鋁塑膜粘接形成復(fù)合阻燃塑料件，兩個(gè)相對(duì)設(shè)置的復(fù)合阻燃塑料件作為上板和下板，四周凸緣粘接在一起，用于將電池電芯密封在上板、下板之間；該電池外殼具有高硬度、高強(qiáng)度、輕質(zhì)阻燃的特性。

與現(xiàn)有軟包裝電池相比，采用馬甲結(jié)構(gòu)的電池外殼的鋰離子電池具有以下明顯優(yōu)勢(shì)：

1)顯著改善軟包鋰離子電池反復(fù)充放電過程中存在的鼓脹問題，改善鋰離子電池過充、擠壓安全性能以及循環(huán)、使用壽命等電化學(xué)性能；

2)具有良好的機(jī)械防護(hù)能力，減少軟包裝電池在儲(chǔ)存、使用過程中的破損程度，提高電池成組的安全性和便捷性。

附圖說(shuō)明

圖1為實(shí)施例4的馬甲結(jié)構(gòu)的電池外殼的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為圖1的正視圖；

圖3為圖1的俯視圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說(shuō)明。

實(shí)施例1

本實(shí)施例的復(fù)合阻燃塑料材料，由以下重量份數(shù)的原料制成：丙烯腈-苯乙烯-丁二烯共聚樹脂20份、聚碳酸酯60份、乙烯丙烯酸丁酯2份、相容改性劑1份、阻燃劑1份；所述相容改性劑為聚乙二醇；所述阻燃劑為三氧化二銻。

本實(shí)施例的復(fù)合阻燃塑料件，包括塑料板，所述塑料板為由以下重量份數(shù)的原料經(jīng)注塑成型制成的板材：丙烯腈-苯乙烯-丁二烯共聚樹脂20份、聚碳酸酯60份、乙烯丙烯酸丁酯2份、相容改性劑1份、阻燃劑1份。所述相容改性劑為聚乙二醇；所述阻燃劑為三氧化二銻。

所述注塑成型的具體操作如下：將配方量的丙烯腈-苯乙烯-丁二烯共聚樹脂、聚碳酸酯、乙烯丙烯酸丁酯混合后加熱熔融成液態(tài)，后加入相容改性劑和阻燃劑混合均勻，通過模具注塑形成塑料板。

實(shí)施例2

本實(shí)施例的復(fù)合阻燃塑料材料，由以下重量份數(shù)的原料制成：丙烯腈-苯乙烯-丁二烯共聚樹脂30份、聚碳酸酯70份、乙烯丙烯酸丁酯3份、相容改性劑3份、阻燃劑3份；所述相容改性劑為馬來(lái)酸酐；所述阻燃劑為硼酸鋅。

本實(shí)施例的復(fù)合阻燃塑料件，包括塑料板，所述塑料板為由以下重量份數(shù)的原料經(jīng)注塑成型制成的板材：丙烯腈-苯乙烯-丁二烯共聚樹脂30份、聚碳酸酯70份、乙烯丙烯酸丁酯3份、相容改性劑3份、阻燃劑3份；所述相容改性劑為馬來(lái)酸酐；所述阻燃劑為硼酸鋅。

所述注塑成型的具體操作步驟同實(shí)施例1。

實(shí)施例3

本實(shí)施例的復(fù)合阻燃塑料材料，由以下重量份數(shù)的原料制成：丙烯腈-苯乙烯-丁二烯共聚樹脂35份、聚碳酸酯80份、乙烯丙烯酸丁酯5份、相容改性劑5份、阻燃劑5份；所述相容改性劑為琥珀酸酐；所述阻燃劑為氫氧化鎂。

本實(shí)施例的復(fù)合阻燃塑料件，包括塑料板，所述塑料板為由以下重量份數(shù)的原料經(jīng)注塑成型制成的板材：丙烯腈-苯乙烯-丁二烯共聚樹脂35份、聚碳酸酯80份、乙烯丙烯酸丁酯5份、相容改性劑5份、阻燃劑5份；所述相容改性劑為琥珀酸酐；所述阻燃劑為氫氧化鎂。

所述注塑成型的具體操作步驟同實(shí)施例1。

實(shí)施例4

本實(shí)施例的馬甲結(jié)構(gòu)的電池外殼，如圖1-3所示，包括兩個(gè)實(shí)施例1的復(fù)合阻燃塑料件相對(duì)設(shè)置，分別為上板和下板；所述上板包括塑料板1，所述塑料板1的四周邊緣設(shè)有凸緣2，所述塑料板1與下板相對(duì)的內(nèi)側(cè)表面粘接有鋁塑膜3；所述下板包括塑料板6，所述塑料板6的四周邊緣設(shè)有凸緣9，所述塑料板6與上板相對(duì)的內(nèi)側(cè)表面粘接有鋁塑膜5。

其中，所述塑料板1、6的厚度均為2mm；凸緣2、9的寬度均為5mm，厚度均為0.5mm。

所述鋁塑膜包括金屬層和設(shè)置在金屬層表面的塑料層，金屬層為鋁合金材料；塑料層為聚乙烯材料；鋁塑膜的金屬層厚度為20μm，塑料層厚度為120μm。所述鋁塑膜上遠(yuǎn)離塑料板的一側(cè)塑料層四周邊緣凸出，用于與塑料板的凸緣粘接在一起。

上板與下板的四周凸緣2、9粘接成一體，使上板與下板之間形成容納電池電芯的腔體。

如圖1-3所示，本實(shí)施例的鋰離子電池的電池電芯包括電芯本體4和與電芯本體4連接的正極耳7、負(fù)極耳8；電池外殼的上板與下板的四周凸緣2、9粘接成一體，將電芯本體4密封在上板與下板之間的腔體內(nèi)，正極耳7、負(fù)極耳8與上板、下板的凸緣2、9粘接在一起，并伸出電池外殼。

本實(shí)施例的鋰離子電池的制備方法為：將塑料板和鋁塑膜進(jìn)行50℃預(yù)熱，用粘結(jié)劑將塑料板和鋁塑膜的接觸面粘接分別形成上板、下板，將電池電芯置于上板、下板之間，上板、下板的四周凸緣(包括塑料板的凸緣和鋁塑膜的凸出)用粘結(jié)劑粘接成一體，使電芯本體密封在上板與下板之間的腔體內(nèi)，正極耳、負(fù)極耳與上板、下板的凸緣粘接在一起，并伸出電池外殼。

其中，所用的粘結(jié)劑為vae、sbr的質(zhì)量比為1:1的混合物；粘結(jié)劑形成的粘接層的厚度為0.05mm。