CN106887542A - 一种锂电池钢塑膜的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种锂电池钢塑膜的制备方法，该方法通过步骤a‑h，先经过酒精的清理、烘干和活化处理，再进行个电镀层的电镀，使电镀层更加均匀牢固；再经过清洗烘干，再进行各层的粘合，使各层结构更加贴合牢固；最后，再进行一次压合，通过最后这次的整体压合，大大改善了最终产品的整体品质，在保证了锂电池钢塑膜强度和硬度的基础上，进一步改善了其韧性。同时，本发明又合理优化地选择了各种材料的厚度和处理温度，使的到的最终产品在性能上的到最大的提升，更优化了本发明步骤的流畅进行，具有较强的实用价值。
Description
技术领域
本发明涉及锂电池制备领域，具体涉及一种锂电池钢塑膜的制备方法。
背景技术
“锂电池”，是一类由锂金属或锂合金为负极材料、使用非水电解质溶液的电池。由于锂金属的化学特性非常活泼，使得锂金属的加工、保存、使用，对环境要求非常高。所以，锂电池长期没有得到应用，但近年来，随着科学技术的发展，现在锂电池已经成为了主流。
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形或圆柱形的包装；另一种是通过将铝箔和聚丙烯树脂复合形成铝塑复合膜的包装。
对于第一种，采用方形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，同时金属壳体较厚硬度较高，能有效防止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，采用铝塑粉盒膜包装，这种材料一般由铝箔和PP材料复合而成，容易实现封装，可薄型化、轻量化、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。
现有技术中，发明专利201410541605.1公开了一种锂电池钢塑膜包装材料及其制备方法，该专利的方案中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，进一步提高了包装材料的强度和硬度。但经过一定时间的实验后发现，用不锈钢箔替代铝塑膜作为锂电池包装材料的“钢塑膜”，虽然强度和硬度足够了，但其材料的柔韧性存在先天不足，形变能力差，从而使得材料的成型及加工仍然无法完全实现薄型化、轻量化、异型化，材料应用不够灵活，从而使得这种方案得不到大范围的应用和产业化。
发明内容
(1)要解决的技术问题
针对现有技术的不足，本发明要解决的技术问题是提供一种锂电池钢塑膜的制备方法，该方法制备出的锂电池钢塑膜既保证了包装材料的强度和硬度，有效抑制了锂电池在循环过程中的体积膨胀，缓解锂电池老化，提高使用寿命，同时又具有良好的柔韧性，形变能力强，从而使得材料的成型及加工完全实现了薄型化、轻量化、异型化，材料使用十分灵活。
(2)技术方案
为了解决上述技术问题，本发明提供了这样一种锂电池钢塑膜的制备方法，包括如下步骤：
a.取用厚度为12-60μm的SPCE低碳钢箔，利用浓度为92-97％的酒精对其表面进行清理，然后通过热风机对清理后的SPCE低碳钢箔进行烘干，烘干完成后放置冷却4-6分钟，再对其表面进行活化处理；
b.通过脉冲电镀工艺在SPCE低碳钢箔表面两侧先预镀一层超薄镀镍层作为铁-镍结合层，然后采用直流电镀工艺在铁-镍结合层两外侧表面电镀一层厚度为0.8-2μm的哑镍层，再用脉冲电镀工艺在哑镍层两外侧表面电镀一层厚度为0.4-1μm暗镍层，从而形成芯层；
c.用清水对芯层进行清洗，然后通过热风机对其进行烘干，烘干完成后放置冷却7-9分钟；
d.在氦气的保护气氛下，将粘结剂均匀涂在芯层两外侧表面，粘结剂在芯层两外侧表面形成粘结层Ⅰ，控制粘结剂的用量，使芯层两外侧表面的粘结层Ⅰ厚度为8-12μm；
e.分别将PP树脂和涤纶树脂膜分别与芯层两侧的粘结层Ⅰ进行热压复合，形成PP层和涤纶层，控制PP树脂的用量，使PP层的厚度为25-35μm，控制涤纶树脂膜的用量，使涤纶层的厚度为15-25μm；
f.又在氦气的保护气氛下，将粘结剂均匀涂在涤纶层外表面，粘结剂在涤纶层外表面形成粘结层Ⅱ，控制粘结剂的用量，使涤纶层外表面的粘结层Ⅱ厚度为7-9μm；
g.将PBT树脂与涤纶层外表面的粘结层Ⅱ进行热压复合，形成PBT层，控制PBT树脂的用量，使PBT层的厚度为10-12μm，形成半成品的锂电池钢塑膜；
h.将半成品放入温度为75-85℃的恒温炉中，恒温放置195-205分钟，取出之后再进行压合，压合的压强为7-9Mpa，冷却至室温即得最终产品，锂电池钢塑膜。
优选地，步骤a中，取用厚度为36μm的SPCE低碳钢箔，利用浓度为95％的酒精对其表面进行清理，然后通过热风机对清理后的SPCE低碳钢箔进行烘干，烘干完成后放置冷却5分钟，再对其表面进行活化处理。
优选地，步骤b中，通过脉冲电镀工艺在SPCE低碳钢箔表面两侧先预镀一层超薄镀镍层作为铁-镍结合层，然后采用直流电镀工艺在铁-镍结合层两外侧表面电镀一层厚度为1.4μm的哑镍层，再用脉冲电镀工艺在哑镍层两外侧表面电镀一层厚度为0.7μm暗镍层，从而形成芯层。
优选地，步骤c中，用清水对芯层进行清洗，然后通过热风机对其进行烘干，烘干完成后放置冷却8分钟。
优选地，步骤d中，在氦气的保护气氛下，将粘结剂均匀涂在芯层两外侧表面，粘结剂在芯层两外侧表面形成粘结层Ⅰ，控制粘结剂的用量，使芯层两外侧表面的粘结层Ⅰ厚度为10μm。
优选地，步骤e中，分别将PP树脂和涤纶树脂膜分别与芯层两侧的粘结层Ⅰ进行热压复合，形成PP层和涤纶层，控制PP树脂的用量，使PP层的厚度为30μm，控制涤纶树脂膜的用量，使涤纶层的厚度为20μm。
优选地，步骤f中，又在氦气的保护气氛下，将粘结剂均匀涂在涤纶层外表面，粘结剂在涤纶层外表面形成粘结层Ⅱ，控制粘结剂的用量，使涤纶层外表面的粘结层Ⅱ厚度为8μm。
优选地，步骤g中，将PBT树脂与涤纶层外表面的粘结层Ⅱ进行热压复合，形成PBT层，控制PBT树脂的用量，使PBT层的厚度为11μm，形成半成品的锂电池钢塑膜。
优选地，步骤h中，将半成品放入温度为80℃的恒温炉中，恒温放置200分钟，取出之后再进行压合，压合的压强为8Mpa，冷却至室温即得最终产品，锂电池钢塑膜。
(3)有益效果
本发明与现有技术相比，通过SPCE低碳钢层作为芯层的主要部分，用于替代铝塑膜中的铝膜，使其在保留了铝塑复合膜包装材料优点的基础上，进一步提高了包装材料的强度和硬度，能有效抑制锂电池循环过程中的体积膨胀，缓解锂电池老化，提高使用寿命。与不锈钢箔相比，又结合各层的结构和材料组成，改善了锂电池包装材料的柔韧性，使其形变能力强，从而使得材料的成型及加工完全实现了薄型化、轻量化、异型化，材料使用十分灵活，大大地提升了锂电池包装材料的综合性能。
本材料和结构的特性，结合了铝塑膜和钢壳或铝壳的包装特性，同时兼具两者的优点，有效地解决了目前铝塑膜包装材料硬度普遍偏低的问题，有效地改善了铝塑膜因硬度不够导致锂电池内部膨胀的问题，同时又保留了铝塑膜可薄型化、轻量化、异型化的优点。
本发明通过a-h的相关步骤，先经过酒精的清理、烘干和活化处理，使电镀层更加均匀牢固；再经过清洗烘干，使各层结构更加贴合牢固，最后，再进行一次压合，大大改善了最终产品的整体品质，在保证了锂电池钢塑膜强度和硬度的基础上，进一步改善了其韧性。同时，本发明又合理优化地选择了各种材料的厚度和处理温度，使的到的最终产品在性能上的到最大的提升，更优化了本发明步骤的流畅进行，具有较强的实用价值。
具体实施方式
下面，将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
一种锂电池钢塑膜的制备方法，包括如下步骤：
a.取用厚度为18μm的SPCE低碳钢箔，利用浓度为92％的酒精对其表面进行清理，然后通过热风机对清理后的SPCE低碳钢箔进行烘干，烘干完成后放置冷却4分钟，再对其表面进行活化处理；
b.通过脉冲电镀工艺在SPCE低碳钢箔表面两侧先预镀一层超薄镀镍层作为铁-镍结合层，然后采用直流电镀工艺在铁-镍结合层两外侧表面电镀一层厚度为0.8μm的哑镍层，再用脉冲电镀工艺在哑镍层两外侧表面电镀一层厚度为0.4μm暗镍层，从而形成芯层；
c.用清水对芯层进行清洗，然后通过热风机对其进行烘干，烘干完成后放置冷却7分钟；
d.在氦气的保护气氛下，将粘结剂均匀涂在芯层两外侧表面，粘结剂在芯层两外侧表面形成粘结层Ⅰ，控制粘结剂的用量，使芯层两外侧表面的粘结层Ⅰ厚度为8μm；
e.分别将PP树脂和涤纶树脂膜分别与芯层两侧的粘结层Ⅰ进行热压复合，形成PP层和涤纶层，控制PP树脂的用量，使PP层的厚度为25μm，控制涤纶树脂膜的用量，使涤纶层的厚度为15μm；
f.又在氦气的保护气氛下，将粘结剂均匀涂在涤纶层外表面，粘结剂在涤纶层外表面形成粘结层Ⅱ，控制粘结剂的用量，使涤纶层外表面的粘结层Ⅱ厚度为7μm；
g.将PBT树脂与涤纶层外表面的粘结层Ⅱ进行热压复合，形成PBT层，控制PBT树脂的用量，使PBT层的厚度为10μm，形成半成品的锂电池钢塑膜；
h.将半成品放入温度为75℃的恒温炉中，恒温放置195分钟，取出之后再进行压合，压合的压强为7Mpa，冷却至室温即得最终产品，锂电池钢塑膜。
实施例2
一种锂电池钢塑膜的制备方法，包括如下步骤：
a.取用厚度为60μm的SPCE低碳钢箔，利用浓度为97％的酒精对其表面进行清理，然后通过热风机对清理后的SPCE低碳钢箔进行烘干，烘干完成后放置冷却6分钟，再对其表面进行活化处理；
b.通过脉冲电镀工艺在SPCE低碳钢箔表面两侧先预镀一层超薄镀镍层作为铁-镍结合层，然后采用直流电镀工艺在铁-镍结合层两外侧表面电镀一层厚度为2μm的哑镍层，再用脉冲电镀工艺在哑镍层两外侧表面电镀一层厚度为1μm暗镍层，从而形成芯层；
c.用清水对芯层进行清洗，然后通过热风机对其进行烘干，烘干完成后放置冷却9分钟；
d.在氦气的保护气氛下，将粘结剂均匀涂在芯层两外侧表面，粘结剂在芯层两外侧表面形成粘结层Ⅰ，控制粘结剂的用量，使芯层两外侧表面的粘结层Ⅰ厚度为12μm；
e.分别将PP树脂和涤纶树脂膜分别与芯层两侧的粘结层Ⅰ进行热压复合，形成PP层和涤纶层，控制PP树脂的用量，使PP层的厚度为35μm，控制涤纶树脂膜的用量，使涤纶层的厚度为25μm；
f.又在氦气的保护气氛下，将粘结剂均匀涂在涤纶层外表面，粘结剂在涤纶层外表面形成粘结层Ⅱ，控制粘结剂的用量，使涤纶层外表面的粘结层Ⅱ厚度为9μm；
g.将PBT树脂与涤纶层外表面的粘结层Ⅱ进行热压复合，形成PBT层，控制PBT树脂的用量，使PBT层的厚度为12μm，形成半成品的锂电池钢塑膜；
h.将半成品放入温度为85℃的恒温炉中，恒温放置205分钟，取出之后再进行压合，压合的压强为9Mpa，冷却至室温即得最终产品，锂电池钢塑膜。
实施例3
一种锂电池钢塑膜的制备方法，包括如下步骤：
a.取用厚度为36μm的SPCE低碳钢箔，利用浓度为95％的酒精对其表面进行清理，然后通过热风机对清理后的SPCE低碳钢箔进行烘干，烘干完成后放置冷却5分钟，再对其表面进行活化处理；
b.通过脉冲电镀工艺在SPCE低碳钢箔表面两侧先预镀一层超薄镀镍层作为铁-镍结合层，然后采用直流电镀工艺在铁-镍结合层两外侧表面电镀一层厚度为1.4μm的哑镍层，再用脉冲电镀工艺在哑镍层两外侧表面电镀一层厚度为0.7μm暗镍层，从而形成芯层；
c.用清水对芯层进行清洗，然后通过热风机对其进行烘干，烘干完成后放置冷却8分钟；
d.在氦气的保护气氛下，将粘结剂均匀涂在芯层两外侧表面，粘结剂在芯层两外侧表面形成粘结层Ⅰ，控制粘结剂的用量，使芯层两外侧表面的粘结层Ⅰ厚度为10μm；
e.分别将PP树脂和涤纶树脂膜分别与芯层两侧的粘结层Ⅰ进行热压复合，形成PP层和涤纶层，控制PP树脂的用量，使PP层的厚度为30μm，控制涤纶树脂膜的用量，使涤纶层的厚度为20μm；
f.又在氦气的保护气氛下，将粘结剂均匀涂在涤纶层外表面，粘结剂在涤纶层外表面形成粘结层Ⅱ，控制粘结剂的用量，使涤纶层外表面的粘结层Ⅱ厚度为8μm；
g.将PBT树脂与涤纶层外表面的粘结层Ⅱ进行热压复合，形成PBT层，控制PBT树脂的用量，使PBT层的厚度为11μm，形成半成品的锂电池钢塑膜；
h.步骤h中，将半成品放入温度为80℃的恒温炉中，恒温放置200分钟，取出之后再进行压合，压合的压强为8Mpa，冷却至室温即得最终产品，锂电池钢塑膜。
本发明与现有技术相比，通过SPCE低碳钢层作为芯层的主要部分，用于替代铝塑膜中的铝膜，使其在保留了铝塑复合膜包装材料优点的基础上，进一步提高了包装材料的强度和硬度，能有效抑制锂电池循环过程中的体积膨胀，缓解锂电池老化，提高使用寿命。与不锈钢箔相比，又结合各层的结构和材料组成，改善了锂电池包装材料的柔韧性，使其形变能力强，从而使得材料的成型及加工完全实现了薄型化、轻量化、异型化，材料使用十分灵活，大大地提升了锂电池包装材料的综合性能。
本材料和结构的特性，结合了铝塑膜和钢壳或铝壳的包装特性，同时兼具两者的优点，有效地解决了目前铝塑膜包装材料硬度普遍偏低的问题，有效地改善了铝塑膜因硬度不够导致锂电池内部膨胀的问题，同时又保留了铝塑膜可薄型化、轻量化、异型化的优点。
本发明通过a-h的相关步骤，先经过酒精的清理、烘干和活化处理，使电镀层更加均匀牢固；再经过清洗烘干，使各层结构更加贴合牢固，最后，再进行一次压合，大大改善了最终产品的整体品质，在保证了锂电池钢塑膜强度和硬度的基础上，进一步改善了其韧性。同时，本发明又合理优化地选择了各种材料的厚度和处理温度，使的到的最终产品在性能上的到最大的提升，更优化了本发明步骤的流畅进行，具有较强的实用价值。
以上所述实施例仅表达了本发明的优选实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，可根据以上描述的技术方案以及构思，还可以做出其他各种相应的改变以及变形，而所有的这些改变以及形变都应该属于本发明权利要求的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种锂电池钢塑膜的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
a.取用厚度为12-60μm的SPCE低碳钢箔，利用浓度为92-97％的酒精对其表面进行清理，然后通过热风机对清理后的SPCE低碳钢箔进行烘干，烘干完成后放置冷却4-6分钟，再对其表面进行活化处理；
b.通过脉冲电镀工艺在SPCE低碳钢箔表面两侧先预镀一层超薄镀镍层作为铁-镍结合层，然后采用直流电镀工艺在铁-镍结合层两外侧表面电镀一层厚度为0.8-2μm的哑镍层，再用脉冲电镀工艺在哑镍层两外侧表面电镀一层厚度为0.4-1μm暗镍层，从而形成芯层；
c.用清水对芯层进行清洗，然后通过热风机对其进行烘干，烘干完成后放置冷却7-9分钟；
d.在氦气的保护气氛下，将粘结剂均匀涂在芯层两外侧表面，粘结剂在芯层两外侧表面形成粘结层Ⅰ，控制粘结剂的用量，使芯层两外侧表面的粘结层Ⅰ厚度为8-12μm；
e.分别将PP树脂和涤纶树脂膜分别与芯层两侧的粘结层Ⅰ进行热压复合，形成PP层和涤纶层，控制PP树脂的用量，使PP层的厚度为25-35μm，控制涤纶树脂膜的用量，使涤纶层的厚度为15-25μm；
f.又在氦气的保护气氛下，将粘结剂均匀涂在涤纶层外表面，粘结剂在涤纶层外表面形成粘结层Ⅱ，控制粘结剂的用量，使涤纶层外表面的粘结层Ⅱ厚度为7-9μm；
g.将PBT树脂与涤纶层外表面的粘结层Ⅱ进行热压复合，形成PBT层，控制PBT树脂的用量，使PBT层的厚度为10-12μm，形成半成品的锂电池钢塑膜；
h.将半成品放入温度为75-85℃的恒温炉中，恒温放置195-205分钟，取出之后再进行压合，压合的压强为7-9Mpa，冷却至室温即得最终产品，锂电池钢 塑膜。
2.根据权利要求1所述的一种锂电池钢塑膜的制备方法，其特征在于，步骤a中，取用厚度为36μm的SPCE低碳钢箔，利用浓度为95％的酒精对其表面进行清理，然后通过热风机对清理后的SPCE低碳钢箔进行烘干，烘干完成后放置冷却5分钟，再对其表面进行活化处理。
3.根据权利要求1所述的一种锂电池钢塑膜的制备方法，其特征在于，步骤b中，通过脉冲电镀工艺在SPCE低碳钢箔表面两侧先预镀一层超薄镀镍层作为铁-镍结合层，然后采用直流电镀工艺在铁-镍结合层两外侧表面电镀一层厚度为1.4μm的哑镍层，再用脉冲电镀工艺在哑镍层两外侧表面电镀一层厚度为0.7μm暗镍层，从而形成芯层。
4.根据权利要求1所述的一种锂电池钢塑膜的制备方法，其特征在于，步骤c中，用清水对芯层进行清洗，然后通过热风机对其进行烘干，烘干完成后放置冷却8分钟。
5.根据权利要求1所述的一种锂电池钢塑膜的制备方法，其特征在于，步骤d中，在氦气的保护气氛下，将粘结剂均匀涂在芯层两外侧表面，粘结剂在芯层两外侧表面形成粘结层Ⅰ，控制粘结剂的用量，使芯层两外侧表面的粘结层Ⅰ厚度为10μm。
6.根据权利要求1所述的一种锂电池钢塑膜的制备方法，其特征在于，步骤e中，分别将PP树脂和涤纶树脂膜分别与芯层两侧的粘结层Ⅰ进行热压复合，形成PP层和涤纶层，控制PP树脂的用量，使PP层的厚度为30μm，控制涤纶树脂膜的用量，使涤纶层的厚度为20μm。
7.根据权利要求1所述的一种锂电池钢塑膜的制备方法，其特征在于，步骤f中，又在氦气的保护气氛下，将粘结剂均匀涂在涤纶层外表面，粘结剂在 涤纶层外表面形成粘结层Ⅱ，控制粘结剂的用量，使涤纶层外表面的粘结层Ⅱ厚度为8μm。
8.根据权利要求1所述的一种锂电池钢塑膜的制备方法，其特征在于，步骤g中，将PBT树脂与涤纶层外表面的粘结层Ⅱ进行热压复合，形成PBT层，控制PBT树脂的用量，使PBT层的厚度为11μm，形成半成品的锂电池钢塑膜。
9.根据权利要求1所述的一种锂电池钢塑膜的制备方法，其特征在于，步骤h中，将半成品放入温度为80℃的恒温炉中，恒温放置200分钟，取出之后再进行压合，压合的压强为8Mpa，冷却至室温即得最终产品，锂电池钢塑膜。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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| CP01 | Change in the name or title of a patent holder |
Address after: 341000 Workshop No. 5 of Shuixi Rare Earth Deep Processing Surface Finishing Industry Centralized Control Zone (Phase I) of Ganzhou Cobalt Molybdenum Rare Metal Industry Base, Zhanggong District, Ganzhou City, Jiangxi Province Patentee after: Ganzhou Zhongjin High Energy Battery Material Co., Ltd. Address before: 341000 Workshop No. 5 of Shuixi Rare Earth Deep Processing Surface Finishing Industry Centralized Control Zone (Phase I) of Ganzhou Cobalt Molybdenum Rare Metal Industry Base, Zhanggong District, Ganzhou City, Jiangxi Province Patentee before: Ganzhou gold high energy battery material Co., Ltd. |
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| CP01 | Change in the name or title of a patent holder |