CN101764199A - 高阻隔耐腐蚀锂电池复合包装膜及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了高阻隔耐腐蚀锂电池复合包装膜及其制备方法，所述的复合包装膜由外到内依次为外层、中间层、热封层，在外层与中间层之间及中间层与热封层之间设有阻隔层，所述的阻隔层为厚度为7-15μm的铝箔。其制备方法为：a、聚对苯二甲酸乙二酯层印刷工序；b、复合聚乙烯层的制备工序；c、干式复合；d、分切；本发明与现有技术相比，各项指标完全符合锂电子电池的包装标准，安全性高、密封性、阻隔性及防蚀性能优良，易于运输和存储，体积轻巧，使用方便，适用当前电池包装发展趋势。

Description

高阻隔耐腐蚀锂电池复合包装膜及其制备方法

技术领域

本发明属于复合包装膜及其制备方法，特别属于用于锂电池的复合膜及其制备方法。

背景技术

锂离子电池是前景最好、发展最快的一种二次电池，可以用于手机、数码相机、游戏机、电子设备、电动汽车、空间技术和国防工业等领域。未来五年，世界锂离子电池产业的生产规模预计将维持在8％左右的平稳生长，到2010年将达到32.5亿的生产规模。

随着镉镍电池市场的逐渐萎缩，锂离子电池的市场在未来几年将保持快速增长，其市场潜力将更庞大。以手机电池为例，据统计，手机在2007年销量为7.2亿部，2008年的销量达到7.9亿部，预计2009年达到9亿部。手机电池是消耗品，其保用循环寿命300至500次，手机电池的市场不但巨大而且长期稳定，因此与此相关的锂离子电池软包装材料也是极具持久力和潜在力的。

锂离子电池越来越广泛的应用于便携电器中，而安全、灵活、轻巧、价廉、物美是软包装锂离子电池的优势。

安全：凡是跟“电”有关的产品，安全问题首当其冲。目前锂离子电池电解液中使用了磷酸铁锂、锰酸锂、六氟磷酸锂等材料，有易燃易爆的缺点。而再使用软包装或塑料包装，内部质量隐患可立即通过外包装变形而显示出来，一旦发生安全隐患，不会爆炸，从而使电池的安全性大大提高。

灵活：金属外壳包装的锂离子电池过于笨重，成本高，形状受到限制，使用软包装，大大提高了电池造型设计的灵活性，更好的配合产品的需要。

轻巧：说到数码产品，“轻”、“薄”等名词就是很难绕得过去的指标。软包装材料比铝壳或钢壳包装重量轻许多。

价廉：使用软包装材料大大降低了电池的成本。

物美：采用软包装材料的电池外型设计灵活，方便了产品设计，使得电池外形多变，还可根据客户的需求增加或减少电芯厚度。

总而言之，软包装材料的发展趋势由聚合物锂离子电池的发展趋势及其应用领域的拓展而决定。聚合物锂离子的发展有两个趋势：一个趋势是电池向小型化、薄型化的方向发展；一种是向大容量和大功率充放电的方向发展。前者要求所需的软包装材料在阻隔性保证的前提下向更薄、更柔韧的方向发展；后者要求软包装材料的阻隔性向更高的方向发展并且与电解液的相互作用的程度向更小的方向发展。这两种发展趋势，对包装材料的选择、对包装复合技术的要求、特别是对包装材料结构设计的要求更高。

锂离子电池软包装材料作为锂离子电池的重要组成部分，目前世界上使用的软包装材料绝大多数都用日本生产的，其阻隔层为一般需要采用极厚的铝箔，并采用4到7层结构的复合材料，成本很高，还有生产工艺复杂，不易操作，厚铝箔容易发生断裂等缺点。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种成本低的高阻隔耐腐蚀锂电池复合包装膜。

本发明所要解决的第2个技术问题是上述复合包装膜的制备方法。

本发明解决技术问题的技术方案为：高阻隔耐腐蚀锂电池复合包装膜，所述的复合包装膜由外到内依次为外层、中间层、热封层，在外层与中间层之间及中间层与热封层之间设有阻隔层，所述的阻隔层为厚度为7-15μm的铝箔。

所述的热封层为厚度为120-180μm的复合聚乙烯(PE)。

所述的复合聚乙烯由外到内依次为复合层、芯层、封层。

所述的复合层：为共混挤出中密度聚乙烯(MDPE)和低密度聚乙烯(LDPE)其重量比为1-1.5∶0.5-1.0；

所述的芯层：为共混挤出高密度聚乙烯，中密度聚乙烯、低密度聚乙烯，其重量比为1-1.5∶1-1.5∶1-1.5

所述的封层：为共混挤出的茂金属聚乙烯，中密度聚乙烯，和低密度聚乙烯，其重量比为2∶1-1.2∶1-1.2。

由于聚合物锂离子电池所用的电解液是由多种酯组成有机电解液，电解液容易水解成酸性材料，腐蚀性很强。

本发明的复合层、芯层主要是起阻隔作用，热封层在阻隔的同时，还具有很好的热封性能。

为了增强复合层对电解液的阻隔作用，还可在复合层中加入二氧化锆，其与中密度聚乙烯的重量比1-1.5∶0.01-0.05。

所述的中间层为厚度为15-24μm的尼龙(NY)。

所述的外层为厚度为12μm聚对苯二甲酸乙二酯(PET)。

本发明的制备方法包括以下工序：

a、聚对苯二甲酸乙二酯(PET)层印刷工序：在20-30℃的情况下，对PET膜进行彩色印刷，形成PET印膜；

b、复合聚乙烯(PE)层的制备工序：将各层聚乙烯树脂按照比例，分别置于各自的料筒内，经挤出机挤出后，制成复合聚乙烯薄膜：

c、干式复合：将已印刷了图案文字的PET印膜(步骤1)、AL、NY、AL、PE(步骤2)按结构顺序通过干式复合机依次进行复合，所用的胶为UK3640(德国汉高公司)或NC285A(诺威科公司)，胶粘剂操作浓度控制在3号察恩杯17-20秒，涂布量3.5-5g/m²；

上述胶均是聚酯型聚氨酯，能有效解决复合膜耐电解液的难点，并能提高复合结构的剥离强度。其特点是在分子链上除了有规则地排布着

d、分切：根据用户包装所需的不同宽度、长度、规格，将已复合好的包装膜分切成卷膜，以适应用户自动包装机械的要求。分切卷膜的长宽规格应严格符合客户要求，端面平整度≤2mm，版面位置无偏移，接头平伏版面吻合。

本发明复合膜的特点如下：

(1)外层：采用PET薄膜，PET属于受力层，其具有较高的拉伸强度，同时其优良的透明性可以充分展现印刷的精美。

(2)阻隔层：打破传统的日本生产的电池复合膜采用厚Al箔的形式，采用两层薄Al箔复合的形式，避免单层厚的铝箔在加工过程中易发生的折皱、断裂、针孔等现象，降低了加工难度和加工成本。同时两层AL的使用大大提高了阻隔强度，减少了由于电解液腐蚀导致分层的可能性，保障阻隔效果的同时，多添了两道保护屏障。另外，它对光、氧气及水蒸气等阻隔性良好，能有效延长包装内容物保质期。

(3)中间层：选用了NY，尼龙为聚酰胺，具有优良的强韧性、有良好的抗张强度、伸长率和耐磨性，将其使用在中间层，可以大大提高产品的机械强度，保障产品的环境适应性。

(4)内层：采用复合PE薄膜，不仅能有很好的热封强度和机械强度，还具有良好的抗腐蚀效果。

本发明与现有技术相比，各项指标完全符合锂电子电池的包装标准，安全性高、密封性、阻隔性及防蚀性能优良，易于运输和存储，体积轻巧，使用方便，适用当前电池包装发展趋势。

附图说明

图1为本发明的工艺流程示意图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作详细的说明。

本发明所用的原料的技术指标如下：

PET：

NY：

Al：

项目	指标
		厚度(μm)	7
厚度偏差％	±10
		接头个数，个	≤1
纯铝箔针孔数，个/m2	0

PE：

实施例1：

a、聚对苯二甲酸乙二酯(PET)层印刷工序：在20℃的情况下，对PET膜进行彩色印刷，形成PET印膜；

b、复合聚乙烯(PE)层的制备工序：将各层聚乙烯树脂按照比例，分别置于各自的料筒内，经挤出机挤出后，制成复合聚乙烯薄膜：

本发明的配比均为重量百分浓度。

具体配比为：

复合层：66％MDPE(陶氏化学的2038.68G)+34％LDPE(埃克森美孚的150BW)

芯层：33％HDPE(三星道达尔的F920A)+33％MDPE(陶氏化学的2038.68G)+34％LDPE(埃克森美孚的150BW)

封层：50％MLLDPE(SP2520)+25％MDPE(陶氏化学的2038.68G)+25％(埃克森美孚的150BW)

c、干式复合：将已印刷了图案文字的PET印膜(步骤1)、AL、NY、ALPE(步骤2)按结构顺序通过干式复合机依次进行复合，所用的胶为UK3640(德国汉高公司)，胶粘剂操作浓度控制在3号察恩杯17-20秒，涂布量3.5g/m²；

d、分切：根据用户包装所需的不同宽度、长度、规格，将已复合好的包装膜分切成卷膜，以适应用户自动包装机械的要求。分切卷膜的长宽规格应严格符合客户要求，端面平整度≤2mm，版面位置无偏移，接头平伏版面吻合。

所制成的包装膜的具体结构为：15PET/7AL/20NY/14AL/150PE。

实施例2：

除

b、复合聚乙烯(PE)层的制备工序：将各层聚乙烯树脂按照比例，分别置于各自的料筒内，经挤出机挤出后，制成复合聚乙烯薄膜：

具体配比为：

复合层：50％MDPE(陶氏化学的2038.68G)+50％LDPE(埃克森美孚的150BW)

芯层：25％HDPE(三星道达尔的F920A)+37.5％MDPE(陶氏化学的2038.68G)+37.5％LDPE(埃克森美孚的150BW)

封层：50％MLLDPE(SP2520)+25％MDPE(陶氏化学的2038.68G)+25％(埃克森美孚的150BW)

c、干式复合：将已印刷了图案文字的PET印膜(步骤1)、AL、NY、AL、PE(步骤2)按结构顺序通过干式复合机依次进行复合，所用的胶为NC285A(诺威科公司)，胶粘剂操作浓度控制在3号察恩杯17-20秒，涂布量5g/m²；

外，其余与实施例1相同。

实施例3：

除

b、复合聚乙烯(PE)层的制备工序中，

复合层：66％MDPE(陶氏化学的2038.68G)+33.0％LDPE(埃克森美孚的150BW)+1.0％二氧化锆，外，其余与实施例1相同。

实施例1、2、3的主要技术指标

其中实施例3的水蒸气透过率为0g/m²·48h，氧气透过率为0cm³/m²·48h·0.15Mpa。

Claims (8)

1.高阻隔耐腐蚀锂电池复合包装膜，所述的复合包装膜由外到内依次为外层、中间层、热封层，在外层与中间层之间及中间层与热封层之间设有阻隔层，所述的阻隔层为厚度为7-15μm的铝箔。

2.根据权利要求1所述的高阻隔耐腐蚀锂电池复合包装膜，其特征在于：所述的热封层为厚度为120-180μm的复合聚乙烯。

3.根据权利要求1所述的高阻隔耐腐蚀锂电池复合包装膜，其特征在于：所述的复合聚乙烯由外到内依次为复合层、芯层、封层。

4.根据权利要求1所述的高阻隔耐腐蚀锂电池复合包装膜，其特征在于：所述的复合层：为共混挤出中密度聚乙烯和低密度聚乙烯，其重量比为1-1.5∶0.5-1.0；

所述的芯层：为共混挤出高密度聚乙烯，中密度聚乙烯、低密度聚乙烯，其重量比为1-1.5∶1-1.5∶1-1.5；

所述的封层：为共混挤出的茂金属聚乙烯，中密度聚乙烯，和低密度聚乙烯，其重量比为2∶1-1.2∶1-1.2。

5.根据权利要求4所述的高阻隔耐腐蚀锂电池复合包装膜，其特征在于：在复合层中加入二氧化锆，其与中密度聚乙烯的重量比1-1.5∶0.01-0.05。

6.根据权利要求1所述的高阻隔耐腐蚀锂电池复合包装膜，其特征在于：所述的中间层为厚度为15-24μm的尼龙。

7.根据权利要求1所述的高阻隔耐腐蚀锂电池复合包装膜，其特征在于：所述的外层为厚度为12μm聚对苯二甲酸乙二酯。

8.权利要求1所述的高阻隔耐腐蚀锂电池复合包装膜，的制备方法包括以下工序：

a、聚对苯二甲酸乙二酯层印刷工序：在20-30℃的情况下，对PET膜进行彩色印刷，形成PET印膜；

b、复合聚乙烯层的制备工序：将各层聚乙烯树脂按照比例，分别置于各自的料筒内，经挤出机挤出后，制成复合聚乙烯薄膜：

c、干式复合：将已印刷了图案文字的PET印膜、AL、NY、AL、PE按结构顺序通过干式复合机依次进行复合，所用的胶为UK3640或NC285A，胶粘剂操作浓度控制在3号察恩杯17-20秒，涂布量3.5-5g/m²；

d、分切。

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