一种锂离子电池软包装膜的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及包装技术领域，特别设及一种裡离子电池软包装膜。
【背景技术】
[0002] 目前，裡离子电池使用的软包装膜通常由耐热树脂保护层、粘接胶层、侣锥层、纯 化层、粘接胶层或粘接树脂层和热塑性树脂膜层（热封层）制成。但是由于裡离子电池是 通过热封层的贴合封装的，从密封部端面侵入的水分子有可能进入到裡离子电池内部，与 Li化和LiBFe等裡盐电解质反应能够产生强腐蚀性HF酸，HF酸的存在会引起金属表面的 腐蚀并降低侣锥和热封层的粘接强度，运便进一步加剧了水分子的侵入。运种恶性循环会 迅速降低电池性能和使用寿命，甚至会造成氧气的渗入而给电池带来安全隐患。另一方面， 裡离子电池还含有能溶解电解质的诸如碳酸丙締醋、碳酸乙締醋等溶剂，当运些极具渗透 力的溶剂穿过热封层，会降低侣锥与热封层之间的粘接性能，造成电解液泄露隐患。
【发明内容】
[0003] 为了解决上述技术问题，本发明提供了一种带有物理阻隔层的具有超强耐HF酸 腐蚀和耐电解液的裡离子电池软包装膜，同时本发明得到物理阻隔层的方法不含铭盐、对 环境友好。
[0004] 本发明所述问题是通过W下技术方案解决的：
[0005] 一种裡离子电池软包装膜，由外到内依次设有耐热保护层、第一粘接胶层、侣锥 层、纯化层、第二粘接胶层和热塑性树脂膜层，在纯化层和第二粘接胶层之间设置物理阻隔 层，所述物理阻隔层是由含石墨締微片和硅氧烷的涂布液在侣锥纯化层表面经干燥固化而 成，其中，所述涂布液的PH值为3-5,组成及质量百分含量为小分子有机酸0. 5~%;有 机硅氧烷2~IOwt%;小分子醇0.Ol~0.Iwt%;石墨締微片0. 1~Iwt%;分散剂0. 05~ 0. 2wt% ;余量为去离子水。
[0006] 上述裡离子电池软包装膜，所述物理阻隔层按照如下方法制备：
[0007] 1)预先用小分子有机酸及其钢盐配制PH值为3~5的缓冲液，加入小分子醇，常 溫常压下揽拌，同时缓慢加入有机硅氧烷，室溫静置，得到有机硅氧烷溶液；
[0008] 2)将石墨締微片和分散剂加入有机硅氧烷溶液中，超声分散均匀，静置3~4小 时，得到涂布液；
[0009] 3)将涂布液均匀涂布到侣锥纯化层表面上，100~150°C干燥固化5~20min后得 到厚度为3~5ym物理阻隔层。
[0010] 上述裡离子电池软包装膜，所述石墨締微片为单层或多层纯石墨締微片或者氧化 石墨締微片，径厚比为300~3000,直径分布范围为0. 5~3ym，氧含量为0~50wt%。
[0011] 上述裡离子电池软包装膜，所述硅氧烷为=取代的=烷氧基硅烷。
[0012] 上述裡离子电池软包装膜，所述=取代的=烷氧基硅烷为丫-氨丙基=乙氧基娃 烧（KH-550)、丫-[(2, 3)-环氧丙氧]丙基S甲氧基硅烷（KH-560)、苯基S乙氧基硅烷等中 的一种或几种。
[0013] 上述裡离子电池软包装膜，所述小分子有机酸为乙酸、丙酸、簇基下二酸、十二烧 基苯横酸、十二烷基横酸中的一种或几种。
[0014] 上述裡离子电池软包装膜，所述小分子醇为甲醇、乙醇、丙醇、异丙醇、1,3-丙二 醇、丙S醇中的一种或几种。
[0015] 上述裡离子电池软包装膜，所述分散剂为聚丙締酸、聚乙締化咯烧酬、聚环氧乙 烧、聚环氧丙烷、聚乙締醇和径丙基甲基纤维素中的一种或几种，所述分散剂分子量在 1000~10000范围内。
[0016] 有益效果
[0017] 1.本发明的裡离子电池软包装膜，在侣锥纯化层上增设含有石墨締微片和娃氧 烧物理阻隔层，一方面能使电池外部的水汽和氧分子难W通过该物理阻隔层渗透到电池内 部，防止电忍材料的变质，另一方面也能隔绝电解液中的HF酸渗透到侣锥层上，防止HF酸 腐蚀侣锥而造成侣锥和内膜分离，因而所得到的裡离子电池软包装膜具有长使用寿命的优 点。
[0018] 2.本发明的裡离子电池软包装膜，其物理阻隔层的制备方法简单易行，使用不含 铭元素的化学转化处理工艺，具有环境友好特性。
[0019] 3.本发明物理阻隔层中使用超大直径/厚度比层状石墨締微片，使石墨締微片之 间能够形成致密的连续二维叠层结构，从而使得裡离子电池软包装膜的可W起到隔绝气、 液的渗透的作用。
【附图说明】
[0020] 图1是本发明裡离子电池用软包装膜的结构示意图。
[0021] 图中各标号表示为：1-耐热保护层、2-第一粘接胶层、3-侣锥层、4-纯化层、5-物 理阻隔层、6-第二粘接胶层、7-热塑性树脂膜层。
【具体实施方式】
[0022] 本发明的裡离子电池软包装膜，所述软包装膜由外到内依次设有耐热保护层、第 一粘接胶层、侣锥层、纯化层、物理阻隔层、第二粘接胶层和热塑性树脂膜层。物理阻隔层含 有石墨締微片和硅氧烷，可W起到隔绝气、液的渗透的作用。该物理阻隔层利用了石墨締微 片碳六元环的化学稳定和空间致密性的特点，同时因其超大直径/厚度比使石墨締微片之 间能够形成致密的连续二维叠层结构，所W该物理阻隔层具有超强气、液物理阻隔作用。
[0023] 然而单纯由石墨締微片组成的阻隔层很难和侣锥纯化层、粘接胶层进行粘接，所 W本发明将石墨締微片埋在通过原位聚合而成的交联硅氧烷=维致密基体中，一方面交联 硅氧烷=维致密结构能固定住石墨締微片叠层提高其空间稳定性，另一方面娃径基能与纯 化层中金属的径基缩合形成Si-O-M化学键而提高物理阻隔层与侣锥的粘接力，同时娃氧 烧上的功能基团也能与粘接剂层的功能基团进行反应而提高物理阻隔层与粘接胶层的粘 接力。
[0024] 据此原理，所述的物理阻隔层由W下步骤实现：1)预先用小分子有机酸及其钢盐 配制PH= 3~5的缓冲液，加入小分子醇，常溫常压揽拌条件下往缓冲液中缓慢加入有机 硅氧烷，室溫下放置一天，得到有机硅氧烷溶液；2)将石墨締微片和分散剂加入有机娃氧 烧溶液中，超声分散均匀，静置3~4小时，得到涂布液；3)将涂布液均匀涂布到侣锥纯化 层表面上，100~150°C干燥固化5~20min，得到石墨締微片/聚有机硅氧烷物理阻隔层， 其厚度为3~5iim。
[00巧]上述由有机酸、有机硅氧烷、小分子醇、石墨締微片、分散剂在常溫下配制而成的 石墨締微片/硅氧烷涂布液，其组分质量百分含量具体如下
[0026] 有机酸 0.5~2wt% 有机旌氧烧 2~lOwt% 小分子醇 化〇:1~祐1前1 石墨嬌微片 0.1~Iwt % 分散剂 0.0日~0.2 Wt% 垂尚子水 条量?；
[0027] 调节涂布液的Kl值在3-5之间，所述石墨締微片为纯石墨締微片或者氧化石墨締 微片，其层数为单层或多层，直径分布范围为0. 5~3ym，径厚比范围为300~3000,氧含 量为0~50wt%。
[0028] 上述氧化石墨締微片上带有能与娃径基反应的径基，所W氧化石墨締比纯石墨締 具有与硅氧烷更强的结合力；然而氧化石墨締在制备过程中的氧化步骤或多或少会形成表 面缺陷，损害氧化石墨締的表面致密性，所W其隔绝气、液的能力不如纯石墨締微片。因此， 两者的复配具有更佳的效果。石墨締微片的径厚比控制在300~3000,径厚比过小会形 成不了致密的平铺叠层而恶化阻隔效果，而径厚比过大会造成石墨締微片的严重權皱和卷 曲，同样会影响叠层的致密性从而影响阻隔效果，另外过大的径厚比也不利于石墨締微片 在溶液中的分散。
[0029] 所述的硅氧烷为烷氧基硅烷。烷氧基硅烷有一取代、二取代，=取代和四取代类 型，一取代型无法形成高聚物，二取代型只能聚合成线性聚合物而无法交联成=维体型，四 取代型虽然能聚合成致密的体型=维结构，但水解后溶液的稳定性难W控制，因此优选= 取代的烷氧基硅烷。其中所述的=烷氧基硅烷包括丫-氨丙基=乙氧基硅烷（KH-550)、 丫-[(2, 3)-环氧丙氧]丙基S甲氧基硅烷（KH-560)和苯基S乙氧基硅烷等中的一种或几 种。
[0030] 所述有机酸为小分子簇酸或横酸中的一种或几种，其中簇酸包括乙酸、丙酸和簇 基下二酸等，横酸包括十二烷基苯横酸、十二烷基横酸等。
[0031] 所述的小分子醇为一元醇或多元醇，选自于甲醇、乙醇、丙醇、异丙醇、1,3-丙二醇 和丙=醇中的一种或几种。硅氧烷的水解反应是可逆反应，在一定量小分子醇存在的条件 下，其水解稳定性能得到提高，从而提高涂布液的稳定性。 阳0巧 PH的优选范围为3~5,原因在于酸性过弱硅氧烷不能完全水解，并且水解时间很 长；而酸性过强硅氧烷水解速率过快，水解产物娃径基团之间的聚合急剧加快，从而造成溶 液稳定性变差；而PH值在3~5范围内能保证硅氧烷充分水解并且稳定时间长。
[0033] 所述分散剂为水溶性非离子型高分子分散剂，包括聚丙締酸、聚乙締化咯烧酬、聚 环氧乙烧、聚环氧丙烷、聚乙締醇和径丙基甲基纤维素中的一种或几种，所述分散剂分子量 在1000~10000范围内。
[0034] 本发明所述耐热保护层1，第一粘接胶层2,侣锥层3,第二粘接胶层6和热塑性树 脂膜层7所用的原材料均为公知的材料。本发明中，侣锥纯化层所用的纯化体系为铁、错盐 纯化体系。侣锥层与耐热保护层之间、物理阻隔层与热塑性树脂膜层之间均通过粘接胶进 行复合。所述的纯化层（4)通过《6063侣合金铁错系纯化液稳定性研究及纯化工艺优化》 一文中的最优配方和工艺参数配制的铁、错盐纯化液，并采用喷淋的方式在经过酸碱清洗 的侣锥亮面制备的铁、错盐纯化层。
[0035] 所述耐热保护层为尼龙薄膜，厚度15~30Jim;
[0036] 所述的粘接胶为聚氨醋或柔性环氧树脂胶粘剂，设置粘接层干厚为3~5ym;
[0037] 所述的侣锥为含铁侣锥，铁含量0. 5~%，厚度40~50ym;
[0038] 所述热塑性树脂为流诞聚丙締cPP，膜厚20~50ym，并对其复合面进行臭氧处 理。
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