一种外包装及其制备方法、二次电池、电池模块、电池包与流程

1.本技术涉及锂电池技术领域，尤其涉及一种外包装及其制备方法、二次电池、电池模块、电池包和用电装置。


背景技术：

2.锂离子电池由于具有高能量密度、长循环寿命及无记忆效应等优点而被广泛应用于穿戴设备、智能手机、无人机、电动汽车及大型储能等设备等领域，已成为当今世界最具发展潜力的新型绿色化学电源。
3.锂离子电池在制备过程中，通常会在外包装外面包覆一层绝缘蓝膜，以起到绝缘保护的作用。但蓝膜在包覆过程中存在重叠区域，导致电芯的厚度均匀性下降，且现有技术中常用的蓝膜厚度为110μm，也会影响锂离子电池的能量密度。其次，蓝膜为后期包覆，存在与外包装不能完全服帖的情况，从而存在漏电的风险。


技术实现要素：

4.本技术是鉴于上述课题而进行的，其目的在于提高二次电池的安全性能。
5.为了达到上述目的，本技术提供了一种外包装及其制备方法、二次电池、电池模块、电池包和用电装置。
6.本技术的第一方面提供了一种外包装，其包括基材和依次设置在所述基材表面的陶瓷层、防水层和绝缘层，所述陶瓷层包括α-氧化铝和/或氧化锆，厚度为5μm-15μm；所述防水层包括纳米二氧化硅粉末、纳米二氧化钛粉末、纳米陶瓷粉末中的至少一种，厚度为5μm-15μm；所述绝缘层包括纳米钡盐和复合树脂材料，厚度为45μm-55μm。本技术提供的外包装具有良好的抗形变能力、防水性能和绝缘性能，有利于改善二次电池的漏电现象，提高二次电池的安全性能。此外，外包装的厚度不超过85μm，有利于提高二次电池的能量密度。
7.在任意实施方式中，所述陶瓷层还包括粘结剂，基于所述陶瓷层的质量，所述粘结剂的质量百分含量为0.5％-2.5％，所述粘结剂包括聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯、偏氟乙烯-四氟乙烯-丙烯三元共聚物、偏氟乙烯-六氟丙烯-四氟乙烯三元共聚物、四氟乙烯-六氟丙烯共聚物、含氟丙烯酸酯树脂中的至少一种。通过选择上述粘结剂并调控粘结剂的质量百分含量在上述范围内，有利于提高外包装的抗形变能力。
8.在任意实施方式中，所述纳米陶瓷粉末包括氧化铝陶瓷和/或氧化锆陶瓷。通过选择上述纳米陶瓷粉末，有利于提高外包装的防水性能。
9.在任意实施方式中，所述纳米二氧化硅粉末、所述纳米二氧化钛粉末和所述纳米陶瓷粉末的粒径各自独立地选自20nm-500nm。通过调控纳米二氧化硅粉末、纳米二氧化钛粉末和纳米陶瓷粉末的粒径在上述范围内，有利于提高外包装的防水性能。
10.在任意实施方式中，所述纳米钡盐和复合树脂材料的质量比为1:5-3:5。通过调控纳米钡盐和复合树脂材料的质量比在上述范围内，有利于提高外包装的绝缘性能。
11.在任意实施方式中，所述纳米钡盐包括硫酸钡、碳酸钡中的至少一种，所述复合树
脂材料包括环氧树脂-噁唑烷酮。通过选择上述纳米钡盐和复合树脂材料，得到的外包装具有良好的绝缘性能。
12.在任意实施方式中，所述纳米钡盐颗粒表面存在硬脂酸包覆层，所述硬脂酸包覆层包括硬脂酸(十八烷酸)。纳米钡盐经过包覆硬脂酸包覆层，有利于提升外包装的力学性能，以及耐大电流冲击的性能。
13.本技术的第二方面提供一种前述任一实施方式中的外包装的制备方法，其包括以下步骤：
14.提供陶瓷层、防水层和绝缘层，并在基材的表面上依次设置所述陶瓷层、所述防水层和所述绝缘层；
15.所述陶瓷层包括α-氧化铝和/或氧化锆，厚度为5μm-15μm；
16.所述防水层包括纳米二氧化硅粉末、纳米二氧化钛粉末、纳米陶瓷粉末中的至少一种，厚度为5μm-15μm；
17.所述绝缘层包括纳米钡盐和复合树脂材料，厚度为45μm-55μm。
18.本技术的第三方面提供一种二次电池，包括本技术第一方面的外包装。
19.本技术的第四方面提供一种电池模块，包括本技术的第三方面的二次电池。
20.本技术的第五方面提供一种电池包，包括本技术的第四方面的电池模块。
21.本技术的第六方面提供一种用电装置，包括选自本技术的第三方面的二次电池、本技术的第四方面的电池模块或本技术的第五方面的电池包中的至少一种。
22.本技术的有益效果：
23.本技术提供了一种外包装及其制备方法、二次电池、电池模块、电池包和用电装置，外包装包括基材和依次设置在基材表面的陶瓷层、防水层和绝缘层，陶瓷层包括α-氧化铝和/或氧化锆，厚度为5μm-15μm；防水层包括纳米二氧化硅粉末、纳米二氧化钛粉末、纳米陶瓷粉末中的至少一种，厚度为5μm-15μm；绝缘层包括纳米钡盐和复合树脂材料，厚度为45μm-55μm。其中，陶瓷层与基材直接接触，由于陶瓷层具有良好的抗形变能力，与防水层和绝缘层结合，使得外包装同时具有良好的抗形变能力、防水性能和绝缘性能。同时，陶瓷层、防水层和绝缘层直接依次设置在基材上形成一个整体具有良好的厚度均匀性，且能够完全覆盖基材，有利于改善二次电池的漏电现象，提高二次电池的安全性能。此外，外包装的厚度不超过85μm，有利于提高二次电池的能量密度。
附图说明
24.图1为本技术一实施方式的外包装的剖面结构示意图；
25.图2是本技术一实施方式的二次电池的示意图；
26.图3是图2所示的本技术一实施方式的二次电池的分解图；
27.图4是本技术一实施方式的电池模块的示意图；
28.图5是本技术一实施方式的电池包的示意图；
29.图6是图5所示的本技术一实施方式的电池包的分解图；
30.图7是本技术一实施方式的二次电池用作电源的用电装置的示意图。
31.附图标记说明：
32.10电池包；11上箱体；12下箱体；20基材；31陶瓷层；32防水层；33绝缘层；4电池模
块；5二次电池；51壳体；52电极组件；53盖板。
具体实施方式
33.以下，适当地参照附图详细说明具体公开了本技术的外包装及其制备方法、二次电池、电池模块、电池包和电学装置的实施方式。但是会有省略不必要的详细说明的情况。例如，有省略对已众所周知的事项的详细说明、实际相同结构的重复说明的情况。这是为了避免以下的说明不必要地变得冗长，便于本领域技术人员的理解。此外，附图及以下说明是为了本领域技术人员充分理解本技术而提供的，并不旨在限定权利要求书所记载的主题。
34.本技术所公开的“范围”以下限和上限的形式来限定，给定范围是通过选定一个下限和一个上限进行限定的，选定的下限和上限限定了特别范围的边界。这种方式进行限定的范围可以是包括端值或不包括端值的，并且可以进行任意地组合，即任何下限可以与任何上限组合形成一个范围。例如，如果针对特定参数列出了60-120和80-110的范围，理解为60-110和80-120的范围也是预料到的。此外，如果列出的最小范围值1和2，和如果列出了最大范围值3，4和5，则下面的范围可全部预料到：1-3、1-4、1-5、2-3、2-4和2-5。在本技术中，除非有其他说明，数值范围“a-b”表示a到b之间的任意实数组合的缩略表示，其中a和b都是实数。例如数值范围“0-5”表示本文中已经全部列出了“0-5”之间的全部实数，“0-5”只是这些数值组合的缩略表示。另外，当表述某个参数为≥2的整数，则相当于公开了该参数为例如整数2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12等。
35.如果没有特别的说明，本技术的所有实施方式以及可选实施方式可以相互组合形成新的技术方案。
36.如果没有特别的说明，本技术的所有技术特征以及可选技术特征可以相互组合形成新的技术方案。
37.如果没有特别的说明，本技术的所有步骤可以顺序进行，也可以随机进行，优选是顺序进行的。例如，所述方法包括步骤(a)和(b)，表示所述方法可包括顺序进行的步骤(a)和(b)，也可以包括顺序进行的步骤(b)和(a)。例如，所述提到所述方法还可包括步骤(c)，表示步骤(c)可以任意顺序加入到所述方法，例如，所述方法可以包括步骤(a)、(b)和(c)，也可包括步骤(a)、(c)和(b)，也可以包括步骤(c)、(a)和(b)等。
38.如果没有特别的说明，本技术所提到的“包括”和“包含”表示开放式，也可以是封闭式。例如，所述“包括”和“包含”可以表示还可以包括或包含没有列出的其他组分，也可以仅包括或包含列出的组分。
39.如果没有特别的说明，在本技术中，术语“或”是包括性的。举例来说，短语“a或b”表示“a，b，或a和b两者”。更具体地，以下任一条件均满足条件“a或b”：a为真(或存在)并且b为假(或不存在)；a为假(或不存在)而b为真(或存在)；或a和b都为真(或存在)。
40.本技术人在研究电池的外包装的过程中发现，现有技术中为了提高二次电池的绝缘性，通常在电池的外壳包覆一层蓝膜，但蓝膜在包覆过程中存在重叠区域，导致电芯的厚度均匀性下降，且蓝膜为后期包覆，存在与外包装不能完全服帖的情况，从而存在漏电的风险。此外，常用的蓝膜厚度为110μm，会影响锂离子电池的能量密度。为了提高二次电池的安全性能，本技术提供了一种外包装，可以用作二次电池的外包装，以提高二次电池的安全性能，使得二次电池应用于用电装置时具有更好的安全性能。
41.本技术的一个实施方式中，本技术提出了一种外包装，如图1所示，为外包装沿其自身厚度方向的剖面结构示意图，外包装包括基材20和依次设置在基材20表面的陶瓷层31、防水层32和绝缘层33，陶瓷层包括α-氧化铝和/或氧化锆，厚度为5μm-15μm；防水层包括纳米二氧化硅粉末、纳米二氧化钛粉末、纳米陶瓷粉末中的至少一种，厚度为5μm-15μm；绝缘层包括纳米钡盐和复合树脂材料，厚度为45μm-55μm。
42.虽然机理尚不明确，但本技术人意外地发现：本技术外包装中陶瓷层与基材直接接触，由于陶瓷层具有良好的抗形变能力，与外包装中的防水层和绝缘层结合，使得外包装同时具有良好的抗形变能力、防水性能和绝缘性能。同时，陶瓷层、防水层和绝缘层直接依次设置在基材上形成一个整体具有良好的厚度均匀性，且能够完全覆盖基材，有利于改善二次电池的漏电现象，提高二次电池的安全性能。此外，陶瓷层、防水层和绝缘层的总厚度不超过85μm，有利于提高二次电池的能量密度。
43.在一些实施方式中，陶瓷层还包括粘结剂，基于陶瓷层的质量，粘结剂的质量百分含量为0.5％-2.5％，粘结剂包括聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯、偏氟乙烯-四氟乙烯-丙烯三元共聚物、偏氟乙烯-六氟丙烯-四氟乙烯三元共聚物、四氟乙烯-六氟丙烯共聚物、含氟丙烯酸酯树脂中的至少一种。当粘结剂含量过低(例如低于0.5％)或过高(例如高于2.5％)时，均会影响外包装的抗形变能力。通过选择上述粘结剂并调控粘结剂的质量百分含量在上述范围内，有利于提高外包装的抗形变能力。
44.本技术对α-氧化铝和氧化锆的粒径没有特别限制，只要能实现本技术的目的即可，例如，α-氧化铝的粒径为20nm-500nm，氧化锆的粒径为20nm-500nm。
45.在一些实施方式中，纳米陶瓷粉末包括氧化铝陶瓷和/或氧化锆陶瓷。通过选择上述纳米陶瓷粉末，有利于提高外包装的防水性能。
46.在一些实施方式中，所述纳米二氧化硅粉末、所述纳米二氧化钛粉末和所述纳米陶瓷粉末的粒径各自独立地选自20nm-500nm。通过调控纳米二氧化硅粉末、纳米二氧化钛粉末和纳米陶瓷粉末的粒径在上述范围内，有利于提高外包装的防水性能。
47.在一些实施方式中，纳米钡盐和复合树脂材料的质量比为1:5-3:5。当纳米钡盐和复合树脂材料的质量比较小(例如小于1:5)或较大(例如大于3:5)时，均会影响外包装的绝缘性能。通过调控纳米钡盐和复合树脂材料的质量比在上述范围内，有利于提高外包装的绝缘性能。
48.在一些实施方式中，纳米钡盐包括硫酸钡、碳酸钡中的至少一种，复合树脂材料包括环氧树脂-噁唑烷酮。通过选择上述纳米钡盐和复合树脂材料，得到的外包装具有良好的绝缘性能。本技术对纳米钡盐的粒径没有特别限制，只要能实现本技术的目的即可，例如纳米钡盐的粒径为10nm-500nm。
49.在一些实施方式中，纳米钡盐颗粒表面存在硬脂酸包覆层，硬脂酸包覆层包括硬脂酸(十八烷酸)。纳米钡盐经过包覆硬脂酸包覆层，有利于提升外包装的力学性能，以及耐大电流冲击的性能。本身申请对纳米钡盐的硬脂酸包覆层的制备方法没有特别限制，可以采用本领域已知的制备方法，只要能实现本技术的目的即可。
50.在一些实施方式中，绝缘层中包括深色染料，得到的绝缘层为深色，在制备外包装的过程中，如果绝缘层存在涂覆不均匀或者不完整的情况，防水层则会裸露出来，从而有利于发现生产过程中的不良品。本技术对上述深色染料没有特别限制，只要能实现本技术的
目的即可，例如黑色染料或深蓝色染料。本技术对深色染料的种类没有特别限制，可以采用本领域已知的深色染料，只要不影响绝缘层的绝缘性能即可。
51.本技术还提供了前述任一实施方式中的外包装的制备方法，其包括以下步骤：提供陶瓷层、防水层和绝缘层，并在基材的表面上依次设置陶瓷层、防水层和绝缘层；陶瓷层包括α-氧化铝和/或氧化锆，厚度为5μm-15μm；防水层包括纳米二氧化硅粉末、纳米二氧化钛粉末、纳米陶瓷粉末中的至少一种，厚度为5μm-15μm；绝缘层包括纳米钡盐和复合树脂材料，厚度为45μm-55μm。
52.本技术对陶瓷层、防水层和绝缘层的制备方法没有特别限制，只要能实现本技术的目的即可，例如，陶瓷层的制备方法可以包括但不限于等离子弧喷涂、热喷涂、磁控溅射等，防水层的制备方法可以包括但不限于点胶机喷涂等，绝缘层的制备方法可以包括但不限于涂覆法等。
53.在一些实施方式中，外包装的基材可以是硬壳，例如硬塑料壳、铝壳、钢壳等。外包装的基材也可以是软包，例如袋式软包。软包的材质可以是塑料，作为塑料，可列举出聚丙烯、聚对苯二甲酸丁二醇酯以及聚丁二酸丁二醇酯等。
54.另外，以下适当参照附图对本技术的二次电池、电池模块、电池包和用电装置进行说明。
55.本技术的一个实施方式中，提供一种二次电池。其包括上述任一实施方式中的外包装或上述任一实施方式中的制备方法制得的外包装。
56.通常情况下，二次电池包括正极极片、负极极片、电解质和隔离膜。在电池充放电过程中，活性离子在正极极片和负极极片之间往返嵌入和脱出。电解质在正极极片和负极极片之间起到传导离子的作用。隔离膜设置在正极极片和负极极片之间，主要起到防止正负极短路的作用，同时可以使离子通过。
57.[正极极片]
[0058]
正极极片包括正极集流体以及设置在正极集流体至少一个表面的正极膜层。
[0059]
作为示例，正极集流体具有在其自身厚度方向相对的两个表面，正极膜层设置在正极集流体相对的两个表面的其中任意一者或两者上。
[0060]
在一些实施方式中，所述正极集流体可采用金属箔片或复合集流体。例如，作为金属箔片，可采用铝箔。复合集流体可包括高分子材料基层和形成于高分子材料基层至少一个表面上的金属层。复合集流体可通过将金属材料(铝、铝合金、镍、镍合金、钛、钛合金、银及银合金等)形成在高分子材料基材(如聚丙烯(pp)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(pet)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(pbt)、聚苯乙烯(ps)、聚乙烯(pe)等的基材)上而形成。
[0061]
在一些实施方式中，正极活性材料可采用本领域公知的用于电池的正极活性材料。作为示例，正极活性材料可包括以下材料中的至少一种：橄榄石结构的含锂磷酸盐、锂过渡金属氧化物及其各自的改性化合物。但本技术并不限定于这些材料，还可以使用其他可被用作电池正极活性材料的传统材料。这些正极活性材料可以仅单独使用一种，也可以将两种以上组合使用。其中，锂过渡金属氧化物的示例可包括但不限于锂钴氧化物(如licoo2)、锂镍氧化物(如linio2)、锂锰氧化物(如limno2、limn2o4)、锂镍钴氧化物、锂锰钴氧化物、锂镍锰氧化物、锂镍钴锰氧化物(如lini
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))、锂镍钴铝氧化物(如lini
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o2)及其改性化合物等中的至少一种。橄榄石结构的含锂磷酸盐的示例可包括但不限于磷酸铁锂(如lifepo4(也可以简称为lfp))、磷酸铁锂与碳的复合材料、磷酸锰锂(如limnpo4)、磷酸锰锂与碳的复合材料、磷酸锰铁锂、磷酸锰铁锂与碳的复合材料中的至少一种。
[0062]
在一些实施方式中，正极膜层还可选地包括正极膜层粘结剂。作为示例，所述正极膜层粘结剂可以包括聚偏氟乙烯(pvdf)、聚四氟乙烯(ptfe)、偏氟乙烯-四氟乙烯-丙烯三元共聚物、偏氟乙烯-六氟丙烯-四氟乙烯三元共聚物、四氟乙烯-六氟丙烯共聚物及含氟丙烯酸酯树脂中的至少一种。
[0063]
在一些实施方式中，正极膜层还可选地包括导电剂。作为示例，所述导电剂可以包括超导碳、乙炔黑、炭黑、科琴黑、碳点、碳纳米管、石墨烯及碳纳米纤维中的至少一种。
[0064]
在一些实施方式中，可以通过以下方式制备正极极片：将上述用于制备正极极片的组分，例如正极活性材料、导电剂、粘结剂和任意其他的组分分散于溶剂(例如n-甲基吡咯烷酮)中，形成正极浆料；将正极浆料涂覆在正极集流体上，经烘干、冷压等工序后，即可得到正极极片。
[0065]
[负极极片]
[0066]
负极极片包括负极集流体以及设置在负极集流体至少一个表面上的负极膜层，所述负极膜层包括负极活性材料。
[0067]
作为示例，负极集流体具有在其自身厚度方向相对的两个表面，负极膜层设置在负极集流体相对的两个表面中的任意一者或两者上。
[0068]
在一些实施方式中，所述负极集流体可采用金属箔片或复合集流体。例如，作为金属箔片，可以采用铜箔。复合集流体可包括高分子材料基层和形成于高分子材料基材至少一个表面上的金属层。复合集流体可通过将金属材料(铜、铜合金、镍、镍合金、钛、钛合金、银及银合金等)形成在高分子材料基材(如聚丙烯(pp)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(pet)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(pbt)、聚苯乙烯(ps)、聚乙烯(pe)等的基材)上而形成。
[0069]
在一些实施方式中，负极活性材料可采用本领域公知的用于电池的负极活性材料。作为示例，负极活性材料可包括以下材料中的至少一种：人造石墨、天然石墨、软炭、硬炭、硅基材料、锡基材料和钛酸锂等。所述硅基材料可选自单质硅、硅氧化合物、硅碳复合物、硅氮复合物以及硅合金中的至少一种。所述锡基材料可选自单质锡、锡氧化合物以及锡合金中的至少一种。但本技术并不限定于这些材料，还可以使用其他可被用作电池负极活性材料的传统材料。这些负极活性材料可以仅单独使用一种，也可以将两种以上组合使用。
[0070]
在一些实施方式中，负极膜层还可选地包括负极膜层粘结剂。所述负极膜层粘结剂可选自丁苯橡胶(sbr)、聚丙烯酸(paa)、聚丙烯酸钠(paas)、聚丙烯酰胺(pam)、聚乙烯醇(pva)、海藻酸钠(sa)、聚甲基丙烯酸(pmaa)及羧甲基壳聚糖(cmcs)中的至少一种。
[0071]
在一些实施方式中，负极膜层还可选地包括导电剂。导电剂可选自超导碳、乙炔黑、炭黑、科琴黑、碳点、碳纳米管、石墨烯及碳纳米纤维中的至少一种。
[0072]
在一些实施方式中，负极膜层还可选地包括其他助剂，例如增稠剂(如羧甲基纤维素钠(cmc-na))等。
[0073]
在一些实施方式中，可以通过以下方式制备负极极片：将上述用于制备负极极片
的组分，例如负极活性材料、导电剂、粘结剂和任意其他组分分散于溶剂(例如去离子水)中，形成负极浆料；将负极浆料涂覆在负极集流体上，经烘干、冷压等工序后，即可得到负极极片。
[0074]
[电解质]
[0075]
电解质在正极极片和负极极片之间起到传导离子的作用。本技术对电解质的种类没有具体的限制，可根据需求进行选择。例如，电解质可以是液态的、凝胶态的或全固态的。
[0076]
在一些实施方式中，所述电解质采用电解液。所述电解液包括电解质盐和溶剂。
[0077]
在一些实施方式中，电解质盐可选自六氟磷酸锂、四氟硼酸锂、高氯酸锂、六氟砷酸锂、双氟磺酰亚胺锂、双三氟甲磺酰亚胺锂、三氟甲磺酸锂、二氟磷酸锂、二氟草酸硼酸锂、二草酸硼酸锂、二氟二草酸磷酸锂及四氟草酸磷酸锂中的至少一种。
[0078]
在一些实施方式中，溶剂可选自碳酸亚乙酯、碳酸亚丙酯、碳酸甲乙酯、碳酸二乙酯、碳酸二甲酯、碳酸二丙酯、碳酸甲丙酯、碳酸乙丙酯、碳酸亚丁酯、氟代碳酸亚乙酯、甲酸甲酯、乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸丙酯、丙酸甲酯、丙酸乙酯、丙酸丙酯、丁酸甲酯、丁酸乙酯、1,4-丁内酯、环丁砜、二甲砜、甲乙砜及二乙砜中的至少一种。
[0079]
在一些实施方式中，所述电解液还可选地包括添加剂。例如添加剂可以包括负极成膜添加剂、正极成膜添加剂，还可以包括能够改善电池某些性能的添加剂，例如改善电池过充性能的添加剂、改善电池高温或低温性能的添加剂等。
[0080]
[隔离膜]
[0081]
在一些实施方式中，二次电池中还包括隔离膜。本技术对隔离膜的种类没有特别的限制，可以选用任意公知的具有良好的化学稳定性和机械稳定性的多孔结构隔离膜。
[0082]
在一些实施方式中，隔离膜的材质可选自玻璃纤维、无纺布、聚乙烯、聚丙烯及聚偏二氟乙烯中的至少一种。隔离膜可以是单层薄膜，也可以是多层复合薄膜，没有特别限制。在隔离膜为多层复合薄膜时，各层的材料可以相同或不同，没有特别限制。
[0083]
在一些实施方式中，正极极片、负极极片和隔离膜可通过卷绕工艺或叠片工艺制成电极组件。
[0084]
在一些实施方式中，二次电池可包括前述任一实施方式中的外包装。该外包装可用于封装上述电极组件及电解质。
[0085]
本技术对二次电池的形状没有特别的限制，其可以是圆柱形、方形或其他任意的形状。例如，图2是作为一个示例的方形结构的二次电池5。
[0086]
在一些实施方式中，参照图3，外包装可包括壳体51和盖板53。其中，壳体51可包括底板和连接于底板上的侧板，底板和侧板围合形成容纳腔。壳体51具有与容纳腔连通的开口，盖板53能够盖设于所述开口，以封闭所述容纳腔。正极极片、负极极片和隔离膜可经卷绕工艺或叠片工艺形成电极组件52。电极组件52封装于所述容纳腔内。电解液浸润于电极组件52中。二次电池5所含电极组件52的数量可以为一个或多个，本领域技术人员可根据具体实际需求进行选择。
[0087]
在一些实施方式中，二次电池可以组装成电池模块，电池模块所含二次电池的数量可以为一个或多个，具体数量本领域技术人员可根据电池模块的应用和容量进行选择。
[0088]
图4是作为一个示例的电池模块4。参照图4，在电池模块4中，多个二次电池5可以是沿电池模块4的长度方向依次排列设置。当然，也可以按照其他任意的方式进行排布。进
一步可以通过紧固件将该多个二次电池5进行固定。
[0089]
可选地，电池模块4还可以包括具有容纳空间的外壳，多个二次电池5容纳于该容纳空间。
[0090]
在一些实施方式中，上述电池模块还可以组装成电池包，电池包所含电池模块的数量可以为一个或多个，具体数量本领域技术人员可根据电池包的应用和容量进行选择。
[0091]
图5和图6是作为一个示例的电池包10。参照图5和图6，在电池包10中可以包括电池箱和设置于电池箱中的多个电池模块4。电池箱包括上箱体11和下箱体12，上箱体11能够盖设于下箱体12，并形成用于容纳电池模块4的封闭空间。多个电池模块4可以按照任意的方式排布于电池箱中。
[0092]
另外，本技术还提供一种用电装置，所述用电装置包括本技术提供的二次电池、电池模块、或电池包中的至少一种。所述二次电池、电池模块、或电池包可以用作所述用电装置的电源，也可以用作所述用电装置的能量存储单元。所述用电装置可以包括移动设备(例如手机、笔记本电脑等)、电动车辆(例如纯电动车、混合动力电动车、插电式混合动力电动车、电动自行车、电动踏板车、电动高尔夫球车、电动卡车等)、电气列车、船舶及卫星、储能系统等，但不限于此。
[0093]
作为所述用电装置，可以根据其使用需求来选择二次电池、电池模块或电池包。
[0094]
图7是作为一个示例的用电装置。该用电装置为纯电动车、混合动力电动车、或插电式混合动力电动车等。为了满足该用电装置对二次电池的高功率和高能量密度的需求，可以采用电池包或电池模块。
[0095]
作为另一个示例的装置可以是手机、平板电脑、笔记本电脑等。该装置通常要求轻薄化，可以采用二次电池作为电源。
[0096]
实施例
[0097]
以下，说明本技术的实施例。下面描述的实施例是示例性的，仅用于解释本技术，而不能理解为对本技术的限制。实施例中未注明具体技术或条件的，按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规产品。
[0098]
实施例1
[0099]
《外包装的制备》
[0100]
以铝塑膜壳体作为基材。
[0101]
(1)陶瓷层的制备
[0102]
将α-氧化铝粉末(粒径为20nm-100nm)加入去离子水中使用超声波振动使得α-氧化铝粉末在去离子水中均匀分散开，然后加入粘结剂聚偏氟乙烯放入球磨机中球磨2h混合均匀得到混合浆料，然后使用喷雾干燥的方式进行干燥，使混合浆料凝固成球形颗粒，然后过筛，形成微米尺寸的氧化铝纳米颗粒，然后在1100℃下高温烧结5h，保温10min后研磨得到氧化铝陶瓷材料纳米烧结粉末。其中，粘结剂的质量百分含量为0.5％。
[0103]
加热氧化铝陶瓷材料纳米烧结粉末至熔融状态，通过等离子喷枪喷射至基材的一个表面上形成厚度为10μm的陶瓷层。其中，喷枪口直径为2cm，喷射高度为30cm。
[0104]
(2)防水层的制备
[0105]
将粒径为20nm-200nm的纳米二氧化硅粉末、粒径为20nm-200nm的纳米二氧化钛粉
末、粒径为20nm-200nm的氧化铝纳米陶瓷粉末按照质量比为2:1:7进行混合，然后加入丙二醇甲醚作为溶剂，得到固含量为42wt％的防水层浆料。然后通过点胶机将防水层浆料喷涂在步骤(2)制备得到的陶瓷层上，得到厚度为10μm的防水层。其中，点胶机的喷口直径为0.5mm，喷涂雾化气压为15psi，喷涂高度为10cm。
[0106]
(3)绝缘层的制备
[0107]
将天然矿物钡盐(主要成分为baso4)采用高效球磨机球磨成粒径为50nm-200nm的纳米粉体，然后加入二甲基亚砜作为溶剂，得到固含量为20wt％-30wt％的悬浮液，搅拌均匀，加入盐酸或氢氧化钠调节悬浮液的ph值为7-8。然后抽滤，将滤饼采用去离子水洗涤，直到用0.1mol/l的agno3溶液检测无氯离子为止，然后将滤饼在120℃下烘干，再经粉碎后，得天然钡盐纳米粉体baso4，然后在球磨机中研磨12h，得到粒径为100nm的纳米钡盐baso4。将上述所得纳米钡盐与硬脂酸按照质量比为9:1混合得到包覆硬脂酸包覆层的纳米钡盐。将上述含有硬脂酸包覆层的纳米钡盐、复合树脂材料环氧树脂-噁唑烷酮、黑色颜料炭黑按照质量比为2:5:0.002进行混合，放在球磨机内球磨24h，制得绝缘涂层材料。
[0108]
将上述制备得到的涂层材料加入溶剂二甲基亚砜中，得到固含量为20wt％的绝缘层浆料。然后采用涂覆法在步骤(3)制备得到的防水层上进行涂覆，烘干处理后得到厚度为50μm的绝缘层。
[0109]
《锂离子电池的制备》
[0110]
将正极极片、隔离膜、负极极片按顺序叠好，使隔离膜处于正极极片和负极极片之间起到隔离作用，然后卷绕得到电极组件；将电极组件置于上述制得的外包装中，干燥后注入电解液，经过真空封装、静置、化成、整形等工序，得到锂离子电池。
[0111]
实施例2至实施例6
[0112]
除了按照表1调整相关制备参数以外，其余与实施例1相同。实施例4中在制备绝缘层时将纳米钡盐baso4替换为现有技术中已知的baco3。
[0113]
对比例1
[0114]
除了不在基材的表面设置陶瓷层、防水层和绝缘层，并在基材的表面包覆一层厚度为110μm的蓝膜以外，其余与实施例1相同。
[0115]
对比例2
[0116]
除了不在基材表面设置陶瓷层以外，其余与实施例1相同。
[0117]
对比例3
[0118]
除了按照表1调整相关制备参数以外，其余与实施例1相同。
[0119]
性能测试：
[0120]
漏电流失效率测试：
[0121]
采用绝缘测试机测试锂离子电池的漏电流，绝缘测试机中的探针一个与外包装的铝塑膜中的铝层接触，另一个探针与外包装上设置的绝缘层或蓝膜接触，其中，测试电压为1500v，测试压力为800kgf，测试时间为3s，当漏电流大于或等于1.5ma时，则记为漏电锂离子电池。
[0122]
漏电流失效率＝漏电锂离子电池个数/测试锂离子电池总个数
×
100％，其中，测试锂离子电池的总个数为1000个。
[0123]
厚度标准差σ计算：
[0124]
采用千分尺测量100个锂离子电池的厚度，然后计算锂离子电池厚度的标准差σ。上述标准差为本领域公知的标准差。
[0125]
防水性能测试：
[0126]
将锂离子电池置于浓度为3.5％的nacl水溶液中，水深为25mm，然后使用万用表的欧姆档，测试是否存在漏电流现象，万用表一端定在锂离子电池顶盖上(非极柱区域)，另一端置于水中。若测得的阻值大于或等于1兆欧，锂离子电池的防水性能测试通过；若测得的阻值小于1兆欧，锂离子电池的防水性能测试不通过。每个实施例和对比例各测试100个锂离子电池，记录通过的测试锂离子电池个数为最终结果。
[0127]
各实施例和对比例的制备参数及性能测试如表1所示。
[0128]
表1
[0129][0130]
注：表1中的“/”表示不存在对应制备参数或物质。
[0131]
如表1所示，实施例1中采用本技术提供的外包装制得的锂离子电池的漏电流失效率为0％，而对比例1中采用现有技术中在外包装的外面包覆蓝膜制得的锂离子电池的漏电流失效率为0.1％，说明采用本技术提供的外包装能够改善锂离子电池的漏电现象，从而提高锂离子电池的安全性能。同时，实施例1中采用本技术提供的外包装制得的锂离子电池的厚度标准差σ为0.059，而对比例1中采用现有技术中在外包装的外面包覆蓝膜制得的锂离子电池的厚度标准差σ为0.183，说明采用本技术提供的外包装有利于提高同批次锂离子电池的厚度均匀性。此外，经过防水性测试，实施例1和对比例1中的锂离子电池的通过个数均为100个，说明本技术提供的外包装也具有良好的防水性能。
[0132]
从实施例1和对比例2可以看出，当外包装同时包括陶瓷层、防水层和绝缘层，锂离子电池具有更好的安全性能。在制备陶瓷层、防水层和绝缘层的过程中，陶瓷层中材料的种类和粘结剂的质量百分含量、陶瓷层的厚度，防水层中纳米陶瓷粉末的种类和防水层的厚度，绝缘层中纳米钡盐和复合树脂材料的质量比、纳米钡盐的种类和绝缘层的厚度通常会影响锂离子电池的性能，从实施例1-实施例6可以看出，当上述参数在在本技术的范围内，
得到的锂离子电池具有良好的安全性能、防水性能和厚度均匀性；从实施例1-实施例6、对比例3可以看出，当陶瓷层、防水层和绝缘层的厚度在本技术的范围内，锂离子电池同时具有更好的安全性能和防水性能，且同批次的锂离子电池具有更好的厚度均匀性。
[0133]
需要说明的是，本技术不限定于上述实施方式。上述实施方式仅为示例，在本技术的技术方案范围内具有与技术思想实质相同的构成、发挥相同作用效果的实施方式均包含在本技术的技术范围内。此外，在不脱离本技术主旨的范围内，对实施方式施加本领域技术人员能够想到的各种变形、将实施方式中的一部分构成要素加以组合而构筑的其它方式也包含在本技术的范围内。