CN105161657A - 一种高耐穿刺聚合物锂离子电池复合膜 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种高耐穿刺聚合物锂离子电池复合膜。该复合膜包括改性聚丙烯层、尼龙层、热熔胶膜层、氟碳涂料层、铝箔层、热熔胶膜层、尼龙层，所述复合膜具有层状结构，其由内到外依次为改性聚丙烯层、尼龙层、热熔胶膜层、氟碳涂料层、铝箔层、热熔胶膜层、尼龙层。本发明采用熔融共挤技术和热法复合技术实现产品制备，产品间的粘结性强，不容易脱层，同时在内层增加高力学性能和高耐磨损性的尼龙，可增加热封过程复合膜的耐穿刺性能，阻止电解液漏液腐蚀铝箔及导致漏电和电池功率下降或失效的概率，氟碳涂料可有效提高铝箔的耐电解液性能，该复合膜具有良好的热封性能、阻隔性能、延展性、抗腐蚀性和耐穿刺性能，可满足聚合物锂离子电池对封装膜的要求。

Description

一种高耐穿刺聚合物锂离子电池复合膜

技术领域

本发明涉及电池包装材料领域，特别涉及一种高耐穿刺聚合物锂离子电池复合膜。

背景技术

电池所能输出的能量取决于活性物质的比容量和单体电池的电压，金属锂是所有金属中比容量最大的物质，其与碳组成电池对的输出电压可高达3.6V以上，显示其独特的优势，因而锂离子电池呈现快速发展的趋势。

锂离子电池由于其重量轻、容量大、循环寿命长（大于1000次）以及无记忆效应的优势很快在手机、笔记本电脑等电池领域扩展应用。同时，由于金属锂非常活泼，直接用其制成电池安全性很差，因而近几年锂电池已向聚合物锂离子可充电电池方向发展。聚合物锂离子电池内部没有可移动的电解液，电池可以做成极薄的片状和各种形状，甚至单片电池可做到0.6mm厚，因而在对电池轻量化、小量化或对电池形状要求严格的应用领域，聚合物电池都有着更为广泛的应用优势和前景。

聚合物电池最后是通过软包装材料形成电池，软包装材料质量的好坏对电池的各项性能都具有重要影响，若电池中水、氧含量达到一定程度，聚合物锂离子电池容量将变小、电压降增大，充放电和循环寿命均下降严重，最终可导致电池失效，因此软包装材料一般要求具有极好的热封性能、阻隔性能和延展成型性。除此之外，而在聚合物锂电池层压、包装中，内部金属丝有可能穿透包装膜，影响包装膜的阻隔性，从而导致电池阻隔性的下降或失效，因此如何研制高质量且耐穿刺软包装材料对聚合物锂离子电池的稳定运行均十分重要。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供一种高耐穿刺聚合物锂离子电池复合膜，该复合膜具有高的耐穿刺性能，避免热封过程刺穿外包装膜，同时该复合膜具有良好的热封性能、阻隔性能和延展性能。

本发明的技术方案为：一种高耐穿刺聚合物锂离子电池复合膜。该复合膜包括改性聚丙烯层、尼龙层、热熔胶膜层、氟碳涂料层、铝箔层、热熔胶膜层、尼龙层，所述复合膜具有层状结构，其由内到外依次为改性聚丙烯层、尼龙层、热熔胶膜层、氟碳涂料层、铝箔层、热熔胶膜层、尼龙层。

作为本发明的一种优选方案，所述改性聚丙烯层材质为聚丙烯与聚乙烯、聚酰胺、乙丙橡胶、三元乙丙橡胶、顺丁橡胶、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物、乙烯-醋酸乙烯共聚物、聚偏二氯乙烯、聚丙烯酸酯、聚丙烯酰胺、聚乙烯醇、聚烯烃弹性体及无机填料碳酸钙（轻钙、重钙）、滑石粉、云母粉、高岭土、硅灰石粉、氢氧化铝、氢氧化镁、水镁石粉、沉淀硫酸钡、重晶石粉中的一种或几种组合。

作为本发明的一种优选方案，所述改性聚丙烯层中聚丙烯与改性材料比例为1%-99%，无机填料比例为0.1%-10%，改性聚丙烯层厚度为5-50μm。

作为本发明的一种优选方案，所述第一尼龙层、第二尼龙层的材质为PA6、PA7、PA9、PA66、PA11、PA12、PA13、PA46、PA610、PA612、PA1010、PA6I、PA9T、PA-MXD6中的一种或几种组合。

作为本发明的一种优选方案，所述第一尼龙层、第二尼龙层的厚度为5-50μm，尼龙热加工温度为180-320℃。

作为本发明的一种优选方案，所述氟碳涂料层的材质为聚四氟乙烯、聚全氟丙烯、聚偏二氟乙烯、氟烯烃-乙烯基醚共聚物中的一种或几种组合。

一种制备高耐穿刺聚合物锂离子电池复合膜的方法，其特征在于，包括以下步骤：

1）改性聚丙烯与第一尼龙层进行熔融复合，得到熔融复合物；

2）钝化铝箔单面涂覆氟碳涂料，得到涂氟铝箔；

3）将熔融复合物、涂氟铝箔、第二尼龙层尼龙用热熔胶膜进行热熔、层压复合，得到复合膜成品。

采用上述技术方案后，本发明的有益效果是：首先，该复合膜中内层增加一层尼龙层，可有效提高该复合膜的耐穿刺性能；其次，该复合膜中铝箔层外涂覆氟碳涂料，可提高铝箔的耐腐蚀性能。同时该复合膜采用热熔胶膜层压、复合技术，工艺简单，产品综合性能优良。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

其中，1为改性聚丙烯层；2为尼龙层；3为热熔胶膜层；4为氟碳涂料层；5为铝箔层；6为热熔胶膜层；7为尼龙层。

具体实施方式

下面结合具体实施方式，进一步阐明本发明。

实施例

如图1所示，本发明提供了一种高耐穿刺聚合物锂离子电池复合膜，包括1为改性聚丙烯层、2为尼龙层、3为热熔胶膜层、4为氟碳涂料层、5为铝箔层、6为热熔胶膜层、7为尼龙层。所述复合膜由内到外依次为1为改性聚丙烯层、2为尼龙层、3为热熔胶膜层、4为氟碳涂料层、5为铝箔层、6为热熔胶膜层、7为尼龙层。

所述改性聚丙烯层1材质为聚丙烯与聚乙烯、聚酰胺、乙丙橡胶、三元乙丙橡胶、顺丁橡胶、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物、乙烯-醋酸乙烯共聚物、聚偏二氯乙烯、聚丙烯酸酯、聚丙烯酰胺、聚乙烯醇、聚烯烃弹性体及无机填料碳酸钙（轻钙、重钙）、滑石粉、云母粉、高岭土、硅灰石粉、氢氧化铝、氢氧化镁、水镁石粉、沉淀硫酸钡、重晶石粉中的一种或几种组合。

所述改性聚丙烯层1中聚丙烯与改性材料比例为1%-99%，无机填料比例为0.1%-10%，改性聚丙烯层厚度为5-50μm。

所述第一尼龙层2、第二尼龙层7的材质为PA6、PA7、PA9、PA66、PA11、PA12、PA13、PA46、PA610、PA612、PA1010、PA6I、PA9T、PA-MXD6中的一种或几种组合。

所述第一尼龙层2、第二尼龙层7的厚度为5-50μm，尼龙热加工温度为180-320℃。

所述氟碳涂料层4的材质为聚四氟乙烯、聚全氟丙烯、聚偏二氟乙烯、氟烯烃-乙烯基醚共聚物中的一种或几种组合。

所述铝箔层5的材质为钝化铝箔，厚度为30-60μm。

一种制备高耐穿刺聚合物锂离子电池复合膜的方法，包括以下步骤：

1）改性聚丙烯与第一尼龙层进行熔融复合，得到熔融复合物；

2）钝化铝箔单面涂覆氟碳涂料，得到涂氟铝箔；

3）将熔融复合物、涂氟铝箔、第二尼龙层尼龙用热熔胶膜进行热熔、层压复合，得到复合膜成品。

本发明的产品经过测定达到以下指标：

1.剥离强度测试：电解液浸泡85℃、7天，膜层间剥离强度大于等于8N/15mm；

2.抗渗透性测试：在60℃的水中浸泡14天，无分层，重量变化小于0.05克。

3.深冲性能测试，深冲深度达到6mm以上。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种高耐穿刺聚合物锂离子电池复合膜，其特征在于，包括改性聚丙烯层、第一尼龙层、第一热熔胶膜层、氟碳涂料层、铝箔层、第二热熔胶膜层、第二尼龙层，所述复合膜具有层状结构，其由内到外依次为改性聚丙烯层、第一尼龙层、第一热熔胶膜层、氟碳涂料层、铝箔层、第二热熔胶膜层、第二尼龙层。

2.根据权利要求1中所述的一种高耐穿刺聚合物锂离子电池复合膜，其特征在于，所述改性聚丙烯层材质为聚丙烯与聚乙烯、聚酰胺、乙丙橡胶、三元乙丙橡胶、顺丁橡胶、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物、乙烯-醋酸乙烯共聚物、聚偏二氯乙烯、聚丙烯酸酯、聚丙烯酰胺、聚乙烯醇、聚烯烃弹性体及无机填料碳酸钙（轻钙、重钙）、滑石粉、云母粉、高岭土、硅灰石粉、氢氧化铝、氢氧化镁、水镁石粉、沉淀硫酸钡、重晶石粉中的一种或几种组合。

3.根据权利要求1中所述的一种高耐穿刺聚合物锂离子电池复合膜，其特征在于，所述改性聚丙烯层中聚丙烯与改性材料比例为1%-99%，无机填料比例为0.1%-10%，改性聚丙烯层厚度为5-50μm。

4.根据权利要求1中所述的一种高耐穿刺聚合物锂离子电池复合膜，其特征在于，所述第一尼龙层、第二尼龙层的材质为PA6、PA7、PA9、PA66、PA11、PA12、PA13、PA46、PA610、PA612、PA1010、PA6I、PA9T、PA-MXD6中的一种或几种组合。

5.根据权利要求2中所述的一种高耐穿刺聚合物锂离子电池复合膜，其特征在于，所述第一尼龙层、第二尼龙层的厚度为5-50μm，尼龙热加工温度为180-320℃。

6.根据权利要求1中所述的一种高耐穿刺聚合物锂离子电池复合膜，其特征在于，所述氟碳涂料层的材质为聚四氟乙烯、聚全氟丙烯、聚偏二氟乙烯、氟烯烃-乙烯基醚共聚物中的一种或几种组合。

7.根据权利要求1中所述的一种高耐穿刺聚合物锂离子电池复合膜及制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

1）改性聚丙烯与第一尼龙层进行熔融复合，得到熔融复合物；

2）钝化铝箔单面涂覆氟碳涂料，得到涂氟铝箔；

3）将熔融复合物、涂氟铝箔、第二尼龙层尼龙用热熔胶膜进行热熔、层压复合，得到复合膜成品。