CN107538875A - 一种适用于锂离子电池外包装的尼龙薄膜 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种锂离子电池外用包装尼龙薄膜，其为5层结构，薄膜的结构依次为表面功能层(1)、保护层(2)、芯层(3)、保护层(2)、表面功能层(1)。表面功能层的厚度控制在0.5～5um，保护层的厚度控制在5～10um，芯层的厚度控制在10～30um。表面功能层起到阻湿、爽滑的作用，保护层起具有阻湿、阻氧、耐化学品和保护芯层的作用，芯层是构成薄膜的主体。本发明还提供一种锂电池用尼龙薄膜的制造方法。

Description

一种适用于锂离子电池外包装的尼龙薄膜

技术领域

本发明涉及锂离子电池软包装材料领域，具体是适用于锂离子电池外包装的尼龙薄膜。

技术背景

锂离子电池是目前常用二次电池，例如手机、笔记本电脑等的电源多为锂离子电池。随着电动汽车的发展，锂离子电池的用量必将大幅提升。锂离子电池由液状、凝胶状或高分子聚合物状的电解质、正极、负极活性物质和外包装构成。目前所用的外包装材料为柔性复合材料，其结构多为三部分：基础层、金属层、热封层，如专利CN201629353U和CN101276887A所示。

基础层所用材料多为尼龙薄膜或聚丙烯薄膜，但在制备锂电池外包装的过程中有一步冷冲压的过程，在这个过程中容易发生薄膜的翘边、层与层之间的剥离以及薄膜的断裂等问题；同时在锂离子电池使用过程中，外包装可能还面临水、酸碱等化学品的作用。一般的尼龙薄膜很难达到锂离子电池外用软包装材料的使用要求，我国目前使用的锂电池用尼龙膜还多为进口，所以适用于锂离子电池外包装用的尼龙薄膜在国内具有很大的市场。

发明内容

本发明的目的在于提供一种适用于锂离子电池外包装的尼龙薄膜，其具有耐冲压、吸湿性小、耐化学品、使用性能优良的特点，以克服薄膜冷冲压断裂以及吸湿性大等问题。

为实现上述目的，本发明采用以下的技术方案：

一种适用于锂离子电池外包装的尼龙薄膜具有以下特征：

所述尼龙薄膜为五层结构，由外层到内层依次为表面功能层(1)、保护层(2)、芯层(3)、保护层(2)、表面功能层(1)。

其中，所述表面功能层(1)包括以下组分：聚己二酰间苯二甲胺(MXD6)质量百分比含量为10～30％，尼龙6质量百分比含量为60～90％，脂肪酸酰胺质量百分比含量为0.5～5％，二氧化硅质量百分比含量为0.5～5％。

所述保护层(2)按质量百分比包括以下组分：环氧丙烯酸酯10～20％，乙烯基醚10～20％，异丙苯茂铁六氟磷酸盐0.5～2％，聚丙烯18～57.5％，马来酸酐接枝聚丙烯20～30％，丙烯类弹性体2～10％。

所述芯层(3)按质量百分比包括以下组分：尼龙树脂100％。

其中，所述表面功能层(1)中的脂肪酸酰胺选自油酸酰胺、芥酸酰胺、硬脂酸酰胺等中的一种或其组合。

其中，所述表面功能层(1)中的二氧化硅为气相法二氧化硅或者沉淀法二氧化硅。

其中，所述的芯层(3)中尼龙树脂选自尼龙6、尼龙66、尼龙6与尼龙66的共聚物、尼龙610、MXD6等中的一种或其组合。

其中，所述的表面功能层(1)其厚度为0.5～5um。

其中，所述的保护层(2)其厚度为5～10um。

其中，所述的芯层(3)其厚度为10～30um。

一种适用于锂离子电池外包装的尼龙薄膜的制备方法，按以下步骤进行：

第一步：将表面功能层(1)、保护层(2)和芯层(3)中各组分按比例分别进行混合，并通过高速搅拌机分散均匀。

第二步：将表面功能层(1)、保护层(2)和芯层(3)的原料分别通过各自的挤出机熔融挤出，经过T型模头流出，并在冷辊上冷却，然后再用功率密度为120～200w/cm的紫外灯照射5秒钟，形成未拉伸片材，其中冷辊的温度为15～40℃，未拉伸片材的厚度为100～600um。

第三步：将未拉伸片材加热进行同步拉伸，其中拉伸温度为170～200℃，拉伸倍率为2.5*2.5～3.2*3.2。

第四步：将拉伸后的薄膜进行热定型，其中定型温度为180～210℃，定型时间为30～100s，最后得到所述的尼龙薄膜，薄膜厚度为20～60um。

本发明采用上述技术方案的设计思路是：

1.在表面功能层(1)中使用MXD6材料，MXD6材料在很宽的温度范围内可以保持高强度、高刚性，热膨胀系数小，吸水率低且吸水后尺寸变化小，机械强度降低少，同时对氧气、二氧化碳等气体具有优良的阻隔性，表面功能层中加入MXD6材料后，可降低本发明所述尼龙薄膜的吸水率，提高尼龙薄膜的尺寸稳定性以及阻隔性能等使用性能。

2.在表面功能层(1)中使用脂肪酸酰胺和二氧化硅等助剂，可提高尼龙薄膜表面的爽滑性及降低薄膜间的粘结性，提高尼龙薄膜的收卷性能。

3.保护层(2)中使用环氧丙烯酸酯、乙烯基醚和异丙苯茂铁六氟磷酸盐是用来作粘合剂的，使保护层既可以作阻隔层、保护层又可以做粘合剂层。

4.保护层(2)中使用马来酸酐接枝聚丙烯，马来酸酐接枝聚丙烯可用来做聚丙烯和尼龙之间的相容剂，提高保护层与表面功能层、保护层与芯层之间的相容性及粘结性，提高尼龙薄膜的冷冲压使用性能。

5.保护层(2)中使用丙烯类弹性体，丙烯类弹性体可提高保护层的柔韧性、耐冲击性，进而可以保护芯层在冷冲压的过程中不断裂。

6..芯层(3)使用尼龙材料，是锂离子电池外包装用尼龙薄膜的主体材料，可以为本发明所述尼龙薄膜提供较高的拉伸强度、伸长率和撕裂强度，较宽的温度使用范围以及优良阻隔性。

本发明的有益效果是：

本发明所述的适用于锂离子电池外包装的尼龙薄膜吸水率低，尺寸稳定性好，有较高的拉伸强度、断裂伸长率和撕裂强度，较宽的温度使用范围以及优良阻隔性，满足锂离子电池外包装材料的使用要求。

附图说明：

图1为本发明的适用于锂离子电池外包装的尼龙膜的结构示意图。

具体实施方式

以下用具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例有助于相关技术人员进一步理解本发明。值得注意的是，在本发明构思的前提下，还可以做出改进，这些都属于本发明的保护范围。

本发明所述的适用于锂离子电池外包装的尼龙薄膜的具体制备方法，按以下步骤进行：

第一步：将表面功能层(1)、保护层(2)和芯层(3)中各组分按比例分别进行混合，并通过高速搅拌机分散均匀。

第二步：将表面功能层(1)、保护层(2)和芯层(3)的原料分别通过各自的挤出机熔融挤出，经过T型模头流出，并在冷辊上冷却，然后再用功率密度为120～200w/cm的紫外灯照射5秒钟，形成未拉伸片材，其中激冷辑的温度为15～40℃，未拉伸片材的厚度为100～600um。

第三步：将未拉伸片材加热进行同步拉伸，其中拉伸温度为170～200℃，拉伸倍率为2.5*2.5～3.2*3.2。

第四步：将拉伸后的薄膜进行热定型，其中定型温度为180～210℃，定型时间为30～100s，最后得到所述的尼龙薄膜，薄膜厚度为20～60um。

实施例1

本发明所述的尼龙薄膜，其特征在于，由五层结构组成，从外到内依次是表面功能层(1)、保护层(2)、芯层(3)、保护层(2)、表面功能层(1)。

表面功能层(1)的成分组成为：聚己二酰间苯二甲胺(MXD6)质量百分比含量为10％，尼龙6质量百分比含量为88％，脂肪酸酰胺质量百分比含量为1％，二氧化硅质量百分比含量为1％。

保护层(2)中的成分组成为：环氧丙烯酸酯质量百分比含量为10％，乙烯基醚质量百分比含量为10％，异丙苯茂铁六氟磷酸盐质量百分比含量为0.5％，聚丙烯质量百分比含量为57.5％，马来酸酐接枝聚丙烯质量百分比含量为20％，丙烯类弹性体质量百分比含量为2％。

芯层(3)中的成分组成为：尼龙6 100％

实施例2

本发明所述的尼龙薄膜，其特征在于，由五层结构组成，从外到内依次是表面功能层(1)、保护层(2)、芯层(3)、保护层(2)、表面功能层(1)。

表面功能层(1)的成分组成为：聚间二甲苯己二酰胺(MXD6)质量百分比含量为30％，尼龙6质量百分比含量为64.5％，脂肪酸酰胺质量百分比含量为0.5％，二氧化硅质量百分比含量为5％。

保护层(2)中：环氧丙烯酸酯质量百分比含量为20％，乙烯基醚质量百分比含量为20％，异丙苯茂铁六氟磷酸盐质量百分比含量为2％，聚丙烯质量百分比含量为20％，马来酸酐接枝聚丙烯质量百分比含量为30％，丙烯类弹性体质量百分比含量为8％。

芯层(3)中的成分组成为：尼龙66质量百分比含量为100％

实施例3

本发明所述的尼龙薄膜，其特征在于，由五层结构组成，从外到内依次是表面功能层(1)、保护层(2)、芯层(3)、保护层(2)、表面功能层(1)。

表面功能层(1)的成分组成为：聚间二甲苯己二酰胺(MXD6)质量百分比含量为15％，尼龙6质量百分比含量为75％，脂肪酸酰胺质量百分比含量为5％，二氧化硅质量百分比含量为5％。

保护层(2)中：环氧丙烯酸酯质量百分比含量为15％，乙烯基醚质量百分比含量为15％，异丙苯茂铁六氟磷酸盐质量百分比含量为1％，聚丙烯质量百分比含量为49％，马来酸酐接枝聚丙烯质量百分比含量为15％，丙烯类弹性体质量百分比含量为5％。

芯层(3)中的成分组成为：MXD6质量百分比含量为100％

比较例1

用尼龙6流延成膜，然后再经同步拉伸、定型等得到尼龙膜，厚度控制在20～60um。

比较例2

尼龙薄膜由三层结构组成，从外到内依次是表面功能层、芯层、表面功能层。

表面功能层的成分组成为：尼龙6质量百分比含量为90％，脂肪酸酰胺质量百分比含量为5％，二氧化硅质量百分比含量为5％。

芯层的成分组成为：尼龙66质量百分比含量为100％

表1各实施例、比较例评价表

冲压成型时，使用的模具成型深度为6mm，未观察到薄膜出现裂纹记录为○，观察到薄膜出现裂纹记录为#。

由上表可知，采用本发明所生产的尼龙薄膜与传统方法生产的尼龙薄膜相比，本发明所生产的尼龙薄膜具有更好的尺寸稳定性和耐冲击性能。

Claims (8)

1.一种适用于锂离子电池外包装的尼龙薄膜，其特征在于，所述尼龙薄膜为五层结构，由外层到内层依次为表面功能层(1)、保护层(2)、芯层(3)、保护层(2)、表面功能层(1)；

所述表面功能层(1)包括以下组分：聚己二酰间苯二甲胺(MXD6)质量百分比含量为10～30％，尼龙6质量百分比含量为60～90％，脂肪酸酰胺质量百分比含量为0.5～5％，二氧化硅质量百分比含量为0.5％～5％。

所述保护层(2)按质量百分比包括以下组分：环氧丙烯酸酯10％～20％，乙烯基醚10～20％，异丙苯茂铁六氟磷酸盐0.5～2％，聚丙烯18～57.5％，马来酸酐接枝聚丙烯20～30％，丙烯类弹性体2～10％。

所述芯层(3)按质量百分比包括以下组分：尼龙树脂100％。

2.根据权利要求1所述的一种适用于锂离子电池外包装的尼龙薄膜，其特征在于，所述表面功能层(1)中的脂肪酸酰胺选自油酸酰胺、芥酸酰胺、硬脂酸酰胺等中的一种或其组合。

3.根据权利要求1所述的一种适用于锂离子电池外包装的尼龙薄膜，其特征在于，所述表面功能层(1)中的二氧化硅为气相法二氧化硅或者沉淀法二氧化硅。

4.根据权利要求1所述的一种适用于锂离子电池外包装的尼龙薄膜，其特征在于，所述的芯层(3)中尼龙树脂选自尼龙6、尼龙66、尼龙6与尼龙66的共聚物、尼龙610、MXD6等中的一种或其组合。

5.根据权利要求1所述的一种适用于锂离子电池外包装的尼龙薄膜，其特征在于，所述的表面功能层(1)其厚度为0.5～5um。

6.根据权利要求1所述的一种适用于锂离子电池外包装的尼龙薄膜，其特征在于，所述的保护层(2)其厚度为5～10um。

7.根据权利要求1所述的一种适用于锂离子电池外包装的尼龙薄膜，其特征在于，所述的芯层(3)其厚度为10～30um。

8.一种适用于锂离子电池外包装的尼龙薄膜的制备方法，按以下步骤进行：

第一步：将表面功能层(1)、保护层(2)和芯层(3)中各组分按比例分别进行混合，并通过高速搅拌机分散均匀。

第二步：将表面功能层(1)、保护层(2)和芯层(3)的原料分别通过各自的挤出机熔融挤出，经过T型模头流出，并在冷辊上冷却，然后再用功率密度为120～200w/cm的紫外灯照射5秒钟，形成未拉伸片材，其中冷辊的温度为15～40℃，未拉伸片材的厚度为100～600um。

第三步：将未拉伸片材加热进行同步拉伸，其中拉伸温度为170～200℃，拉伸倍率为2.5*2.5～3.2*3.2。

第四步：将拉伸后的薄膜进行热定型，其中定型温度为180～210℃，定型时间为30～100s，最后得到所述的尼龙薄膜，薄膜厚度为20～60um。