一种软包锂电池封装用CPP膜、铝塑膜及软包锂电池的制作方法

本发明属于软包锂电池制造，涉及一种软包锂电池封装用cpp膜、铝塑膜及软包锂电池。

背景技术：

1、软包锂电池因为安全性高，能力密度高，形状灵活等优势，被广泛应用于电动汽车、消费电子等领域，有逐步替代硬壳电池的趋势。

2、软包锂电池的封装材料，也称为铝塑膜，通常包括三层结构，外层尼龙层，中间铝箔层和内层cpp膜层，每层之间通过粘结助剂复合，其中内层cpp膜是影响锂电池封装效果最关键的材料。cpp膜主要作用是密封，并且由于其直接接触电解液，因此除了需要cpp膜有较好的热封性能外，还需要较好的耐电解液性能和阻隔性能，防止电解液渗透cpp膜后腐蚀铝箔层，造成电池漏液短路等安全问题。同时，当cpp膜用于封装锂电池时需要进行冲压成型的步骤，为了提升抗冲压性能，cpp膜还需要有较好轫性和表面爽滑性能。爽滑性能主要作用是在冲压过程中使铝塑膜和金属模具产生相对滑动，补偿冲深，防止铝塑膜局部拉伸过大造成破裂。

3、目前软包锂电池用的cpp膜通常通过三层共挤流延工艺制成，典型结构是aba或者abc，三个功能层分别为复合层、芯层和热封层。热封层主要用聚丙烯无规共聚物、嵌段共聚聚丙烯、茂金属聚乙烯等多种材料和聚烯烃弹性体等共混制成，在较宽的温度范围内都可以达到较好的热封强度；另外还需要添加芥酸酰胺类爽滑剂、二氧化硅防粘剂等助剂，使cpp膜具有良好的表面爽滑性。芯层通常用嵌段共聚聚丙烯、无规聚丙烯、均聚聚丙烯、聚烯烃弹性体和一定比例芥酸酰胺类爽滑剂等共混制成，提供阻隔性能、轫性和一定的挺度；芯层还添加芥酸酰胺类爽滑剂作为热封层爽滑剂的额外补充，当热封层爽滑剂因为环境温度、加工过程损耗后，芯层爽滑剂补充迁移到热封层，使cpp膜保持持久的爽滑性能。复合层通常用嵌段共聚聚丙烯、无规聚丙烯、马来酸酐改善聚丙烯等共混制成，添加一定量的聚烯烃弹性体，改善冲深性能，并在制膜过程需经过电晕处理，提高表面润湿张力和极性，有利于粘结助剂的附着并提高cpp膜层和铝箔层的复合强度。

4、如cn115782337a公开的一种锂电池封装铝塑膜用的cpp薄膜。所述芯层位于复合层和热封层之间，其中所述芯层包括熔点140℃以上无规共聚聚丙烯45-65％，聚烯烃弹性体10-30％，熔点在150℃以上的嵌段或均聚15％-30％，胶状嵌段共聚物5-10％。该cpp薄膜不仅满足了铝塑膜常规条件熟化无粘结的需求，而且根据产品效果，熟化温度可以达到50-70℃，能显著缩短塑化时间，提高熟化效果，增加生产效率。

5、上述三层结构的cpp膜在实际应用中普遍存在以下问题：

6、1、在每层添加的聚烯烃弹性体虽然增加了cpp膜的韧性，提高了冲深性能，但在和聚丙烯经过挤出成型加工时改变了聚丙烯的晶体结构，降低了cpp膜的阻隔性能和整体弹性模量，使电解液容易渗透到铝箔层，铝箔层被腐蚀后造成电池漏液和断路，对软包锂电池寿命和安全造成很大的隐患；并且，整体弹性模量的降低会在后续铝塑膜的冲压过程中引起铝塑膜向尼龙层面卷曲问题，对软包锂电池加工效率造成不利影响。如果采用常规的增加cpp膜厚度并减小尼龙层厚度以达到弹性模量平衡的方法，会增大生产成本并且厚度减小的尼龙层有破损的风险。

7、2、在芯层添加芥酸酰胺类迁移性爽滑剂以补充热封层的爽滑性能，但其迁移方向不稳定，在铝塑膜的复合加工和存储过程中，爽滑剂可能向复合层侧迁移，造成cpp膜的热封层的摩擦系数无法维持在较低的水平，而且复合层面爽滑剂析出过多降低了cpp的表面张力，有影响cpp膜层和铝箔层的复合强度的风险。

技术实现思路

1、本发明的第一目的是提供一种软包锂电池封装用cpp膜，克服现有技术中cpp膜存在的上述缺陷。

2、本发明采用如下的技术方案：

3、一种软包锂电池封装用cpp膜，包括作为两侧面的热封层、复合层、邻接所述热封层内侧的含有聚烯烃弹性体的支撑层，和邻接所述支撑层和所述复合层的不含有聚烯烃弹性体的均聚聚丙烯阻隔层。

4、上述方案中，所述热封层主要起密封作用，在冲压成型时直接接触冲压模具；所述支撑层为cpp膜提供必要的机械强度；所述均聚聚丙烯阻隔层的设置有利于防止电解液的渗透、控制摩擦系数的稳定性并提高cpp膜的弹性模量；所述复合层用于在形成铝塑膜时与铝箔层粘结复合。

5、现有技术中，cpp膜通常为三层结构，并且为了提高热封性能和冲深性能，往往需要添加较多的聚烯烃类弹性体，用来降低cpp膜的起封温度并提高韧性，但是聚烯烃弹性体存在密度低和分散性能差的问题，而且申请人还发现聚烯烃弹性体的加入破坏了聚丙烯的晶体结构，降低了cpp膜的阻隔性能和整体弹性模量，导致电解液容易渗透到铝箔层，造成cpp膜漏液、铝箔层被腐蚀，在后续铝塑膜的冲压过程中引起铝塑膜向尼龙层面卷曲的问题，对软包锂电池加工效率造成不利影响。因此，本发明对cpp膜的结构和组成进行改进，将芯层为两层，一层是含有聚烯烃弹性体的支撑层，保证cpp膜具备较好的韧性，提高cpp膜的冲深性能，以防铝塑膜在冲压过程中破裂或发白。另一层为不含有聚烯烃类弹性体的均聚聚丙烯阻隔层，提高阻隔性能，可以有效避免因为聚烯烃弹性体的加入带来的电解液渗透以及弹性模量降低的问题。

6、均聚聚丙烯阻隔层的主体原料采用均聚聚丙烯，均聚聚丙烯分子链规则整齐，结晶度高，阻隔性能较好，可以弥补其它层添加聚烯烃弹性体后聚丙烯的晶体结构被破坏导致的电解液渗透缺陷。

7、本发明的均聚聚丙烯阻隔层，含有均聚聚丙烯且不包含聚烯烃弹性体，在常规聚丙烯层的基础上提高50％的弹性模量，避免cpp膜制成铝塑膜后发生卷曲。经实验测定，25μm厚的尼龙膜弹性模量为1500mpa-2000mpa，聚丙烯膜的弹性模量通常为500-1000mpa，而均聚聚丙烯膜的弹性模量可以达到1500mpa以上。

8、本方案中的支撑层和均聚聚丙烯阻隔层各自为cpp膜提供不同的功能，两者缺一不可。

9、作为优选，所述支撑层还包含第一聚合物和爽滑母料。

10、作为优选，所述均聚聚丙烯阻隔层还包含成核母料。

11、作为优选，所述成核母料为1-5wt％(相对于成核母料总含量)的α成核剂与聚丙烯的共混造粒料。成核母料的添加，有利于提高均聚聚丙烯在成型过程中的结晶速率，细化结晶尺寸，提高均聚聚丙烯的耐温性能、抗冲击性能和阻隔性能。

12、作为优选，所述热封层、支撑层、均聚聚丙烯阻隔层、复合层依次占cpp膜厚度的比例为10-20％、40-70％、10-30％、10-20％。随着均聚聚丙烯阻隔层的层比增加，cpp膜的弹性模量明显增大，但是当层比大于30％时，会影响cpp膜的冲深性能。

13、作为优选，所述第一聚合物为嵌段共聚聚丙烯、无规聚丙烯的其中一种或两种。

14、作为优选，所述聚烯烃弹性体为丙烯基弹性体，其与所使用的第一聚合物相容性较好，可以改善弹性体分散不均对冲深性能的影响。所述聚烯烃弹性体更优选为纳米级分散的丙烯基弹性体，进一步提高弹性体与其他原料共混时的分散性和相容性，改善弹性体分散不均对冲深性能的影响。

15、作为优选，所述爽滑母料为6-10wt％(相对于爽滑母料总含量)的芥酸酰胺与聚丙烯的共混造粒料。

16、由于均聚聚丙烯阻隔层的存在，使得支撑层中添加的芥酸酰胺会随着时间的单向迁移至热封层，以维持热封层的低摩擦系数。

17、作为优选，所述支撑层包括60-80wt％第一聚合物，10-40wt％聚烯烃弹性体和1-5wt％爽滑母料；所述均聚聚丙烯阻隔层包括90-95wt％均聚聚丙烯、5-10wt％的成核母料。

18、作为优选，所述热封层包括70-85wt％无规共聚聚丙烯、5％-20wt％聚烯烃弹性体、1-5wt％防粘母料和1-5wt％爽滑母料。所述无规共聚聚丙烯的熔点为120-150℃，熔融指数为5-10。

19、作为优选，所述防粘母料为3-6wt％(相对于防粘母料总含量)防粘颗粒与聚丙烯的共混造粒料。

20、作为优选，所述防粘颗粒为二氧化硅、玻璃微珠、合成硅中的一种。

21、作为优选，所述复合层包括80-90wt％无规共聚聚丙烯、嵌段共聚聚丙烯、马来酸酐改性聚丙烯其中的一种和多种，10-20wt％聚烯烃弹性体。

22、作为优选，所述热封层添加的聚烯烃弹性体优选为丙烯基弹性体，其熔点大于135℃，提高热封层的耐温性，减少cpp薄膜在热封过程中的形变，保持机械性能。

23、本发明的第二目的，是提供一种软包锂电池封装用铝塑膜，包含有上述的cpp膜。

24、本发明的第三目的，是提供一种软包锂电池，包含有上述的铝塑膜。

25、通过实施上述技术方案，本发明具有如下的有益效果：

26、本发明提供的cpp膜，通过对结构和原料组成的优化改进，提高cpp膜的弹性模量、阻隔性和摩擦系数稳定性，使利用该cpp膜生产制备的铝塑膜具有优异的耐电解液性能、冲深性能和抗卷曲性能，软包锂电池品质优异。