一种用于锂电池的软包装铝塑复合膜及其制备方法与流程

本发明涉及电池包装材料领域，特别涉及一种用于锂电池的软包装铝塑复合膜。

背景技术：

聚合物锂离子动力电池在同等容量的前提下，因具有体积小、重量轻、循环寿命长、无记忆效应等优点而广泛应用于手机、掌上电脑、手提电脑、便携军用工具、便携摄像机、dvd影碟机等领域，并正加速开发应用于电动车领域。它的研制成功，主要取决于三大技术难题的解决，即制膜技术、层压技术和软包装技术，其中软包装技术指的是聚合物锂离子电池芯内包装成型材料的设计制造工艺技术和该材料的应用工艺技术。

软包装技术在设计、制造及其应用上都和普通的复合包装材料在性能上有质的差别。具体表现在以下方面：聚合物锂离子电池要求软包装材料的阻隔性(如水分、氧气)比普通铝塑复合膜的阻隔性高10000倍；产品不能脱离包装而存在，包装的使用寿命与产品的库存及使用寿命同期。产品的使用过程是一个动态的电化学反应过程，软包装材料本身要能有效抵制内部电解液对它的溶胀、溶解、渗透、吸收及电化学反应。电池内的电解液是由多种有机溶剂和遇水分能迅速产生强腐蚀性氢氟酸的锂盐组成，而多种有机溶剂通常会溶胀、溶解、吸收软包装材料，尤其是它们是通用复合材料用胶粘剂的良好溶剂，会破坏复合层间粘结效果，改变电解液中各组份的浓度，进而影响电池的电性能，而强腐蚀性氢氟酸的存在，将严重腐蚀铝箔，使内膜与铝箔分离，进而使铝箔腐蚀穿孔，从而破坏了整个包装；软包装材料内膜必须耐电池电芯周边毛刺的穿刺及高温和压力作用下热封时金属电极与软包装材料中铝箔的绝缘性。聚合物锂离子电池芯周边有铜网和铝网的毛刺，在抽真空收缩时，毛刺会猛刺内膜，可能会刺穿内膜直至铝箔，那么电芯内的氢氟酸将直通铝箔造成点状腐蚀，加速电化学腐蚀，改变电解液的组 成，严重时将铝箔腐蚀穿而漏液，同时也会造成短路，导致电池报废。金属电极片厚度100u左右，在170℃左右的热封温度和3kg/cm²左右的压力下热封时，内膜中如果没有耐高温的绝缘层存在的话，金属电极常常被压到包装铝箔上，造成短路，使电池报废，成品率降低。综上所述，聚合物锂离子电池芯内包装成型材料与普通复合膜相比，应具有：①极高的阻隔性；②良好的冷冲压成型性；③耐穿刺性；④耐电解液稳定性；⑤良好的电性能。

聚合物锂离子电池芯内包装成型材料开发的技术要求说明如下：

一、外观：不允许有针孔、异物、粘连、涂层不均匀、复合层间分离及明显损伤、气泡、皱纹、脏物等缺陷。

二、厚度：复合膜总厚度152u以内。

三、阻隔性：

1、水蒸汽透过量＜10^-4g/m²·d·1atm

2、氧气透过量＜0.1cm³/m²·d·1atm

四、冷冲压成型性：

1、冷冲压深度为3-8mm

2、不允许分层、破裂、针孔漏光

3、形状保持性，变形度a＜50

五、热封强度：内膜被电解液浸泡渗透到三封口(在大约12天)时，封口强度＞40u/15mm。

六、耐水泡性能：成品电池放在常温水中浸泡二十天封口严密，不产生鼓气现象。

七、电绝缘性：热封极片电阻率＞1×10⁷s²·cm^-1(电极与复合膜铝箔间的电阻率)。

八、内膜耐穿刺性能：内膜能经受电芯周边毛刺穿刺及热封时金属电极与膜中间铝箔不发生短路。成品点状腐蚀率和短路率＜1‰。

九、耐电解液稳定性：电解液会溶胀、溶解吸收内层复合膜，特别是膜层间胶粘剂或粘结树脂，其中产生的hf会腐蚀复合膜中间的铝箔，造成铝箔与内膜的分离，从而产生漏液或气胀，使电池报废。三封口时，铝箔以内各层间剥离强度＞5.5n/15mm，从而保证封口的严密牢固性。

十、电性能：电性能的实质是包装膜对电池充放电的影响，这种影响 包括电绝缘性，对电解液组分平衡性影响，复合膜特别是铝箔以内膜被电解液浸泡后的电绝缘性等。

十一、其它：膜的厚度偏差、尺寸偏差、热封耐折剥离、原膜层间初始剥离强度、断裂强度、断裂伸长率等。

技术实现要素：

本发明主要解决的技术问题是提供满足上述技术指标的用于锂电池的软包装铝塑复合膜及其制备方法，其提高了软包装铝塑复合膜的使用寿命。

为了解决上述技术问题，本发明的一方面提供了一种用于锂电池的软包装铝塑复合膜，所述软包装铝塑复合膜包括依次设置的尼龙层、防氧化物层、第一结合层、铝箔层、防渗透阻隔层、第二结合层和热封层。

优选地，所述尼龙层是双向拉伸的，并且所述尼龙层与防氧化物层接触的表面是经电晕处理过的。优选地，所述尼龙层的厚度为12-18u；更优选地，所述尼龙层的厚度为15u。

优选地，所述防氧化物层的材料为酚醛环氧树脂和聚乙烯醇缩甲乙醛合成涂料中的一种或两种的组合。优选地，所述防氧化物层的厚度为4-10u。

优选地，所述第一结合层的材料为聚氨酯树脂。优选地，所述第一结合层的厚度为3-5u。

优选地，所述铝箔层的厚度为30-40u。

优选地，所述防渗透阻隔层的材料为纳米瓷粉。优选地，所述防渗透阻隔层的厚度为4-10u。

优选地，所述第二结合层的材料为mpp。优选地，所述第二结合层的厚度为2-8u；更优选地，所述第二结合层的厚度为5u。

优选地，所述热封层的材料为聚丙烯。优选地，所述热封层的厚度为30-50u；更优选地，所述热封层的厚度为40u。

优选地，所述软包装铝塑复合膜的总厚度为113u。

本发明的另一方面提供了一种用于锂电池的软包装铝塑复合膜的制备方法，所述方法包括：提供尼龙膜，对所述尼龙膜进行双向拉伸，并对 尼龙膜进行电晕处理；在经电晕处理过的尼龙膜上涂覆防氧化物层；使用第一结合层材料使所述防氧化物层与铝箔亚光面粘合；在铝箔的光面上涂覆防渗透阻隔层；使用第二结合层材料使所述防渗透阻隔层与热封层材料粘合。

优选地，所述防氧化物层的涂覆量为3～4g/m²。

优选地，所述第一结合层的涂覆量为4～5g/m²。

优选地，所述防渗透阻隔层的涂覆量为3～4g/m²。

优选地，所述第二结合层的涂覆量为4～5g/m²。

本发明的有益效果是：区别于现有技术，本发明通过在软包装铝塑复合膜的尼龙层与第一结合层之间设置防氧化物层，从而加强尼龙的抗拉强度、增加剥离强度、防止冲型加深破裂、防止内层铝箔的氧化、进一步加强电解液渗透铝箔后又一道防线，增加产品使用寿命。

本发明的另一个有益效果是：区别于现有技术，本发明通过在铝箔的光面与第二结合层之间设置防渗透阻隔层，从而增强电池复合膜特别是铝箔以内膜被电解液浸泡后的电绝缘性、内膜耐穿刺性、耐电解液稳定性；内膜能经受电芯周边毛刺穿刺及热封时金属电极与膜中间铝箔不发生短路；降低成品点状腐蚀率和短路率，同时还可阻止铝箔因意外针孔导致电解液穿透。

附图说明

图1是本发明实施方式提供的一种用于锂电池的软包装铝塑复合膜的结构示意图；

图2是本发明实施方式提供的一种用于锂电池的软包装铝塑复合膜的制备方法的流程图。

具体实施方式

为了使本发明的目的及优点更加清楚，以下结合实施例对本发明进行进一步详细说明。应当理解，本文所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

参照图1，图1是本发明实施方式提供的一种用于锂电池的软包 装铝塑复合膜的结构示意图。本发明实施方式提供的用于锂电池的软包装铝塑复合膜包括依次设置的尼龙层1、防氧化物层2、第一结合层3、铝箔层4、防渗透阻隔层5、第二结合层6和热封层7。

在一种实施方式中，所述尼龙层是双向拉伸的，并且所述尼龙层与防氧化物层接触的表面是经电晕处理过的。在一种实施方式中，所述尼龙层的厚度为15u。

在一种实施方式中，所述防氧化物层的材料为酚醛环氧树脂和聚乙烯醇缩甲乙醛合成涂料中的一种或两种的组合。在一种实施方式中，所述防氧化物层的厚度为4u。在另一种实施方式中，所述防氧化物层的厚度为10u。

在一种实施方式中，所述第一结合层的材料为聚氨酯树脂。在一种实施方式中，所述第一结合层的厚度为3u。在另一种实施方式中，所述第一结合层的厚度为5u。

在一种实施方式中，所述铝箔层的厚度为30u。在另一种实施方式中，所述铝箔层的厚度为40u。在一种实施方式中，所述铝箔是经去油渍洗涤过的电池膜专用铝箔。

在一种实施方式中，所述防渗透阻隔层的材料为纳米瓷粉。在一种实施方式中，所述防渗透阻隔层的厚度为4u。在另一种实施方式中，所述防渗透阻隔层的厚度为10u。

在一种实施方式中，所述第二结合层的材料为mpp。在一种实施方式中，所述第二结合层的厚度为5u。

在一种实施方式中，所述热封层的材料为聚丙烯。在一种实施方式中，所述热封层的厚度为40u。

在一种实施方式中，所述软包装铝塑复合膜的总厚度为113u。

参照图2，图2是本发明实施方式提供的一种用于锂电池的软包装铝塑复合膜的制备方法的流程图。在201中，提供尼龙膜，对所述尼龙膜进行双向拉伸，并对尼龙膜进行电晕处理；在202中，在经电晕处理过的尼龙膜上涂覆防氧化物层；在203中，使用第一结合层材料使所述防氧化物层与铝箔亚光面粘合；在204中，在铝箔的光面上涂覆防渗透阻隔层；在205 中，使用第二结合层材料使所述防渗透阻隔层与热封层材料粘合。

在一种实施方式中，所述防氧化物层的涂覆量为3～4g/m²。

在一种实施方式中，所述第一结合层的涂覆量为4～5g/m²。

在一种实施方式中，所述防渗透阻隔层的涂覆量为3～4g/m²。

在一种实施方式中，所述第二结合层的涂覆量为4～5g/m²。

制备例

对尼龙膜进行双向拉伸，制成15u厚的尼龙层，并对该尼龙膜的一侧表面进行电晕处理，将防氧化物层的材料涂覆于该尼龙膜经电晕处理的一面上，在75℃下烘3秒，制成4u厚的防氧化物层；将第一结合层材料涂覆于该防氧化物层上，在75℃下烘3秒，制成5u厚的第一结合层；对40u厚的电池膜专用铝箔进行去油渍洗涤，然后使经处理的铝箔亚光面贴合于第一结合层上，在75℃的温度，5kgf的压力下复合；将防渗透阻隔层的材料涂覆于经处理的铝箔光面上，在75℃下烘3秒，制成9u厚的防渗透阻隔层；最后使热封层的材料贴合于第二结合层上，在170℃的温度，5kgf的压力下复合，制成40u厚的热封层；最终制成113u厚的软包装铝塑复合膜。

本发明的用于锂电池的软包装铝塑复合膜的性能测试结果如下表所示。