CN104201298A - 一种锂离子电池用软包装铝塑膜 - Google Patents
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Abstract
本发明属于新能源技术领域，特别涉及一种锂离子电池用软包装铝塑膜，所述铝塑膜具有层状结构，从上到下依次为：耐热性树脂层、胶粘剂层、铝箔层、粘合树脂层1、氟膜层、粘合树脂层2和热封层,所述胶粘剂层涂布在经电晕处理的耐热性树脂层的表面，在胶粘剂层的另一面复合钝化处理的铝箔，在铝箔的表面热挤出粘合树脂层1的同时，复合电晕处理的氟膜层，在氟膜层的另一表面热挤出粘合树脂层2的同时，复合热封层。本发明得到的铝塑膜，层间粘接性能好，能够延长锂离子电池的使用寿命。
Description
技术领域
本发明涉及包装技术领域，特别涉及一种锂离子电池用软包装铝塑膜。
背景技术
锂电池软包装材料作为电池芯的外壳，需要满足以下基本要求：极好的热封性，内层材料不与电解液起反应，且整体具有耐电解液的性能，极高的阻水阻氧性能。通常锂电池软包装材料至少包括三层结构：外层保护层、中间铝箔阻隔层和内层热封层。三层间经粘合树脂，通过干法或挤出复合的方法制备完成。
专利申请号为201210070274.9的中国专利，公开了锂电池用具耐腐蚀耐穿刺防熔穿短路的铝塑包装膜及其制造方法，该铝塑包装膜采用干法制备，在长时间使用过程中，涂料层与铝箔层界面之间容易受到电解液的破坏，涂料层与热封层间的胶粘剂层也容易受到有机溶剂的破坏，使得层间易出现分层现象。
发明内容
本发明所要解决的问题是：针对现有技术存在的不足之处，提供一种锂离子电池用软包装铝塑膜，能有效解决层间分层问题。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
一种锂离子电池用软包装铝塑膜，所述铝塑膜具有层状结构，从上到下依次为：耐热性树脂层、胶粘剂层、铝箔层、粘合树脂层、氟膜层、粘合树脂层和热封层。所述胶粘剂层涂布在经电晕处理的耐热性树脂层的表面，在胶粘剂层的另一面复合钝化处理的铝箔，在铝箔的表面热挤出粘合树脂层的同时复合电晕处理的氟膜层，在氟膜层的另一表面热挤出粘合树脂层的同时复合热封层。
上述铝塑膜，所述胶粘剂层为聚氨酯胶粘剂层、环氧树脂胶粘剂层。
上述铝塑膜，所述粘合树脂层选自厚度为20～50μm的酸改性聚乙烯树脂层、聚乙烯与丙烯酸共聚物层、氯化聚丙烯树脂、金属离子聚乙烯树脂层。
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上述铝塑膜，所述热封层为通过流延得到的单层聚丙烯薄膜或共挤流延得到的多层共挤的聚丙烯薄膜，热封层的厚度为20～80μm。
上述铝塑膜，所述氟膜层选自厚度为20～30μm的PVDF膜、PVF膜或ETFE膜。
上述铝塑膜，所述耐热性树脂层为聚酰胺类薄膜、聚酯薄膜、聚酰亚胺改性聚酯薄膜、2，6-萘二甲酸乙二醇酯或者其中两种树脂的复合膜，耐热性树脂层的厚度为15～30μm。
上述铝塑膜，所述铝箔的钝化方式为铬化处理或用硅烷偶联剂和钛酸酯偶联剂进行处理。
与现有技术相比，本发明通过采用粘合树脂热挤出的同时，复合氟膜层和热封层，并通过对粘合树脂的选择，在保证产品其他性能满足要求的同时，提高了铝箔层与氟膜层、氟膜层与热封层间的耐溶剂性能、耐电解液性能，解决了层间分层的问题，延长锂离子电池的使用寿命。
具体实施方式
本发明提供的铝塑膜具有层状结构，从上到下依次为耐热性树脂层、胶粘剂层、铝箔层、粘合树脂层1、氟膜层、粘合树脂层2和热封层。
本发明中，耐热性树脂层应当具有良好的阻隔性能和优异的阻水、阻氧、耐腐蚀和防紫外等性能。为提高耐热性树脂层与其他层之间的层间粘接强度，本发明采用的耐热性树脂层为经电晕处理的、厚度为15～30μm的聚酰胺类薄膜（PA）、聚酯薄膜(PET)、2，6-萘二甲酸乙二醇酯(BHEN)膜及其中两种树脂的复合膜。综合考虑性能和成本，优选PA薄膜和PET薄膜，最佳为双面拉伸的PA薄膜。为了提高PA薄膜的阻隔性能，可以使用PET膜与PA薄膜复合作为耐热性树脂层。
为使耐热性树脂层与铝箔有良好的粘接性能，本发明在两层之间设置胶粘剂层，该层优选与铝/塑料粘接性较好的聚氨酯胶粘剂层或环氧树脂胶粘剂层，该胶粘剂层涂布在经电晕处理的耐热性树脂层的表面，它的另一面与铝箔复合。
为提高铝塑膜的阻隔性能，本发明中使用的铝箔，为厚度10～100μm，优选20～60μm，最佳30～50μm的软质铝箔，并且铝箔进行钝化处理，钝化方式为，铬化处理或用硅烷偶联剂和钛酸酯偶联剂进行处理，优选铬化处理。
为提高铝塑膜的抗腐蚀性，特别是提高对电解液中锂盐的腐蚀性，本发明在铝箔层与热封层之间加入了氟膜层，氟膜层可以选择PVDF、PVF、ETFE氟膜等，优选粘接性较好的PVDF和PVF氟膜，氟膜层能够提高铝塑膜的阻隔性能和抗刺穿强度，提高铝箔层对六氟磷酸锂等锂盐的抗腐蚀能力。所述氟膜层的厚度为10-50μm，优选20-30μm，厚度偏低时在冲深过程中氟膜易出现细微孔洞，不具备阻隔性能。厚度偏厚则造成成本浪费。
为进一步提高铝塑膜的阻隔性能和耐腐蚀性能，特别是提高抵抗电解液中溶剂的腐蚀性，本发明在铝箔层与氟膜层之间、氟膜层与热封层之间分别设置了粘合树脂层1和粘合树脂层2，在铝箔表面热挤出粘合树脂层1的同时，复合氟膜，在氟膜的另一表面热挤出粘合树脂层2的同时，复合热封层，将铝箔层与氟膜层，氟膜层与热封层进行粘合。且粘合树脂层1和粘合树脂层2分别选自厚度为20～50μm的酸改性聚乙烯树脂层、聚乙烯与丙烯酸共聚物层、氯化聚丙烯树脂、金属离子聚乙烯树脂层。
本发明中的热封层为通过流延得到的单层聚丙烯薄膜（CPP膜）或共挤流延得到的多层共挤的聚丙烯薄膜（CPP膜），热封层的厚度为20～80μm。使用的CPP膜为单层CPP膜或多层共挤CPP膜，单层CPP膜为乙-丙共聚物按照一定比例与PP树脂进行共混、流延得到的单层膜，多层膜为三元乙丙橡胶与PP树脂挤出流延的两层复合膜，也可以为PP树脂、三元乙丙橡胶和PP树脂共挤流延而成的三层复合膜。上述PP树脂可以为乙烯-丙烯共聚物、氯化聚丙烯树脂、乙烯-（甲基）丙烯酸共聚物与氯化聚丙烯树脂的共混物、乙烯-丙烯共聚物与乙烯-（甲基）丙烯酸共聚物的混合物。CPP膜的厚度选择20～80μm，CPP膜过薄，封边或封正、负极的过程中会出现短路现象；CPP膜过厚，则造成成本浪费。
下面通过具体实施例对本发明作进一步说明。
实例1
25μm双面拉伸的PET薄膜，表面电晕处理，再涂布干厚4μm的聚氨酯胶粘剂，复合两面经过硅烷偶联剂和钛酸酯偶联剂处理的30μm铝箔，在铝箔的另一表面热挤出20μm酸改性聚乙烯树脂的同时，复合20μm电晕处理的PVDF氟膜，在氟膜的另一表面热挤出20μm酸改性聚乙烯树脂的同时，复合20μmCPP膜。44℃～80℃熟化1～4天，得到铝塑膜。
实例2
30μm双面拉伸的PA/PET复合薄膜，表面电晕处理，再涂布干厚4μm的聚氨酯胶粘剂，干式复合两面经过铬化处理的40μm铝箔，在铝箔的另一表面热挤出30μm氯化聚丙烯树脂的同时，复合30μm电晕处理的PVDF氟膜，在氟膜的另一表面热挤出20μm聚乙烯与丙烯酸共聚物的同时，复合80μmCPP膜。44℃～80℃熟化1～4天，得到铝塑膜。
实例3
20μm双面拉伸的PA薄膜，表面电晕处理，再涂布干厚4μm的环氧树脂胶粘剂，干式复合两面经过铬化处理的50μm铝箔，在铝箔的另一表面热挤出50μm金属离子聚乙烯树脂的同时，复合25μm电晕处理的PVF氟膜，在氟膜的另一表面热挤出50μm氯化聚丙烯树脂的同时，复合50μm三乙丙橡胶/共聚PP共挤流延的CPP薄膜。44℃～80℃熟化1～4天，得到铝塑膜。
实例4
15μm双面拉伸的PA薄膜，表面电晕处理，再涂布干厚4μm的聚氨酯胶粘剂，干式复合两面经过铬化处理的40μm铝箔，在铝箔的另一表面热挤出20μm酸改性聚乙烯树脂的同时，复合30μm电晕处理的PVF氟膜，在氟膜的另一表面热挤出40μm金属离子聚乙烯树脂的同时，复合60μm共聚PP/三乙丙橡胶/共聚PP共挤流延的CPP薄膜。44℃～80℃熟化1～4天，得到铝塑膜。
实例5
25μm双面拉伸的PET薄膜，，表面电晕处理，再涂布干厚4μm环氧树脂胶粘剂，干式复合一面经过铬化处理，另一面用硅烷偶联剂和钛酸酯偶联剂进行处理的30μm铝箔，在铝箔的另一表面热挤出50μm聚乙烯与丙烯酸共聚物的同时，复合20μm电晕处理的PVF氟膜，在氟膜的另一表面热挤出30μm酸改性聚乙烯树脂的同时，复合40μm共聚PP/三乙丙橡胶/共聚PP共挤流延的CPP薄膜，44℃～80℃熟化1～4天，得到铝塑膜。
对比例：根据专利申请号为201210070274.9公开的锂电池用具耐腐蚀耐穿刺防熔穿短路的铝塑包装膜及其制造方法，制备铝塑膜。
表1：性能数据表
性能测试方法：
1.铝箔层与耐热性树脂层间剥离强度测试：依据标准GB/T 2790测试。
2.氟层与铝箔之间耐电解液性能的试验条件：在85℃(EC+DEC/LiPF6)电解液浸泡24小时。
3.氟层与热封层间的耐溶剂性能的试验条件：在85℃.电解液(EC+DEC/LiPF6)浸泡24小时。
4.抗渗透性的试验条件：在60℃的水中浸泡14天无分层，检测重量变化。
5.最大冲深：用生产现场模具成型、用卡尺测成型深度，最大冲深为双面冲深。
Claims (8)
1.一种锂离子电池用软包装铝塑膜，其特征在于，所述铝塑膜具有层状结构，从上到下依次为：耐热性树脂层、胶粘剂层、铝箔层、粘合树脂层1、氟膜层、粘合树脂层2和热封层,所述胶粘剂层涂布在经电晕处理的耐热性树脂层的表面，在胶粘剂层的另一面复合钝化处理的铝箔，在铝箔的表面热挤出粘合树脂层1的同时，复合电晕处理的氟膜层，在氟膜层的另一表面热挤出粘合树脂层2的同时，复合热封层。
2.根据权利要求1所述的铝塑膜，其特征在于，所述胶粘剂层为聚氨酯胶粘剂层、环氧树脂胶粘剂层。
3.根据权利要求2所述的铝塑膜，其特征在于，所述粘合树脂层1选自厚度为20～50μm的酸改性聚乙烯树脂层、聚乙烯与丙烯酸共聚物层、氯化聚丙烯树脂层、金属离子聚乙烯树脂层。
4.根据权利要求3所述的铝塑膜，其特征在于，所述粘合树脂层2选自厚度为20～50μm的酸改性聚乙烯树脂层、聚乙烯与丙烯酸共聚物层、氯化聚丙烯树脂层、金属离子聚乙烯树脂层。
5.根据权利要求4所述的铝塑膜，其特征在于，所述热封层为通过流延得到的单层聚丙烯薄膜或共挤流延得到的多层共挤的聚丙烯薄膜，热封层的厚度为20～80μm。
6.根据权利要求5所述的铝塑膜，其特征在于，所述氟膜层选自厚度为20～30μm的PVDF膜、PVF膜或ETFE膜。
7.根据权利要求6所述的铝塑膜，其特征在于，所述耐热性树脂层为聚酰胺类薄膜、聚酯薄膜、聚酰亚胺改性聚酯薄膜、2，6-萘二甲酸乙二醇酯或者其中两种树脂的复合膜，耐热性树脂层的厚度为15～30μm。
8.根据权利要求7所述的铝塑膜，其特征在于，所述铝箔的钝化方式为，铬化处理或用硅烷偶联剂和钛酸酯偶联剂进行处理。
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