CN105514304B - 一种锂电池钢塑膜包装材料及其制备方法 - Google Patents

一种锂电池钢塑膜包装材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及电池制备领域，具体涉及一种锂电池钢塑膜包装材料及其制备方法。由外至内依次包括pp层、第一粘结层、不锈钢箔层、第二粘结层、尼龙层、第三粘结层和PET层。本发明利用不锈钢箔替代铝塑膜中的铝箔，采用一种“钢塑膜”作为锂电池的包装材料，在保留铝塑复合膜包装材料优点的基础上，进一步提高包装材料强度及硬度，一方面能有效抑制电池循环过程中的体积膨胀，减缓电池极化，从而提高电池寿命；另一方面新型“钢塑膜”由于壳体硬度增强，更有利于动力电池的成组装配。

Description

一种锂电池钢塑膜包装材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及电池制备领域，具体涉及一种锂电池钢塑膜包装材料及其制备方法。
背景技术
目前，关于锂电池的包装，一种是采用金属钢或铝板通过焊接工艺形成方型或圆柱形包装；另一种是通过将铝箔和聚丙烯树脂复合形成铝塑复合膜包装。
对于第一种，采用方型或圆柱形钢壳或铝壳包装，采用这类材料的电池使用激光焊接进行封装，同时金属壳体较厚且硬度较高，能有效防电池膨胀和电解液产气，但无法实现薄型化、轻量化、异型化；
对于第二种，采用铝塑复合膜包装，这种材料一般由铝箔和PP材料复合而成，容易实现封装，可薄形化、异型化，也不会产生爆炸等安全上的问题，但是由于铝层较软，整个包装材料硬度不够，对电池膨胀和内部产气时无法施加一定的压力，容易加剧电池极化和老化。
发明内容
本发明的目的是为了解决目前锂电池包装中存在是上述题，提供一种锂电池钢塑膜包装材料及其制备方法。
为了达到上述发明目的，本发明采用以下技术方案：
一种锂电池钢塑膜包装材料，由外至内依次包括pp层、第一粘结层、不锈钢箔层、第二粘结层、尼龙层、第三粘结层和PET层。
作为优选，所述锂电池钢塑膜包装材料还包括附加层，附加层位于pp层和第一粘结层之间或者第二粘结层和尼龙层之间，附加层厚度为20-50μm，且按重量份数计包括以下组分：环氧树脂40-60份，二氧化钛10-15份，聚四氟乙烯8-15份，聚偏氟乙烯3-8份，聚醚二元醇3-10份，羧甲基纤维素5-15份，玻纤3-10份，季戊四醇5-10份，异氰酸酯10-20份，三羟甲基丙烷聚醚5-10份，聚己二酸乙二醇10-15份，氧化铁1-3份，石墨烯0.1-0.5份。
作为优选，不锈钢箔的厚度为20-60μm。
作为优选，所述第一粘结层、第二粘结层和第三粘结层为聚乙烯亚胺类胶黏剂、聚氨酯胶黏剂或三聚氰胺类胶黏剂，三个粘结层的厚度均为1-20μm。
作为优选，pp层的厚度为20-100μm。
作为优选，PET层的厚度为5-20μm。
一种锂电池包装材料结构的制备方法，包括以下步骤：
A、采用厚度为20-60μm的不锈钢箔，先在纯净水中进行清洗，然后烘干；
B、在氮气或氩气的保护气氛下，在洁净房中粘结剂均匀涂在不锈钢箔表面，粘结剂为聚乙烯亚胺、聚氨酯黏剂或三聚氰胺系黏剂，粘结剂形成第一粘结层，且第一粘结层的厚度为1-20μm；
C、分别将PP树脂和尼龙树脂膜分别与不锈钢箔进行热压复合，形成pp层和尼龙层，PP层的厚度为20-100μm；尼龙层的厚度为10-40μm；
D、在C步骤所制备半成品的基础上，进一步按B步骤在尼龙层表面进行粘结剂处理，之后将PET膜与半成品进行热压复合形成PET层，PET层的厚度为5-20μm，最终得到PET保护钢塑模外包装材料，即为最终产品。
本发明利用不锈钢箔替代铝塑膜中的铝箔，采用一种 “钢塑膜”作为锂电池的包装材料，在保留铝塑复合膜包装材料优点的基础上，进一步提高包装材料强度及硬度，一方面能有效抑制电池循环过程中的体积膨胀，减缓电池极化，从而提高电池寿命；另一方面新型“钢塑膜”由于壳体硬度增强，更有利于动力电池的成组装配。
该材料（结构）结合了软态（铝塑膜）和硬态（钢壳、铝壳）包装材料两者的优点，有效解决了目前铝塑膜包装材料普遍硬度较低问题，对有效改善铝塑膜硬度不够导致的电池内部膨胀问题，同时又保留了铝塑膜目前的优点：可薄型化、轻量化、异型化等。
具体实施方式
下面通过具体实施例对本发明的技术方案作进一步描述说明。
如果无特殊说明，本发明的实施例中所采用的原料均为本领域常用的原料，实施例中所采用的方法，均为本领域的常规方法。
实施例1：
一种锂电池钢塑膜包装材料，由外至内依次包括pp层、第一粘结层、不锈钢箔层、第二粘结层、尼龙层、第三粘结层和PET层，pp层的厚度为20-100μm；不锈钢箔的厚度为20-60μm；PET层的厚度为5-20μm；第一粘结层、第二粘结层和第三粘结层为聚乙烯亚胺类胶黏剂、聚氨酯胶黏剂或三聚氰胺类胶黏剂，三个粘结层的厚度均为1-20μm。
这种锂电池包装材料结构的制备方法具体包括以下步骤：
A、采用厚度为20μm的不锈钢箔，先在纯净水中进行清洗，然后烘干；
B、在氮气或氩气的保护气氛下，在洁净房中粘结剂均匀涂在不锈钢箔表面，粘结剂为聚乙烯亚胺、聚氨酯黏剂或三聚氰胺系黏剂，粘结剂形成第一粘结层，且第一粘结层的厚度为1-20μm；
C、分别将PP树脂和尼龙树脂膜分别与不锈钢箔进行热压复合，形成pp层和尼龙层，PP层的厚度为100μm；尼龙层的厚度为10μm；
D、在C步骤所制备半成品的基础上，进一步按B步骤在尼龙层表面进行粘结剂处理，之后将PET膜与半成品进行热压复合形成PET层，PET层的厚度为20μm，最终得到PET保护钢塑模外包装材料，即为最终产品。
实施例2：
一种锂电池钢塑膜包装材料，由外至内依次包括pp层、第一粘结层、不锈钢箔层、第二粘结层、尼龙层、第三粘结层和PET层，pp层的厚度为20-100μm；不锈钢箔的厚度为20-60μm；PET层的厚度为5-20μm；第一粘结层、第二粘结层和第三粘结层为聚乙烯亚胺类胶黏剂、聚氨酯胶黏剂或三聚氰胺类胶黏剂，三个粘结层的厚度均为1-20μm。
这种锂电池包装材料结构的制备方法具体包括以下步骤：
A、采用厚度为60μm的不锈钢箔，先在纯净水中进行清洗，然后烘干；
B、在氮气或氩气的保护气氛下，在洁净房中粘结剂均匀涂在不锈钢箔表面，粘结剂为聚乙烯亚胺、聚氨酯黏剂或三聚氰胺系黏剂，粘结剂形成第一粘结层，且第一粘结层的厚度为1μm；
C、分别将PP树脂和尼龙树脂膜分别与不锈钢箔进行热压复合，形成pp层和尼龙层，PP层的厚度为100μm；尼龙层的厚度为10μm；
D、在C步骤所制备半成品的基础上，进一步按B步骤在尼龙层表面进行粘结剂处理，之后将PET膜与半成品进行热压复合形成PET层，PET层的厚度为5-20μm，最终得到PET保护钢塑模外包装材料，即为最终产品。
实施例3：
一种锂电池钢塑膜包装材料，由外至内依次包括pp层、附加层、第一粘结层、不锈钢箔层、第二粘结层、尼龙层、第三粘结层和PET层，pp层的厚度为20-100μm；附加层厚度为20-50μm；不锈钢箔的厚度为20-60μm；PET层的厚度为5-20μm；第一粘结层、第二粘结层和第三粘结层为聚乙烯亚胺类胶黏剂、聚氨酯胶黏剂或三聚氰胺类胶黏剂，三个粘结层的厚度均为1-20μm。
这种锂电池包装材料结构的制备方法具体包括以下步骤：
A、采用厚度为40μm的不锈钢箔，先在纯净水中进行清洗，然后烘干；
B、在氮气或氩气的保护气氛下，在洁净房中粘结剂均匀涂在不锈钢箔表面，粘结剂为聚乙烯亚胺、聚氨酯黏剂或三聚氰胺系黏剂，粘结剂形成第一粘结层，且第一粘结层的厚度为10μm；
C、先将pp树脂与附加层进行热压复合，然后将其和树脂和尼龙树脂膜分别与涂有粘结剂的不锈钢箔进行热压复合，形成pp层和尼龙层，PP层的厚度为50μm；尼龙层的厚度为30μm；附加层按重量份数计包括以下组分：环氧树脂40份，二氧化钛15份，聚四氟乙烯8份，聚偏氟乙烯8份，聚醚二元醇30份，羧甲基纤维素15份，玻纤3份，季戊四醇10份，异氰酸酯10份，三羟甲基丙烷聚醚10份，聚己二酸乙二醇10份，氧化铁3份，石墨烯0.1份。
D、在C步骤所制备半成品的基础上，进一步按B步骤在尼龙层表面进行粘结剂处理，之后将PET膜与半成品进行热压复合形成PET层，PET层的厚度为10μm，最终得到PET保护钢塑模外包装材料，即为最终产品。
实施例4：
一种锂电池钢塑膜包装材料，由外至内依次包括pp层、附加层、第一粘结层、不锈钢箔层、第二粘结层、尼龙层、第三粘结层和PET层，pp层的厚度为20-100μm；附加层厚度为20-50μm；不锈钢箔的厚度为20-60μm；PET层的厚度为5-20μm；第一粘结层、第二粘结层和第三粘结层为聚乙烯亚胺类胶黏剂、聚氨酯胶黏剂或三聚氰胺类胶黏剂，三个粘结层的厚度均为1-20μm。
这种锂电池包装材料结构的制备方法具体包括以下步骤：
A、采用厚度为20μm的不锈钢箔，先在纯净水中进行清洗，然后烘干；
B、在氮气或氩气的保护气氛下，在洁净房中粘结剂均匀涂在不锈钢箔表面，粘结剂为聚乙烯亚胺、聚氨酯黏剂或三聚氰胺系黏剂，粘结剂形成第一粘结层，且第一粘结层的厚度为1-20μm；
C、先将pp树脂与附加层进行热压复合，然后将其和树脂和尼龙树脂膜分别与涂有粘结剂的不锈钢箔进行热压复合，形成pp层和尼龙层，PP层的厚度为50μm；尼龙层的厚度为40μm；附加层按重量份数计包括以下组分：环氧树脂60份，二氧化钛10份，聚四氟乙烯15份，聚偏氟乙烯3份，聚醚二元醇10份，羧甲基纤维素5份，玻纤10份，季戊四醇5份，异氰酸酯20份，三羟甲基丙烷聚醚5份，聚己二酸乙二醇15份，氧化铁1份，石墨烯0.5份。
D、在C步骤所制备半成品的基础上，进一步按B步骤在尼龙层表面进行粘结剂处理，之后将PET膜与半成品进行热压复合形成PET层，PET层的厚度为15μm，最终得到PET保护钢塑模外包装材料，即为最终产品。

Claims (5)

1.一种锂电池钢塑膜包装材料，其特征在于，由外至内依次包括pp层、第一粘结层、不锈钢箔层、第二粘结层、尼龙层、第三粘结层和PET层，在pp层和第一粘结层之间或者第二粘结层和尼龙层之间设有附加层，附加层厚度为20-50μm，且按重量份数计包括以下组分：环氧树脂40-60份，二氧化钛10-15份，聚四氟乙烯8-15份，聚偏氟乙烯3-8份，聚醚二元醇3-10份，羧甲基纤维素5-15份，玻纤3-10份，季戊四醇5-10份，异氰酸酯10-20份，三羟甲基丙烷聚醚5-10份，聚己二酸乙二醇10-15份，氧化铁1-3份，石墨烯0.1-0.5份。
2.根据权利要求1所述的一种锂电池钢塑膜包装材料，其特征在于，不锈钢箔的厚度为20-60μm。
3.根据权利要求1所述的一种锂电池钢塑膜包装材料，其特征在于，所述第一粘结层、第二粘结层和第三粘结层为聚乙烯亚胺类胶黏剂、聚氨酯胶黏剂或三聚氰胺类胶黏剂，三个粘结层的厚度均为1-20μm。
4.根据权利要求1所述的一种锂电池钢塑膜包装材料，其特征在于，pp层的厚度为20-100μm。
5.根据权利要求1所述的一种锂电池钢塑膜包装材料，其特征在于，PET层的厚度为5-20μm。
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