CN103400951B - 锂离子电池铝塑挤出复合膜及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明是一种锂离子电池铝塑挤出复合膜，它由外向内依次由防护层、第一挤出层、第一涂层、铝箔层、第二涂层、第二挤出层、均聚层和热封层组成；第一涂层和第二涂层分别喷涂在铝箔层的上下两面上，防护层与第一涂层通过挤出层粘接，第二涂层与热封层之间，由挤出层和均聚层7共挤复合粘接。本发明还公开了该锂离子电池铝塑挤出复合膜的制备方法。本发明为了改善包装膜在高温情况下，电池电解液腐蚀易导致的氧化分层，提高了复合膜内层的耐腐蚀性、绝缘性，增强了复合膜的耐电解液性能；并使复合膜整体的抗张强度、拉伸强度、断裂伸长率提高，有利于复合膜的冲压成型。适用于锂离子电池和电容器，以及电解液的包装。
Description
技术领域
本发明涉及一种复合材料，特别是一种锂离子电池铝塑挤出复合膜，本发明还涉及该锂离子电池铝塑挤出复合膜的制备方法。
背景技术
锂离子电池具有快速充放电功能，使用中易产生高温，高温下的电解液具有极强的腐蚀性，能将锂离子电池的封装膜的复合层氧化分层。现有技术中公开的封装膜，与铝箔粘接采用涂固化胶的干式复合，该方法生产的包装膜抗张强度、拉伸强度低，耐腐蚀性、绝缘性差，遇酸、碱、盐等层间会剥离分层，影响锂离子电池的使用安全与寿命。
目前已公开的技术，电池软包装膜采用的干式复合生产工艺，由于使用酚醛树脂、环氧树脂、聚氨酯胶等溶剂型固化胶，其中的有机溶剂甲苯、乙酸乙酯等对生态环境造成污染。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种具有高耐腐蚀型、绝缘，抗张强度、拉伸强度高，耐电解液腐蚀的锂离子电池铝塑挤出复合膜，避免了干式复合生产工艺对环境的污染。
本发明所要解决的另一个技术问题是提供上述锂离子电池铝塑挤出复合膜的制备方法。
本发明所要解决的技术问题是通过以下的技术方案来实现的。本发明是锂离子电池铝塑挤出复合膜，其特点是：它由外向内依次由防护层、第一挤出层、第一涂层、铝箔层、第二涂层、第二挤出层、均聚层和热封层组成；第一涂层和第二涂层分别喷涂在铝箔层的上下两面上，防护层与第一涂层通过挤出层粘接，第二涂层与热封层之间，由挤出层和均聚层共挤复合粘接；
所述的防护层为聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）层或者是双向拉伸尼龙（BOPA）层；
所述的第一涂层和第二涂层含有钼酸铵和硅酸钠，还含有氟锆酸、氟钛酸、氯化钠中至少一种组成的混合水溶液；混合水溶液中，钼酸铵和硅酸钠占混合水溶液的含量分别为10-20克/升，其余的每种含量分别为0.1-2克/升；
所述的第一挤出层和第二挤出层为乙烯-丙烯酸酯-马来酸酐共聚物层；
所述的均聚层为均聚聚丙烯层；
所述的热封层为无规共聚聚丙烯层。
本发明所述的锂离子电池铝塑挤出复合膜中，优选的技术方案是：所述的防护层的厚度为8-35μm，第一挤出层的厚度为8-15μm，第一涂层的厚度为1-3μm，铝箔层的厚度为20-65μm，第二涂层的厚度为1-8μm，第二挤出层的厚度为8-15μm，均聚层的厚度为8-25μm，热封层的厚度为15-80μm。
本发明还公开了一种如以上所述的锂离子电池铝塑挤出复合膜的制备方法，其特点是，其步骤如下：将铝箔完全退火至软态或O态，在铝箔层的上下表面分别热喷涂第一涂层3和第二涂层5，喷涂温度60-80℃；通过250-350℃高温挤出的方式，挤出第一挤出层，将防护层与涂层后的铝箔复合粘接一起，得到五层复合膜；再将此五层挤出复合膜做基础层，经加热到80-100℃后，在第二涂层和热封层之间，将挤出的第二挤出层和均聚层共挤淋膜，经硅胶辊和复合钢辊，热压复合粘接，制成八层的锂离子电池铝塑挤出复合膜。
本发明为了改善包装膜在高温情况下，电池电解液腐蚀易导致的氧化分层，在复合膜内层的均聚层和热封层中，添加了改性材料层，提高了复合膜内层的耐腐蚀性、绝缘性，增强了复合膜的耐电解液性能；并使复合膜整体的抗张强度、拉伸强度、断裂伸长率提高，有利于复合膜的冲压成型。适用于锂离子电池和电容器，以及电解液的包装。本发明方法采用了全挤出、共挤出复合生产工艺，易于生产加工。且避免了现有技术中，防护层采用干式复合生产工艺对环境造成的污染。
附图说明
图1为本发明复合膜的一种结构示意图。
具体实施方式
以下参照附图，进一步描述本发明的具体技术方案，以便于本领域的技术人员进一步地理解本发明，而不构成对其权利的限制。
实施例1，参照图1，一种锂离子电池铝塑挤出复合膜，它由外向内依次由防护层1、第一挤出层2、第一涂层3、铝箔层4、第二涂层5、第二挤出层6、均聚层7和热封层8组成；第一涂层3和第二涂层5分别喷涂在铝箔层4的上下两面上，防护层1与第一涂层3通过挤出层2粘接，第二涂层5与热封层8之间，由挤出层6和均聚层7共挤复合粘接；
所述的防护层1为聚对苯二甲酸乙二醇酯层或者是双向拉伸尼龙层；
所述的第一涂层3和第二涂层5含有钼酸铵和硅酸钠，还含有氟锆酸、氟钛酸、氯化钠中任意一种组成的混合水溶液；混合水溶液中，钼酸铵和硅酸钠占混合水溶液的含量分别为10克/升，其余的每种含量分别为0.1克/升；
所述的第一挤出层2和第二挤出层6为乙烯-丙烯酸酯-马来酸酐共聚物层；
所述的均聚层7为均聚聚丙烯层；
所述的热封层8为无规共聚聚丙烯层。
实施例2，参照图1，一种锂离子电池铝塑挤出复合膜，它由外向内依次由防护层1、第一挤出层2、第一涂层3、铝箔层4、第二涂层5、第二挤出层6、均聚层7和热封层8组成；第一涂层3和第二涂层5分别喷涂在铝箔层4的上下两面上，防护层1与第一涂层3通过挤出层2粘接，第二涂层5与热封层8之间，由挤出层6和均聚层7共挤复合粘接；
所述的防护层1为聚对苯二甲酸乙二醇酯层或者是双向拉伸尼龙层；
所述的第一涂层3和第二涂层5含有钼酸铵和硅酸钠，还含有氟锆酸、氟钛酸、氯化钠中任意组成的混合水溶液；混合水溶液中，钼酸铵和硅酸钠占混合水溶液的含量分别为20克/升，其余的每种含量分别为2克/升；
所述的第一挤出层2和第二挤出层6为乙烯-丙烯酸酯-马来酸酐共聚物层；
所述的均聚层7为均聚聚丙烯层；
所述的热封层8为无规共聚聚丙烯层。
实施例3，参照图1，一种锂离子电池铝塑挤出复合膜，它由外向内依次由防护层1、第一挤出层2、第一涂层3、铝箔层4、第二涂层5、第二挤出层6、均聚层7和热封层8组成；第一涂层3和第二涂层5分别喷涂在铝箔层4的上下两面上，防护层1与第一涂层3通过挤出层2粘接，第二涂层5与热封层8之间，由挤出层6和均聚层7共挤复合粘接；
所述的防护层1为聚对苯二甲酸乙二醇酯层或者是双向拉伸尼龙层；
所述的第一涂层3和第二涂层5含有钼酸铵和硅酸钠，还含有氟锆酸、氟钛酸、氯化钠组成的混合水溶液；混合水溶液中，钼酸铵和硅酸钠占混合水溶液的含量分别为15克/升，其余的每种含量分别为1克/升；
所述的第一挤出层2和第二挤出层6为乙烯-丙烯酸酯-马来酸酐共聚物层；
所述的均聚层7为均聚聚丙烯层；
所述的热封层8为无规共聚聚丙烯层。
实施例4，根据权利要求1所述的锂离子电池铝塑挤出复合膜中：所述的防护层1的厚度为8-35μm，第一挤出层2的厚度为8-15μm，第一涂层3的厚度为1-3μm，铝箔层4的厚度为20-65μm，第二涂层5的厚度为1-8μm，第二挤出层6的厚度为8-15μm，均聚层7的厚度为8-25μm，热封层8的厚度为15-80μm。
实施例5，一种如实施例1-4任何一项所述的锂离子电池铝塑挤出复合膜的制备方法，其步骤如下：将铝箔完全退火至软态或O态，在铝箔层的上下表面分别热喷涂第一涂层3和第二涂层5，喷涂温度60-80℃；通过250-350℃高温挤出的方式，挤出第一挤出层，将防护层与涂层后的铝箔复合粘接一起，得到五层复合膜；再将此五层挤出复合膜做基础层，经加热到80-100℃后，在第二涂层和热封层之间，将挤出的第二挤出层和均聚层共挤淋膜，经硅胶辊和复合钢辊，热压复合粘接，制成八层的锂离子电池铝塑挤出复合膜。
实施例6，一种锂离子电池铝塑挤出复合膜的制备方法实验一。
将45μm厚的铝箔，完全退火至软态（O态），在铝箔层的上下表面，各热喷涂涂层，喷涂温度60-80℃，厚度2μm，防护层用20μm厚的聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET），通过高温挤出的方式，挤出11μm厚的乙烯-丙烯酸酯-马来酸酐共聚物（EMH），将防护膜与涂层铝箔复合粘接一起，得到五层复合膜；再将此五层挤出复合膜做基础层，经加热后，在其涂层铝箔（AL）面和热封层(用20μm厚)无规共聚聚丙烯（CPP）之间，将挤出的挤出层乙烯-丙烯酸酯-马来酸酐共聚物（EMH）和均聚聚丙烯（PP）共挤淋膜，经硅胶辊和复合钢辊，热压复合粘接，制成八层挤出复合膜，挤出的乙烯-丙烯酸酯-马来酸酐共聚层（EMH）和均聚聚丙烯（PP）层的厚度均为10μm。
将得到的复合膜用于锂离子电池包装，经过检测及耐电解液试验如下：
本实验中：
1）耐电解液的测试方法：将铝塑包装膜浸泡在含水3000ppm±100ppm电解液中，60℃恒温贮存24小时，取出后用清水洗净、软布擦干，按长度方向分切成三块15mm×100mm长条，测量AL/EMH/PP/CPP层（15mm宽）；
2）实际检测外层为PET/ EMH层和AL层间的剥离强度，内层为EMH/PP/CPP层与AL层间的剥离强度。
实施例6，一种锂离子电池铝塑挤出复合膜的制备方法实验二。
将45μm厚的铝箔，完全退火至软态（O态），在铝箔层的上下表面，各热喷涂涂层，喷涂温度60-80℃，厚度2um，防护层用（20μm厚）的双向拉伸尼龙（BOPA）层，通过高温挤出的方式，挤出11μm厚的乙烯-丙烯酸酯-马来酸酐共聚物（EMH），将防护层与涂层铝箔复合粘接一起，得到五层复合膜；再将此五层挤出复合膜做基础层，经加热后，在其涂层铝箔（AL）面和热封层(20μm厚) 的无规共聚聚丙烯（CPP）之间，将挤出的挤出层乙烯-丙烯酸酯-马来酸酐共聚物（EMH）和均聚聚丙烯（PP）共挤淋膜，经硅胶辊和复合钢辊，热压复合粘接，制成八层挤出复合膜。内层挤出的乙烯-丙烯酸酯-马来酸酐共聚层（EMH）和均聚聚丙烯（PP）层的厚度均为10μm。
将得到的复合膜用于锂离子电池包装，经过检测及耐电解液试验如下：
本实施例中：
1）耐电解液的测试方法：将铝塑包装膜浸泡在含水3000ppm±100ppm电解液中，60℃恒温贮存24小时，取出后用清水洗净、软布擦干，按长度方向分切成三块15mm×100mm长条，测量AL /EMH /PP/CPP（15mm宽）。
2）实际检测外层为BOPA/ EMH层 和AL层间的剥离强度，内层为EMH /PP/CPP层与AL层间的剥离强度。
Claims (3)
1.一种锂离子电池铝塑挤出复合膜，其特征在于：它由外向内依次由防护层、第一挤出层、第一涂层、铝箔层、第二涂层、第二挤出层、均聚层和热封层组成；第一涂层和第二涂层分别喷涂在铝箔层的上下两面上，防护层与第一涂层通过挤出层粘接，第二涂层与热封层之间，由挤出层和均聚层共挤复合粘接；
所述的防护层为聚对苯二甲酸乙二醇酯层或者是双向拉伸尼龙层；
所述的第一涂层和第二涂层含有钼酸铵和硅酸钠，还含有氟锆酸、氟钛酸、氯化钠中至少一种组成的混合水溶液；混合水溶液中，钼酸铵和硅酸钠占混合水溶液的含量分别为10-20克/升，其余的每种含量分别为0.1-2克/升；
所述的第一挤出层和第二挤出层为乙烯-丙烯酸酯-马来酸酐共聚物层；
所述的均聚层为均聚聚丙烯层；
所述的热封层为无规共聚聚丙烯层。
2.根据权利要求1所述的锂离子电池铝塑挤出复合膜，其特征在于：所述的防护层的厚度为8-35μm，第一挤出层的厚度为8-15μm，第一涂层的厚度为1-3μm，铝箔层的厚度为20-65μm，第二涂层的厚度为1-8μm，第二挤出层的厚度为8-15μm，均聚层的厚度为8-25μm，热封层的厚度为15-80μm。
3.一种如权利要求1或2所述的锂离子电池铝塑挤出复合膜的制备方法，其特征在于，其步骤如下：将铝箔完全退火至软态，在铝箔层的上下表面分别热喷涂第一涂层和第二涂层，喷涂温度60-80℃；通过250-350℃高温挤出的方式，挤出第一挤出层，将防护层与涂层后的铝箔复合粘接一起，得到五层复合膜；再将此五层挤出复合膜做基础层，经加热到80-100℃后，在第二涂层和热封层之间，将挤出的第二挤出层和均聚层共挤淋膜，经硅胶辊和复合钢辊，热压复合粘接，制成八层的锂离子电池铝塑挤出复合膜。
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