高强度锂电池包装膜及其制备方法与流程

本发明涉及锂电池包装膜技术领域，具体讲是一种高强度锂电池包装膜及其制备方法。

背景技术：

现有技术的锂电池包装膜一般由尼龙层、铝箔层和热封层组成，制备时可采用干法工艺或热法工艺制备锂电池包装膜，锂电池包装膜的性能好坏对锂电池的使用寿命有密切关系，锂电池包装膜的性能在其铝箔层性能不变的情况下，如何通过改变尼龙层和热封层的性能来提高锂电池包装膜的强度、韧性等性能即为本领域工作人员所欲研究的方向。

技术实现要素：

鉴于上述现有技术的缺陷，本发明的一个目的在于：提供一种高强度锂电池包装膜。

为解决上述问题，本发明的技术解决方案是：高强度锂电池包装膜，包括尼龙层、铝箔层和热封层；

尼龙层由以下质量百分比的原料组成：mxd642％、尼龙615％、玻璃纤维30％、lldpe-g-mah9％、硅烷偶联剂0.2％、抗氧剂0.3％、阻燃剂0.1％、纳米二氧化硅3％、对苯二酚0.2％，铝离子余量；

热封层由以下质量百分比的原料组成：聚丙烯70％、碳纤维28％、纳米碳酸钙1％、滑石粉0.5％、硫酸钡0.5％。

进一步地，热封层厚度为60～65微米。

本发明还提供一种上述高强度锂电池包装膜的其制备方法，包括以下步骤：

(1)将聚丙烯、碳纤维、纳米碳酸钙、滑石粉、硫酸钡混合，通过共挤流延机成型后制备热封层；

(2)对铝箔的表面进行脱脂和耐腐蚀处理后制备铝箔层；

(3)用离子注入机将铝离子注入mxd6中后，将mxd6、尼龙6、玻璃纤维、lldpe-g-mah、硅烷偶联剂、抗氧剂、阻燃剂、纳米二氧化硅、对苯二酚混合，混合后通过挤出机挤出成型后,通过双向拉伸制备尼龙层；

(4)用干法工艺将尼龙层、铝箔层和热封层复合成型；

(5)对制得的包装膜进行性能测试，包括以下步骤：

(51)将两片包装膜与极耳粘合，取一定宽度封口裁切成条，使用拉力测试设备测试剥离强度，观察剥离后的包装膜铝箔层是否呈均匀乳白色，要求铝箔层与铝箔层不分层；

(52)包装膜用良好的成型模具冲深，在一定取值范围内调整成型深度，直至包装膜边角出现破裂，记录出现破裂前的深度最大值；

(53)将成型后的包装膜先封焊两边，不加极耳和电芯，注入一定量的电解液，在一定温度条件下烘烤一定的时间后进行观察，观察封焊成型后包装膜是否有腐蚀、漏液、膨胀、分层现象；

(54)将包装膜置于水浴或高温高湿环境中，一段时间后取出，观察包装膜是否异常，且通过称重或水分测试判断其吸水量，测试包装膜的阻隔性能；

(6)将测试完的合格产品进行包装。

本发明的有益效果是：

玻璃纤维作为增强材料可以提高尼龙层的强度，玻璃纤维在含量为30％时，其缺口冲击强度可达到最大值，其拉伸强度也较高；mxd6与二氧化硅纳米微粒有很好的界面相容性，使得mxd6/纳米二氧化硅复合材料的拉伸强度和缺口冲击强度均较纯mxd6有不同程度的提高，而且，随着纳米二氧化硅的添加，尼龙基体与二氧化硅纳米微粒间形成一个弹性过渡层，可以有效地传递和松弛界面上的应力，更好地吸收和分散外界的冲击能，从而提高材料的韧性；抗氧剂用于保持尼龙层热氧化稳定性；对苯二酚作为防老剂，可抑制光、热、氧等外界因素的作用；铝离子通过离子注入法注入mxd6，铝离子取代mxd6大分子链酰胺键中的氢离子，均匀注入分子插层或大分子链中，mxd6表面硬度可提高很多，且mxd6的耐磨性大大提高，弹性模量也有提高；

碳纤维添加入聚丙烯后提高了聚丙烯的强度，纳米碳酸钙作为成核剂，可提高聚丙烯的结晶速度、结晶率和结晶细微比，从而实现聚丙烯的增刚性，滑石粉、硫酸钡作为填充剂，可以显著提高聚丙烯的刚性、耐热性、提高尺寸稳定性、耐高温蠕变性、硬度等等。

附图说明

图1为玻璃纤维(gf)含量与mxd6拉伸强度的关系图；

图2为玻璃纤维(gf)含量与mxd6缺口冲击强度的关系图。

具体实施方式

为比较直观、完整地理解本发明的技术方案，现进行非限制性的特征说明如下：

实施例一：

高强度锂电池包装膜，包括尼龙层，尼龙层由以下质量百分比的原料组成：mxd642％、尼龙615％、玻璃纤维30％、lldpe-g-mah9％、硅烷偶联剂0.2％、抗氧剂0.3％、阻燃剂0.1％、纳米二氧化硅3％、对苯二酚0.2％，铝离子余量；铝箔层；热封层，热封层由以下质量百分比的原料组成：聚丙烯70％、碳纤维28％、纳米碳酸钙1％、滑石粉0.5％、硫酸钡0.5％。

上述高强度锂电池包装膜的制备方法包括以下步骤：

(1)将聚丙烯、碳纤维、纳米碳酸钙、滑石粉、硫酸钡混合，通过共挤流延机成型后制备热封层；

(2)对铝箔的表面进行脱脂和耐腐蚀处理后制备铝箔层；

(3)用离子注入机将铝离子注入mxd6中后，将mxd6、尼龙6、玻璃纤维、lldpe-g-mah、硅烷偶联剂、抗氧剂、阻燃剂、纳米二氧化硅、对苯二酚混合，混合后通过挤出机挤出成型后,通过双向拉伸制备尼龙层；

(4)用干法工艺将尼龙层、铝箔层和热封层复合成型；

(5)对制得的包装膜进行性能测试，包括以下步骤：

(51)将两片包装膜与极耳粘合，取一定宽度封口裁切成条，使用拉力测试设备测试剥离强度，观察剥离后的包装膜铝箔层是否呈均匀乳白色，要求铝箔层与铝箔层不分层；

(52)包装膜用良好的成型模具冲深，在一定取值范围内调整成型深度，直至包装膜边角出现破裂，记录出现破裂前的深度最大值，包装膜的冲深后必须满足以下条件：冲坑的四个边角最薄处不小于原来50％的厚度，热封层厚度为60～65微米，否则会造成电池成型后有漏点，严重影响电池性能；

(53)将成型后的包装膜先封焊两边，不加极耳和电芯，注入一定量的电解液，在一定温度条件下烘烤一定的时间后进行观察，观察封焊成型后包装膜是否有腐蚀、漏液、膨胀、分层现象；

(54)将包装膜置于水浴或高温高湿环境中，一段时间后取出，观察包装膜是否异常，且通过称重或水分测试判断其吸水量，测试包装膜的阻隔性能；

(6)将测试完的合格产品进行包装。

如图1和图2所示，玻璃纤维作为增强材料可以提高尼龙层的强度，玻璃纤维在含量为30％时，其缺口冲击强度可达到最大值，其拉伸强度也较高。

mxd6与二氧化硅纳米微粒有很好的界面相容性，使得mxd6/纳米二氧化硅复合材料的拉伸强度和缺口冲击强度均较纯mxd6有不同程度的提高，而且，随着纳米二氧化硅的添加，尼龙基体与二氧化硅纳米微粒间形成一个弹性过渡层，可以有效地传递和松弛界面上的应力，更好地吸收和分散外界的冲击能，从而提高材料的韧性。

抗氧剂用于保持尼龙层热氧化稳定性。

对苯二酚作为防老剂，可抑制光、热、氧等外界因素的作用。

铝离子通过离子注入法注入mxd6，铝离子取代mxd6大分子链酰胺键中的氢离子，均匀注入分子插层或大分子链中，mxd6表面硬度可提高很多，且mxd6的耐磨性大大提高，弹性模量也有提高。

碳纤维添加入聚丙烯后提高了聚丙烯的强度，纳米碳酸钙作为成核剂，可提高聚丙烯的结晶速度、结晶率和结晶细微比，从而实现聚丙烯的增刚性，滑石粉、硫酸钡作为填充剂，可以显著提高聚丙烯的刚性、耐热性、提高尺寸稳定性、耐高温蠕变性、硬度等等。