CN110391361A - 软包电池的外包装材料及其制备方法和外包装膜及软包电池 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及电池材料领域，具体而言，提供了一种软包电池的外包装材料及其制备方法和外包装膜及软包电池。本发明提供一种软包电池的外包装材料，包括贴合设置的阻隔材料层和复合塑料层；其中，复合塑料层的原料包括SAN，CPE和MBS。阻隔材料层防止吸水和漏液，具有良好的耐腐蚀性；复合塑料层具有一定的强度和耐冲击性，较好的耐热性和较好的电绝缘性。该外包装材料由两种材料贴合得到，充分结合了二者的优势。本发明提供的制备方法，在阻隔材料层表面制备复合塑料层后得到或将所述阻隔材料层与所述复合塑料层贴合后得到外包装材料。

Description

软包电池的外包装材料及其制备方法和外包装膜及软包电池
技术领域
本发明涉及电池材料领域，具体而言，涉及一种软包电池的外包装材料及其制备方法和外包装膜及软包电池。
背景技术
目前带有电解液的电池一般采用塑料作为电池的壳体材料，由于塑料相较于铝材作为电池的壳体材料成本更低，所以目前更倾向使用塑料作为电池的壳体材料。但是应用现有的塑料作为电池的壳体材料所制备的电池存在很多的问题，如：塑壳电池在经过使用一段时间后容易出现漏液的问题，一般塑壳电池在使用两年后电解液会损失5-15％，这样严重影响了电池的使用寿命；同时塑料材质抗冲击能力低，禁不住小小的磕磕碰碰，质量较差。
电池壳材料对于电池的寿命具有重要的影响，所以电池壳材料应具有一定的强度和耐冲击性，同时具有较好的耐热性能和较低的吸水性，并且电绝缘性和耐腐蚀性都要好。
软包电池目前常用的软包装塑料是PA塑料和PP塑料，PA塑料虽具有较好的冲击强度，但是易吸水，只能作为软包塑模的外层。PP塑料虽具备一定的强度，但是其阻隔性能极差，不能有效解决电解液的泄露问题。因此，开发一种可应用于软包电池的外包装材料显得非常必要。
有鉴于此，特提出本发明。
发明内容
本发明的第一目的在于提供一种软包电池的外包装材料，以缓解现有技术中用于制备软包电池的外包装材料不能同时具有一定的强度和耐冲击性，较好的耐热性，较低的吸水性，较好的电绝缘性和较好的耐腐蚀性的问题。
本发明的第二目的在于提供上述外包装材料的制备方法，本发明的第三目的在于提供上述外包装材料制备的外包装膜，本发明的第四目的在于提供应用上述外包装材料或外包装膜制备的软包电池。
为了实现本发明的上述目的，特采用以下技术方案：
本发明提供一种软包电池的外包装材料，所述外包装材料包括贴合设置的阻隔材料层和复合塑料层；其中，按重量份数计，所述复合塑料层的原料包括60-98份SAN，1-20份CPE和1-20份MBS。
进一步地，所述外包装材料包括依次交替设置的阻隔材料层和复合塑料层，其中，按重量份数计，所述复合塑料层的原料包括60-98份SAN， 1-20份CPE和1-20份MBS；
优选地，所述阻隔材料层和复合塑料层的层数均独立地为2-20层，优选为2-12层。
进一步地，按重量份数计，所述复合塑料层的原料包括60-90份SAN， 5-20份CPE和5-20份MBS。
进一步地，按重量份数计，所述复合塑料层的原料还包括0.01-0.2份的抗氧剂；
优选地，所述抗氧剂包括酚类抗氧剂；
优选地，所述酚类抗氧剂包括抗氧剂245，抗氧剂264或抗氧剂1010；
优选地，所述抗氧剂为抗氧剂1010。
进一步地，所述阻隔材料层的材质选自铝箔，不锈钢，EVOH或PVDC 中的任意一种或多种的组合。
本发明又提供上述软包电池的外包装材料的制备方法，其特征在于，在阻隔材料层表面制备复合塑料层后得到所述外包装材料或将所述阻隔材料层与所述复合塑料层贴合后得到所述外包装材料。
进一步地，将经干燥混匀处理过的所述复合塑料层的原料挤出造粒，冷却后经牵引、切粒和干燥成型得到所述复合塑料层，然后将所述阻隔材料层与所述复合塑料层进行贴合，得到所述外包装材料。
本发明又提供上述外包装材料制备的外包装膜。
本发明最后提供包含上述外包装材料或上述外包装膜的软包电池。
进一步地，所述阻隔材料层接触电解液。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
本发明提供一种软包电池的外包装材料，包括贴合设置的阻隔材料层和复合塑料层；其中，复合塑料层的原料包括SAN，CPE和MBS。阻隔材料层为高阻隔材料，可以有效地阻隔电解液，防止吸水和漏液，同时具有良好的耐腐蚀性；复合塑料层为高性能塑料，具有一定的强度和耐冲击性，较好的耐热性和较好的电绝缘性，同时生产成本低廉，材料安全无污染。该外包装材料由阻隔材料层和复合塑料层组成，充分结合了二者的优势，进一步提高了材料的绝缘性等综合性能。该外包装材料对生产设备要求低，生产效益高，非常适于工业化生产。
本发明提供的上述外包装材料的制备方法，在阻隔材料层表面制备复合塑料层后得到或将所述阻隔材料层与所述复合塑料层贴合后得到外包装材料。该制备方法生产过程简单易操作，生产成本低，对生产设备要求低，生产效益高，非常适于工业化生产。
本发明提供的上述外包装材料制备的外包装膜，具有一定的耐冲击性，隔水性，较好的电绝缘性和耐腐蚀性。
本发明提供的软包电池包含上述外包装材料或外包装膜，该软包电池寿命长，具有一定的强度和耐冲击性，较好的耐热性，较低的吸水性，较好的电绝缘性和耐腐蚀性，长时间使用不会出现漏电和漏液的问题，安全性能好。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明的实施方案进行详细描述，但是本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本发明，而不应视为限制本发明的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。
本发明提供一种软包电池的外包装材料，外包装材料包括贴合设置的阻隔材料层和复合塑料层；其中，按重量份数计，复合塑料层的原料包括 60-98份SAN，1-20份CPE和1-20份MBS。
阻隔材料层为高阻隔材料，可以有效地阻隔电解液，防止吸水和漏液，同时具有良好的耐腐蚀性；复合塑料层为高性能塑料，具有一定的强度和耐冲击性，较好的耐热性和较好的电绝缘性，同时生产成本低廉，材料安全无污染。该外包装材料由阻隔材料层和复合塑料层组成，充分结合了二者的优势，进一步提高了材料的绝缘性等综合性能。该外包装材料对生产设备要求低，生产效益高，非常适于工业化生产。
SAN树脂是苯乙烯丙烯腈共聚物，它具有良好的机械强度、耐热性和化学稳定性，目前SAN树脂的缺口冲击强度为1.26KJ/m2，抗拉强度为 50.53MPa，维卡软化温度为105.6℃，熔融指数为14.21g/10min。
SAN树脂的优点是物理机械性能优良，但是其抗冲击能力差，使其在一些场合无法使用。因此SAN改性的关键就在于增加其抗冲击性，在不改变其优良性能的基础上对其进行增韧改性以满足电池对电池壳材料的要求。
CPE为氯化聚乙烯，是一种新型的合成材料，无毒无味，具有优良的耐候性、耐臭氧、耐化学药品及耐老化性能，具有良好的耐油性、阻燃性及着色性能。CPE与其它高分子材料具有良好的相容性，是塑料优良的抗冲击改良剂。MBS为甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯三元共聚物，同样起到塑料抗冲击改良剂的作用。
CPE和MBS共同使用时，SAN/CPE/MBS共混聚合物的冲击强度会明显增大，CPE和MBS之间存在协同增韧的效应。当CPE和MBS的用量相同时，二者协同增韧效果最好，同时增加二者的用量可以提高共混聚合物的冲击强度。SAN按重量份数计典型但非限制的为60份、65份、70份、 75份、80份、85份、90份、95份或98份；CPE按重量份数计典型但非限制的为1份、5份、10份、15份或20份；MBS按重量份数计典型但非限制的为1份、5份、10份、15份或20份。
在本发明一个优选地实施方式中，外包装材料包括依次交替设置的阻隔材料层和复合塑料层，其中，按重量份数计，复合塑料层的原料包括60-98 份SAN，1-20份CPE和1-20份MBS。阻隔材料层和复合塑料层可以均独立地为多层，同时二者交替设置可以进一步地提升外包装材料的综合性能。
在本发明一个优选地实施方式中，阻隔材料层和复合塑料层的层数均独立地为2-20层，优选为2-12层。本发明提供的外包装材料，阻隔材料层和复合塑料层均可独立地达到多层，相较于现有技术只能做到3-4层，本发明的外包装材料达到了更好地效果和得到更加优异的性能。阻隔材料层的层数典型但非限制性的为2层、4层、6层、8层、10层、12层、14层、16层、18层或20层；复合塑料层的层数典型但非限制性的为2层、4层、 6层、8层、10层、12层、14层、16层、18层或20层。
在本发明一个优选地实施方式中，复合塑料层的原料按重量份数计包括60-90份SAN，5-20份CPE和5-20份MBS。
在本发明一个优选地实施方式中，复合塑料层的原料还包括按重量份数计0.01-0.2份的抗氧剂。
在复合塑料层中加入少量的抗氧剂，就可延缓或抑制聚合物氧化过程的进行，从而阻止聚合物的老化并延长其使用寿命。
在本发明一个优选地实施方式中，抗氧剂包括酚类抗氧剂，酚类抗氧剂优选为抗氧剂245，抗氧剂264或抗氧剂1010，进一步优选为抗氧剂1010。
酚类抗氧剂通过捕捉过氧自由基来阻止或抑制链引发反应和链增长反应，从而终止自由基链式反应。抗氧剂1010挥发性小，耐抽出性好、热稳定性高、持效性长、不着色、不污染并且无毒。抗氧剂1010为酚类抗氧剂，能有效地防止聚合物材料在长期老化过程中的热氧化降解，可有效地延长制品的使用期限。
在本发明一个优选地实施方式中，阻隔材料层为铝箔，不锈钢，EVOH 或PVDC中的任意一种或多种的组合。
阻隔材料层具有高阻隔性能，可以将电解液有效长期的与外界阻隔开，同时不吸水并且耐腐蚀。由于外包装材料为阻隔材料层和复合塑料层交替贴合制得，所以当阻隔材料层多于两层时，可以选择铝箔，不锈钢，EVOH 或PVDC中的任意一种或者是两种以上的组合与复合塑料层共同组成外包装材料。
本发明又提供上述软包电池的外包装材料的制备方法，在阻隔材料层表面制备复合塑料层后得到外包装材料或将阻隔材料层与复合塑料层贴合后得到外包装材料。
该制备方法生产过程简单易操作，生产成本低，对生产设备要求低，生产效益高，非常适于工业化生产。
在本发明一个优选地实施方式中，将经干燥混匀处理过的复合塑料层的原料挤出造粒，冷却后经牵引、切粒和干燥成型得到复合塑料层，然后将阻隔材料层与复合塑料层进行贴合，得到外包装材料。
在本发明一个优选地实施方式中，将复合塑料层的原料经电热鼓风干燥箱干燥后用高速混合机混合，加入双螺杆挤出机挤出造粒，冷却后经牵引、切粒、干燥后加入到NG120-A塑料注射成型机注射成型，然后将阻隔材料层与复合塑料层进行贴合，得到外包装材料。
复合塑料层的制备工艺简单，操作简便，现有的制备塑料的工艺和设备即可满足需求。同时复合塑料层的综合性能优异，具有一定的强度和耐冲击性，较好的耐热性和较好的电绝缘性，同时材料安全无污染，生产成本低廉，从而降低了外包装材料的生产成本。
本发明又提供上述外包装材料制备的外包装膜。
本发明最后提供包含上述外包材料或外包装膜的软包电池。
该软包电池寿命长，具有一定的强度和耐冲击性，较好的耐热性，较低的吸水性，较好的电绝缘性和耐腐蚀性，长时间使用不会出现漏电和漏液的问题，安全性能好。
在本发明一个优选地实施方式中，阻隔材料层接触电解液。
阻隔材料层主要起到高阻隔的作用，与电解液接触可以高效地阻隔电解液，增加电解液的稳定性，延长电池的使用寿命。
为了有助于进一步理解本发明，现结合优选实施例对本发明的技术方案进行详细说明。
实施例1
本实施例提供一种软包电池的外包装材料的复合塑料层，按重量份数计包括90份SAN，5份CPE和5份MBS。
实施例2
本实施例提供一种软包电池的外包装材料的复合塑料层，按重量份数计包括80份SAN，10份CPE和10份MBS。
实施例3
本实施例提供一种软包电池的外包装材料的复合塑料层，按重量份数计包括70份SAN，15份CPE和15份MBS。
实施例4
本实施例提供一种软包电池的外包装材料的复合塑料层，按重量份数计包括60份SAN，20份CPE和20份MBS。
实施例5
本实施例提供一种软包电池的外包装材料的复合塑料层，按重量份数计包括70份SAN，10份CPE和20份MBS。
实施例6
本实施例提供一种软包电池的外包装材料的复合塑料层，按重量份数计包括70份SAN，15份CPE，15份MBS和0.2份抗氧剂1010。
实施例7
本实施例提供一种软包电池的外包装材料的复合塑料层，按重量份数计包括70份SAN，20份CPE和10份MBS。
对比例1
本对比例提供一种软包电池的外包装材料的复合塑料层，按重量份数计包括100份SAN。
对比例2
本对比例提供一种软包电池的外包装材料的复合塑料层，按重量份数计包括70份SAN和30份MBS。
对比例3
本对比例提供一种软包电池的外包装材料的复合塑料层，按重量份数计包括70份SAN和30份CPE。
实施例8
本实施例提供一种软包电池的外包装的复合塑料层的制备方法，将复合塑料层的原料经电热鼓风干燥箱干燥后用高速混合机混合，加入双螺杆挤出机挤出造粒，冷却后经牵引、切粒、干燥后加入到NG120-A塑料注射成型机注射成型。
试验例1
将实施例1-7和对比例1-3按照实施例8中的制备方法制备成标准测试条，对加工性能进行测试，用熔融指数仪测试加工流动性能。结果如下表所示：
CPE和MBS均为白色粉末，本身流动性就很差，从上表结果可知，随着CPE和MBS含量的增加，复合塑料层共混聚合物的流动性明显降低。
试验例2
将实施例1-7和对比例1-3按照实施例8中的制备方法制备成标准测试条，对维卡软化点进行分析测试，参照GB/T 8802，A法，使用10N的力，加热速率为50℃/h。结果如下表所示：
从上表中可以看出，随着CPE和MBS的加入，复合塑料层共混聚合物的维卡软化温度没有明显变化。这是因为CPE和MBS是较好的弹性体，均匀分布在SAN复合聚合物中，而复合塑料层的维卡软化点取决于树脂基体本身，因此复合塑料层的维卡软化点温度基本没有变化。
试验例3
将实施例1-7和对比例1-3按照实施例8中的制备方法制备成标准测试条，对力学性能进行分析测试，冲击强度按照参照GB/T 1043.1-2008标准，拉伸强度按照GB/T1040.1-2006标准。结果如下表所示：
由上表可以看出，当MBS:CPE＝1:1时，复合塑料层的冲击强度最大, 韧性最好，随着复合塑料层中橡胶含量增加，冲击强度明显提高，复合塑料层发生脆韧转变。当MBS:CPE＝20:20时，缺口冲击强度值达到16.77 KJ/m2。MBS与CPE能协同增韧SAN树脂，得到性能优良的复合塑料层。
实施例9
本实施例提供一种软包电池的外包装材料，包括阻隔材料层和复合塑料层。阻隔材料层为铝箔，复合塑料层与实施例1相同。
实施例10
本实施例提供一种软包电池的外包装材料，包括阻隔材料层和复合塑料层，阻隔材料层和复合塑料层均独立地为2层。阻隔材料层为铝箔和 EVOH，复合塑料层与实施例2相同。
实施例11
本实施例提供一种软包电池的外包装材料，包括阻隔材料层和复合塑料层，阻隔材料层和复合塑料层均独立地为8层。阻隔材料层为铝箔和 PVDC，复合塑料层与实施例3相同。
实施例12
本实施例提供一种软包电池的外包装材料，包括阻隔材料层和复合塑料层，阻隔材料层和复合塑料层均独立地为12层。阻隔材料层为不锈钢和 EVOH，复合塑料层与实施例4相同。
实施例13
本实施例提供一种软包电池的外包装材料，包括阻隔材料层和复合塑料层。阻隔材料层为铝箔，不锈钢和EVOH，复合塑料层与实施例5相同。
实施例14
本实施例提供一种软包电池的外包装材料，包括阻隔材料层和复合塑料层。阻隔材料层为铝箔和EVOH，复合塑料层与实施例6相同。
实施例15
本实施例提供一种软包电池的外包装材料，包括阻隔材料层和复合塑料层。阻隔材料层为不锈钢，复合塑料层与实施例7相同。
实施例16
本实施例提供一种软包电池的外包装材料的制备方法，将阻隔材料层和复合塑料层采用贴合的方式得到外包装材料。
实施例17
本实施例提供一种软包电池的外包装材料的制备方法，在阻隔材料层表面制备复合塑料层得到外包装材料。
对比例4
本对比例提供一种软包电池的外包装材料，材料为PA塑料。
对比例5
本对比例提供一种软包电池的外包装材料，材料为PP塑料。
试验例4
对实施例9-15的外包装材料和对比例4-5的外包装材料进行测试，测试性能包括：水蒸气透过量，氧气透过率，拉伸强度，热封强度，剥离强度和抗电解液。结果如下表：
尽管已用具体实施例来说明和描述了本发明，然而应意识到，在不背离本发明的精神和范围的情况下可以作出许多其它的更改和修改。因此，这意味着在所附权利要求中包括属于本发明范围内的所有这些变化和修改。

Claims (10)

1.一种软包电池的外包装材料，其特征在于，所述外包装材料包括贴合设置的阻隔材料层和复合塑料层；其中，按重量份数计，所述复合塑料层的原料包括60-98份SAN，1-20份CPE和1-20份MBS。
2.根据权利要求1所述的外包装材料，其特征在于，所述外包装材料包括依次交替设置的阻隔材料层和复合塑料层，其中，按重量份数计，所述复合塑料层的原料包括60-98份SAN，1-20份CPE和1-20份MBS；
优选地，所述阻隔材料层和复合塑料层的层数均独立地为2-20层，优选为2-12层。
3.根据权利要求1或2所述的外包装材料，其特征在于，按重量份数计，所述复合塑料层的原料包括60-90份SAN，5-20份CPE和5-20份MBS。
4.根据权利要求1或2所述的外包装材料，其特征在于，按重量份数计，所述复合塑料层的原料还包括0.01-0.2份的抗氧剂；
优选地，所述抗氧剂包括酚类抗氧剂；
优选地，所述酚类抗氧剂包括抗氧剂245，抗氧剂264或抗氧剂1010；
优选地，所述抗氧剂为抗氧剂1010。
5.根据权利要求1或2所述的外包装材料，其特征在于，所述阻隔材料层的材质选自铝箔，不锈钢，EVOH或PVDC中的任意一种或多种的组合。
6.如权利要求1-5任一项所述的软包电池的外包装材料的制备方法，其特征在于，在阻隔材料层表面制备复合塑料层后得到所述外包装材料或将所述阻隔材料层与所述复合塑料层贴合后得到所述外包装材料。
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，将经干燥混匀处理过的所述复合塑料层的原料挤出造粒，冷却后经牵引、切粒和干燥成型得到所述复合塑料层，然后将所述阻隔材料层与所述复合塑料层进行贴合，得到所述外包装材料。
8.如权利要求1-5任一项所述的外包装材料制备的外包装膜。
9.包含权利要求1-5任一项所述的外包装材料或权利要求8所述的外包装膜的软包电池。
10.根据权利要求9所述的软包电池，其特征在于，所述阻隔材料层接触电解液。
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