CN110541173A - 一种锂电池软包装膜用铝箔的处理方法 - Google Patents

一种锂电池软包装膜用铝箔的处理方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及电池包装膜技术领域，尤其是一种锂电池软包装膜用铝箔的处理方法，包括以下步骤：（1）预处理：将厚度为20‑60μm的铝合金作为基底置于碱液中进行预处理，30‑60℃浸泡1‑10min，然后用去离子水冲洗干净；（2）凿孔：将步骤（1）中预处理后得到的基底置于凿孔液中进行凿孔处理，30‑60℃浸泡1‑5min，然后用去离子水冲洗干净；（3）钝化处理；（4）表面修饰处理；本发明中采用三乙醇胺作为铝箔的钝化处理液，三乙醇胺具有弱碱性，高纯铝箔浸入处理液后，表面发生碱式溶解，在铝箔表面形成一水合软铝石沉积膜，沉积膜可以阻止内部的高纯铝进一步碱式溶解，然后高温处理，提高氧化膜中γ‑氧化铝的含量，避免使用铬液作为钝化剂，造成环境污染的不足。

Description

一种锂电池软包装膜用铝箔的处理方法
技术领域
本发明涉及电池包装膜技术领域，尤其是一种锂电池软包装膜用铝箔的处理方法。
背景技术
锂离子电池的包装分为两大类，一类是软包电芯，一类是金属外壳电芯。金属外壳电芯又包括了钢壳与铝壳、圆柱和方形等等。
软包电池的包装材料和结构使其拥有一系列优势，比如，安全性能好，软包电池在结构上采用铝塑膜包装，发生安全问题时，软包电池一般会鼓气裂开，而不像钢壳或铝壳电芯那样发生爆炸；重量轻，软包电池重量较同等容量的钢壳锂电池轻40%，较铝壳锂电池轻20%；内阻小，软包电池的内阻较锂电池小，可以极大的降低电池的自耗电；循环性能好，软包电池的循环寿命更长，100次循环衰减比铝壳少4%～7%；设计灵活，外形可变任意形状，可以更薄，可根据客户的需求定制，开发新的电芯型号。
铝塑膜一般有三层，尼龙层、金属铝箔层和聚丙烯层，一般会对金属铝箔的表面进行表面钝化处理，从而形成致密的氧化膜，现有的处理工艺中通常是采用铬酸盐作为钝化处理剂，但是，铬酸盐对环境的污染比较大。
发明内容
本发明的目的是：克服现有技术中不足，提供一种工艺简单、钝化剂环保无污染的锂电池软包装膜用铝箔的处理方法。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：
一种锂电池软包装膜用铝箔的处理方法，所述处理方法包括以下步骤：
（1）预处理：将厚度为20-60μm的铝合金作为基底置于碱液中进行预处理，30-60℃浸泡1-10min，然后用去离子水冲洗干净；
（2）凿孔：将步骤（1）中预处理后得到的基底置于凿孔液中进行凿孔处理，30-60℃浸泡1-5min，然后用去离子水冲洗干净，烘干；
（3）钝化处理：将钝化处理液涂布在基底的一侧面上，钝化处理液为三乙醇胺溶液，涂布温度为76-80℃，涂布后静置8min，然后进行烘干处理；
（4）表面修饰处理：将步骤（3）中处理后的基底置于表面修饰液中进行修饰处理，浸泡时间为1-5min，再用去离子水冲洗烘干，得到一个表面具有致密氧化物薄膜层的软包装膜用铝箔。
进一步的，所述步骤（1）中的碱液为碳酸钠、氢氧化钠的混合溶液，其中碳酸钠的浓度为0.5-1.8 mol/l，所述混合溶液中氢氧化钠的浓度为0.2-2.5mol/l。
进一步的，所述步骤（2）中的凿孔液为氨基酸、乙二酸钠和氢氧化钠的混合溶液，所述凿孔液的pH为8.5-9.2。
进一步的，所述混合溶液中，氨基酸的添加量为50质量份、乙二酸钠的添加量为10-100质量份、氢氧化钠的添加量为30-500质量份。
进一步的，所述步骤（3）中的钝化处理液为三乙醇胺溶液的浓度为1.8ml/l。
进一步的，所述步骤（3）中的烘干温度为550-580℃，烘干时间为2-3min。
进一步的，所述涂布量为0.02-0.35g/m2。
进一步的，所述步骤（4）中的表面修饰液为鞣酸溶液，其浓度为2-6mol/l。
进一步的，所述步骤（4）中浸泡温度为40-80℃，浸泡时间为30-120s，所述烘干温度为80-120℃。
采用本发明的技术方案的有益效果是：
本发明中采用三乙醇胺作为铝箔的钝化处理液，三乙醇胺具有弱碱性，高纯铝箔浸入处理液后，表面发生碱式溶解，在铝箔表面形成一水合软铝石沉积膜，沉积膜可以阻止内部的高纯铝进一步碱式溶解，然后再高温处理，提高氧化膜中γ-氧化铝的含量，避免了使用铬液作为钝化剂，造成环境污染的不足。
本发明中采用氨基酸、乙二酸钠和氢氧化钠的混合溶液作为凿孔液，在钝化处理前先对铝箔片进行凿孔处理，便于后期在铝箔表面形成钝化层。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
一种锂电池软包装膜用铝箔的处理方法，所述处理方法包括以下步骤：
（1）预处理：将厚度为20-60μm的铝合金作为基底置于碱液中进行预处理，30-60℃浸泡1-10min，然后用去离子水冲洗干净；
（2）凿孔：将步骤（1）中预处理后得到的基底置于凿孔液中进行凿孔处理，30-60℃浸泡1-5min，然后用去离子水冲洗干净，烘干；
（3）钝化处理：将钝化处理液涂布在基底的一侧面上，钝化处理液为三乙醇胺溶液，涂布温度为76-80℃，涂布后静置8min，然后进行烘干处理；本发明中采用三乙醇胺作为铝箔的钝化处理液，三乙醇胺具有弱碱性，高纯铝箔浸入处理液后，表面发生碱式溶解，在铝箔表面形成一水合软铝石沉积膜，沉积膜可以阻止内部的高纯铝进一步碱式溶解，然后再高温处理，提高氧化膜中γ-氧化铝的含量，避免了使用铬液作为钝化剂，造成环境污染的不足。
（4）表面修饰处理：将步骤（3）中处理后的基底置于表面修饰液中进行修饰处理，浸泡时间为1-5min，再用去离子水冲洗烘干，得到一个表面具有致密氧化物薄膜层的软包装膜用铝箔，表面修饰后，可以使得铝箔表面的钝化层表面光滑整洁，便于铝箔通过粘结层与热封层和电池表面连接。
作为一个优选实施方式，本实施例中步骤（1）中的碱液为碳酸钠、氢氧化钠的混合溶液，其中碳酸钠的浓度为0.5-1.8 mol/l，所述混合溶液中氢氧化钠的浓度为0.2-2.5mol/l。
作为一个优选实施方式，本实施例中步骤（2）中的凿孔液为氨基酸、乙二酸钠和氢氧化钠的混合溶液，所述凿孔液的pH为8.5-9.2。
作为一个优选实施方式，本实施例中混合溶液中，氨基酸的添加量为50质量份、乙二酸钠的添加量为10-100质量份、氢氧化钠的添加量为30-500质量份。
作为一个优选实施方式，本实施例中步骤（3）中的钝化处理液为三乙醇胺溶液的浓度为1.8ml/l。
作为一个优选实施方式，本实施例中步骤（3）中的烘干温度为550-580℃，烘干时间为2-3min。
作为一个优选实施方式，本实施例中涂布量为0.02-0.35g/m2。
作为一个优选实施方式，本实施例中步骤（4）中的表面修饰液为鞣酸溶液，其浓度为2-6mol/l，鞣酸的酸性弱，修饰效果更佳。
作为一个优选实施方式，本实施例中步骤（4）中浸泡温度为40-80℃，浸泡时间为30-120s，所述烘干温度为80-120℃。
实施例1
一种锂电池软包装膜用铝箔的处理方法，所述处理方法包括以下步骤：
（1）预处理：将厚度为20μm的铝合金作为基底置于碱液中进行预处理，30℃浸泡1min，然后用去离子水冲洗干净；碱液为碳酸钠、氢氧化钠的混合溶液，其中碳酸钠的浓度为0.5mol/l，所述混合溶液中氢氧化钠的浓度为0.2mol/l；
（2）凿孔：将步骤（1）中预处理后得到的基底置于凿孔液中进行凿孔处理，35℃浸泡1min，然后用去离子水冲洗干净，烘干；凿孔液为氨基酸、乙二酸钠和氢氧化钠的混合溶液，所述凿孔液的pH为8.5，氨基酸的添加量为50质量份、乙二酸钠的添加量为10质量份、氢氧化钠的添加量为30质量份；
（3）钝化处理：将钝化处理液涂布在基底的一侧面上，钝化处理液为三乙醇胺溶液，涂布温度为76℃，涂布后静置8min，然后进行烘干处理；钝化处理液为三乙醇胺溶液的浓度为1.8ml/l，烘干温度为550℃，烘干时间为2min，涂布量为0.02g/m2，
（4）表面修饰处理：将步骤（3）中处理后的基底置于表面修饰液中进行修饰处理，表面修饰液为鞣酸溶液，其浓度为2mol/l，浸泡时间为1min，浸泡温度为40℃，浸泡时间为30s，所述烘干温度为80℃；再用去离子水冲洗烘干，得到一个表面具有致密氧化物薄膜层的软包装膜用铝箔。
实施例2
一种锂电池软包装膜用铝箔的处理方法，所述处理方法包括以下步骤：
（1）预处理：将厚度为30μm的铝合金作为基底置于碱液中进行预处理，40℃浸泡3min，然后用去离子水冲洗干净；碱液为碳酸钠、氢氧化钠的混合溶液，其中碳酸钠的浓度为0.6mol/l，所述混合溶液中氢氧化钠的浓度为0.2mol/l；
（2）凿孔：将步骤（1）中预处理后得到的基底置于凿孔液中进行凿孔处理，40℃浸泡2min，然后用去离子水冲洗干净，烘干；凿孔液为氨基酸、乙二酸钠和氢氧化钠的混合溶液，所述凿孔液的pH为8.5，氨基酸的添加量为50质量份、乙二酸钠的添加量为120质量份、氢氧化钠的添加量为50质量份；
（3）钝化处理：将钝化处理液涂布在基底的一侧面上，钝化处理液为三乙醇胺溶液，涂布温度为76℃，涂布后静置8min，然后进行烘干处理；钝化处理液为三乙醇胺溶液的浓度为1.8ml/l，烘干温度为550℃，烘干时间为2min，涂布量为0.08g/m2，
（4）表面修饰处理：将步骤（3）中处理后的基底置于表面修饰液中进行修饰处理，表面修饰液为鞣酸溶液，其浓度为3mol/l，浸泡时间为1.5min，浸泡温度为45℃，浸泡时间为50s，所述烘干温度为90℃；再用去离子水冲洗烘干，得到一个表面具有致密氧化物薄膜层的软包装膜用铝箔。
实施例3
一种锂电池软包装膜用铝箔的处理方法，所述处理方法包括以下步骤：
（1）预处理：将厚度为40μm的铝合金作为基底置于碱液中进行预处理，50℃浸泡3min，然后用去离子水冲洗干净；碱液为碳酸钠、氢氧化钠的混合溶液，其中碳酸钠的浓度为1.2mol/l，所述混合溶液中氢氧化钠的浓度为1.2mol/l；
（2）凿孔：将步骤（1）中预处理后得到的基底置于凿孔液中进行凿孔处理，50℃浸泡3min，然后用去离子水冲洗干净，烘干；凿孔液为氨基酸、乙二酸钠和氢氧化钠的混合溶液，所述凿孔液的pH为8.8，氨基酸的添加量为50质量份、乙二酸钠的添加量为50质量份、氢氧化钠的添加量为300质量份；
（3）钝化处理：将钝化处理液涂布在基底的一侧面上，钝化处理液为三乙醇胺溶液，涂布温度为78℃，涂布后静置8min，然后进行烘干处理；钝化处理液为三乙醇胺溶液的浓度为1.8ml/l，烘干温度为560℃，烘干时间为2.5min，涂布量为0.2g/m2，
（4）表面修饰处理：将步骤（3）中处理后的基底置于表面修饰液中进行修饰处理，表面修饰液为鞣酸溶液，其浓度为4mol/l，浸泡时间为3min，浸泡温度为60℃，浸泡时间为80s，所述烘干温度为90℃；再用去离子水冲洗烘干，得到一个表面具有致密氧化物薄膜层的软包装膜用铝箔。
实施例4
一种锂电池软包装膜用铝箔的处理方法，所述处理方法包括以下步骤：
（1）预处理：将厚度为50μm的铝合金作为基底置于碱液中进行预处理，50℃浸泡8min，然后用去离子水冲洗干净；碱液为碳酸钠、氢氧化钠的混合溶液，其中碳酸钠的浓度为1.5mol/l，所述混合溶液中氢氧化钠的浓度为2mol/l；
（2）凿孔：将步骤（1）中预处理后得到的基底置于凿孔液中进行凿孔处理，50℃浸泡4min，然后用去离子水冲洗干净，烘干；凿孔液为氨基酸、乙二酸钠和氢氧化钠的混合溶液，所述凿孔液的pH为9，氨基酸的添加量为50质量份、乙二酸钠的添加量为90质量份、氢氧化钠的添加量为400质量份；
（3）钝化处理：将钝化处理液涂布在基底的一侧面上，钝化处理液为三乙醇胺溶液，涂布温度为78℃，涂布后静置8min，然后进行烘干处理；钝化处理液为三乙醇胺溶液的浓度为1.8ml/l，烘干温度为560℃，烘干时间为2.5min，涂布量为0.24g/m2，
（4）表面修饰处理：将步骤（3）中处理后的基底置于表面修饰液中进行修饰处理，表面修饰液为鞣酸溶液，其浓度为5mol/l，浸泡时间为4min，浸泡温度为70℃，浸泡时间为100s，所述烘干温度为100℃；再用去离子水冲洗烘干，得到一个表面具有致密氧化物薄膜层的软包装膜用铝箔。
实施例5
一种锂电池软包装膜用铝箔的处理方法，所述处理方法包括以下步骤：
（1）预处理：将厚度为60μm的铝合金作为基底置于碱液中进行预处理， 60℃浸泡10min，然后用去离子水冲洗干净；碱液为碳酸钠、氢氧化钠的混合溶液，其中碳酸钠的浓度为1.8 mol/l，所述混合溶液中氢氧化钠的浓度为2.5mol/l；
（2）凿孔：将步骤（1）中预处理后得到的基底置于凿孔液中进行凿孔处理， 60℃浸泡5min，然后用去离子水冲洗干净，烘干；凿孔液为氨基酸、乙二酸钠和氢氧化钠的混合溶液，所述凿孔液的pH为9.2，氨基酸的添加量为50质量份、乙二酸钠的添加量为100质量份、氢氧化钠的添加量为500质量份；
（3）钝化处理：将钝化处理液涂布在基底的一侧面上，钝化处理液为三乙醇胺溶液，涂布温度为80℃，涂布后静置8min，然后进行烘干处理；钝化处理液为三乙醇胺溶液的浓度为1.8ml/l，烘干温度为580℃，烘干时间为3min，涂布量为0.35g/m2，
（4）表面修饰处理：将步骤（3）中处理后的基底置于表面修饰液中进行修饰处理，表面修饰液为鞣酸溶液，其浓度为6mol/l，浸泡时间为5min，浸泡温度为80℃，浸泡时间为120s，所述烘干温度为120℃；再用去离子水冲洗烘干，得到一个表面具有致密氧化物薄膜层的软包装膜用铝箔。
将实施例1-5中的铝箔与尼龙和pp材料制备成软包装膜，然后制成10*15的样品袋，装入10ml市售锂电池电解液，85℃下保温，然后将其裁剪成15mm宽的样条，在100mm/min的速度下进行剥离强度测试，对其剥离强度（N/15MM）进行检测，具体结果见表1。
表1
以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (9)

1.一种锂电池软包装膜用铝箔的处理方法，其特征在于：所述处理方法包括以下步骤：
（1）预处理：将厚度为20-60μm的铝合金作为基底置于碱液中进行预处理，30-60℃浸泡1-10min，然后用去离子水冲洗干净；
（2）凿孔：将步骤（1）中预处理后得到的基底置于凿孔液中进行凿孔处理，30-60℃浸泡1-5min，然后用去离子水冲洗干净，烘干；
（3）钝化处理：将钝化处理液涂布在基底的一侧面上，钝化处理液为三乙醇胺溶液，涂布温度为76-80℃，涂布后静置8min，然后进行烘干处理；
（4）表面修饰处理：将步骤（3）中处理后的基底置于表面修饰液中进行修饰处理，浸泡时间为1-5min，再用去离子水冲洗烘干，得到一个表面具有致密氧化物薄膜层的软包装膜用铝箔。
2.根据权利要求1所述的一种锂电池软包装膜用铝箔的处理方法，其特征在于：所述步骤（1）中的碱液为碳酸钠、氢氧化钠的混合溶液，其中碳酸钠的浓度为0.5-1.8 mol/l，所述混合溶液中氢氧化钠的浓度为0.2-2.5mol/l。
3.根据权利要求1所述的一种锂电池软包装膜用铝箔的处理方法，其特征在于：所述步骤（2）中的凿孔液为氨基酸、乙二酸钠和氢氧化钠的混合溶液，所述凿孔液的pH为8.5-9.2。
4.根据权利要求3所述的一种锂电池软包装膜用铝箔的处理方法，其特征在于：所述混合溶液中，氨基酸的添加量为50质量份、乙二酸钠的添加量为10-100质量份、氢氧化钠的添加量为30-500质量份。
5.根据权利要求1所述的一种锂电池软包装膜用铝箔的处理方法，其特征在于：所述步骤（3）中的钝化处理液为三乙醇胺溶液的浓度为1.8ml/l。
6.根据权利要求1所述的一种锂电池软包装膜用铝箔的处理方法，其特征在于：所述步骤（3）中的烘干温度为550-580℃，烘干时间为2-3min。
7.根据权利要求1所述的一种锂电池软包装膜用铝箔的处理方法，其特征在于：所述涂布量为0.02-0.35g/m2。
8.根据权利要求1所述的一种锂电池软包装膜用铝箔的处理方法，其特征在于：所述步骤（4）中的表面修饰液为鞣酸溶液，其浓度为2-6mol/l。
9.根据权利要求1所述的一种锂电池软包装膜用铝箔的处理方法，其特征在于：所述步骤（4）中浸泡温度为40-80℃，浸泡时间为30-120s，所述烘干温度为80-120℃。
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