CN111244335B - 降低铝塑膜表面摩擦力的方法及其方法制备的铝塑膜 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种降低铝塑膜表面摩擦力的方法及其方法制备的铝塑膜，所述铝塑膜包括外、中、内三层构成，所述外层为耐热树脂层、中间为铝箔层而内层为热封层，将构成铝塑膜的耐热树脂层、铝箔层和热封层材料的半成品，所述铝箔层为经表面处理工艺处理制成的铝箔；在层与层之间涂覆胶粘剂通过复合主压合、烘烤、静置制为铝塑膜，包括如下步骤：（1）将主压合温度设置成60℃；（2）将复合好的半成品入40~50℃烘箱中烘烤，（3）出烘箱后静置1‑3天，得到铝塑膜成品；使生产的铝塑膜具高质量的低摩擦系数的质量技术要求，减少了恒温恒湿分层概率的发生，提高了锂电池使用的安全性。解决了在铝塑膜冲壳时冲深不够，冲壳易破损，恒温恒湿分层的问题。延长了软包锂电池使用寿命。
Description
技术领域：
本发明涉及锂电池封装用铝塑膜的技术领域，涉及降低锂电池封装用铝塑膜表面摩擦力方法及利用该方法制备而成的锂电池封装用铝塑膜，特别是涉及一种降低铝塑膜表面摩擦力的方法及其方法制备的铝塑膜。
背景技术：
近年来，由于新能源汽车的迅猛发展，使得软包锂电池的应用量急剧增长。随着动力汽车的快速发展，软包电池占比不断增加，软包锂电池相比于其他电池有着能量密度大，安全性能好，重量轻，内阻小，设计灵活等优点，使其各方面的应用研究均成为研究热点。作为软包锂电池关键材料之一的包装材料，铝塑膜是软包装锂电池电芯封装的关键材料，铝塑膜是由外层保护层(ON或PET等)、中间铝箔层(AL层)、内层热封层(CPP或PP)构成的复合材料，层与层之间通过胶黏剂进行压合粘结。单片电池组装后用铝塑膜密封形成电池，铝塑膜起到保护内容物的作用。为满足锂电池的需求，各层对材料和技术都有很高的要求。
中国专利公告号为CN106040562A，公开的《一种改善铝塑膜表面摩擦系数的方法及其设备》，其具体的包括以下步骤：1)配制乳液：将有机聚硅氧烷和有机烷氧基硅烷按一定比例混合形成混合物，将混合物分散乳化在水溶液中，制成一次乳液；2)涂覆：将步骤1)中制得的乳液倒入涂料槽中，使铝塑膜通过导料辊，使乳液涂布于铝塑膜表面；3)刮平：在涂料槽的出口处设有两个柔性刮料条，两个柔性刮料条之间形成铝塑膜可通过的通道，使经过步骤2)的铝塑膜自通道通过，通过柔性刮料条刮平铝塑膜表面的乳液。本发明还提供一种铝塑膜涂膜装置，包括放卷机构、收卷机构、导料辊、涂料槽和柔性刮料条。其可有效降低铝塑膜表面的摩擦系数，提高锂电池的生产质量。但是其还是存不足，如需要对现有的生产设备进行改造，同时在工艺技术参数与原料处理上还是存在一定的复杂性等相应的缺陷，这相应的提高了锂电池封装用铝塑膜的生产成本。
另一方面，在现有的铝塑膜的制备过程中，由于对铝塑膜材料的制备工艺技术参数的设计与控制不当，如对制备铝塑膜的材料的各层之间压合温度的控制，及烘烤温度的控制也同样存在不当如烘烤温度过高及对制备铝塑膜的材料表面处理，对粘合剂的喷涂覆方式等均存在一定的缺陷，使得铝塑膜表面的摩擦系数高，从而使铝塑膜冲坑深度达不到生产的要求，进而影响了锂电池的生产及其生产的质量。因当前工艺技术制备上存在的不足，其制备出的产品难以达到高质量的标准要求，因此，目前市场上铝塑膜大部分依赖进口，如何来提高铝塑膜产品制备的工艺技术水平，从而使国产铝塑膜达到进口或者超过进口水平，进而生产出更先进的、高质量的低摩擦系数的锂电池包装材料用的铝塑膜产品。
发明内容：
本发明公开一种降低铝塑膜表面摩擦力的方法，所述铝塑膜包括外、中、内三层构成，所述外层为耐热树脂层、中间为铝箔层而内层为热封层，将构成铝塑膜的耐热树脂层、铝箔层和热封层材料的半成品，所述铝箔层为经表面处理工艺处理制成的铝箔；在层与层之间涂覆胶粘剂通过复合主压合、烘烤、静置制为铝塑膜，使生产的铝塑膜具高质量的低摩擦系数的质量技术要求，减少了恒温恒湿分层概率的发生，提高了锂电池使用的安全性。
本发明一种降低铝塑膜表面摩擦力的方法，所述铝塑膜包括外、中、内三层构成，所述外层为耐热树脂层、中间为铝箔层而内层为热封层，将构成铝塑膜的耐热树脂层、铝箔层和热封层材料的半成品，所述铝箔层为经表面处理工艺处理制成的铝箔；在层与层之间涂覆胶粘剂通过复合主压合、烘烤、静置制为铝塑膜，其各工艺技术参数步骤控制如下：
(1)将半成品涂胶后进行复合主压合处理，控制复合主压合处理时的温度为55-65℃，制得复合半成品；
(2)将步骤(1)复合半成品置于烘烤装置中进行烘烤处理，控制烘烤处理时的烘烤温度为40-50℃，得铝塑膜半成品；
(3)将步骤(2)制备的铝塑膜半成品，移出烘烤装置后，于常温条件下静置1-3天，得到铝塑膜成品。
优选的，是控制复合压合处理时的主压合辊辊温度为60-62℃。
所述的一种降低铝塑膜表面摩擦力的方法，其步骤(2)控制烘烤处理时间为7-15天。
所述的一种降低铝塑膜表面摩擦力的方法，优选的，是控制复合主压合处理时的主压合压力为0.15-0.25mpa。
本发明所述的一种降低铝塑膜表面摩擦力的方法，其所述铝箔层为经表面处理工艺处理制成的铝箔，包括如下步骤：
1)是对铝箔表面进行酸化处理，控制酸化处理时间为15-30分钟，为酸化铝箔；控制所述酸化处理的溶液为如下质量比组分组成混合制备而成的混合溶液：磷酸溶液30-65％，盐酸溶液5-20％，硫酸溶液15-35％，乙二酸10-15％；
2)将步骤1)的酸化铝箔置于过氧化氢溶液中，进行过氧化处理，控制过氧化处理时间3-5分钟，为过氧化铝箔；
3)将上步的过氧化铝箔在温度为25-40℃风干干燥处理，10-15分钟，即为经表面处理工艺处理后制备而成的铝箔。
一种利用上面所述的降低铝塑膜表面摩擦力的方法制备的具有低表面摩擦力的铝塑膜，包括外、中、内三层构成，所述外层为耐热树脂层、中间为铝箔层而内层为热封层，其特征是所述耐热树脂层为PA材料，控制所述耐热树脂的层厚度为10-30μm；
所述铝箔层为一种经表面处理工艺处理后制备而成的铝箔，控制铝箔的厚度为30um-50um；
所述热封层为流延聚丙烯或流延聚乙烯，控制所述热封层厚度为30μm-90μm；
所述耐热树脂层与铝箔层通过胶粘剂层固定连接，所述铝箔层与热封层通过粘合树脂层固定连接。
所述的铝塑膜，其所述胶粘剂层为聚氨酯胶粘剂，控制经烘烤后胶粘剂层厚度为2μm-5μm。
所述的铝塑膜，其所述粘合树脂层为改性聚烯烃胶粘剂，控制烘烤后粘合剂层厚度为3μm～7μm。
优选的，是所述的铝塑膜，其特征是所述胶粘剂层厚度为3-4μm。
本发明提供的一种降低锂电池封装用铝塑膜表面摩擦力的方法及其制备的铝塑膜产品，具有如下技术优点：主要体现在其是在对现有的半成品涂胶后经低温的压合温度进行压合，同时在烘烤时使用低温40-50℃烘箱烘烤，减少了生产能耗，降低了生产成本；
二是利用本发明的方法制备提供的锂电池封装用铝塑膜成品，通过降低温度及增加常温静置的方式，使材料中的芥酸酰胺在低温下从膜的内面迁移出到膜表面的凹坑中，降低了铝塑膜表面的摩擦力；
三是本发明方法制备提供的铝塑膜，降低膜表面的摩擦力，增加了铝塑膜冲深成型性，减少了恒温恒湿分层概率的发生，提高了锂电池使用的安全性；可用于产业化大规模生产。
四是本发明方法解决了在锂电池封装用铝塑膜冲壳时冲深不够，冲壳易破损，恒温恒湿分层的问题；延长了软包锂电池使用寿命。
具体实施方式：
本发明公开一种降低铝塑膜表面摩擦力的方法，所述铝塑膜包括外、中、内三层构成，所述外层为耐热树脂层、中间为铝箔层而内层为热封层，将构成铝塑膜的耐热树脂层、铝箔层和热封层材料的半成品，所述铝箔层为经表面处理工艺处理制成的铝箔；在层与层之间涂覆胶粘剂通过复合主压合、烘烤、静置制为铝塑膜，其特征是各工艺技术参数步骤控制如下：
(1)将半成品涂胶后进行复合主压合处理，控制复合主压合处理时的温度为55-65℃，优选是控制复合压合处理时的主压合辊辊温度为60-62℃，并控制复合压合处理时的压合压力为0.15-0.25mpa；制得复合半成品；
(2)将步骤(1)复合半成品置于烘烤装置中进行烘烤处理，控制烘烤处理时的烘烤温度为40-50℃，在此温度下，控制烘烤处理时间7-15天，得铝塑膜半成品；
(3)将步骤(2)制备的铝塑膜半成品，移出烘烤装置后，于常温条件下静置1-3天，得到铝塑膜成品。
同时优选的是，对铝箔层进行表面的处理，所述铝箔层为经表面处理工艺处理制成的铝箔，包括如下步骤：
1)是对铝箔表面进行酸化处理，控制酸化处理时间为15-30分钟，为酸化铝箔；控制所述酸化处理的溶液为如下质量比组分组成混合制备而成的混合溶液：磷酸溶液30-65％，盐酸溶液5-20％，硫酸溶液15-35％，乙二酸10-15％；
2)将步骤1)的酸化铝箔置于过氧化氢溶液中，进行过氧化处理，控制过氧化处理时间3-5分钟，为过氧化铝箔；
3)将上步的过氧化铝箔在温度为25-40℃风干干燥处理，10-15分钟，即为经表面处理工艺处理后制备而成的铝箔。
本发明公开的一种利用上面所述的降低铝塑膜表面摩擦力的方法制备的具有低表面摩擦力的铝塑膜，包括外、中、内三层构成，所述外层为耐热树脂层、中间为铝箔层而内层为热封层，其特征是所述耐热树脂层为PA材料，控制所述耐热树脂的层厚度为10-30μm；
所述铝箔层为一种经表面处理工艺处理后制备而成的铝箔，控制铝箔的厚度为30um-50um；
所述热封层为流延聚丙烯或流延聚乙烯，控制所述热封层厚度为30μm-90μm；
所述耐热树脂层与铝箔层通过胶粘剂层固定连接，所述铝箔层与热封层通过粘合树脂层固定连接；
所述胶粘剂层为聚氨酯胶粘剂，控制经烘烤后胶粘剂层厚度为2μm-5μm。
所述粘合树脂层为改性聚烯烃胶粘剂，控制烘烤后粘合剂层厚度为3μm～7μm。
优选的是控制所述胶粘剂层厚度为3-4μm。
实施例1
本实施方法制备锂电池封装用铝塑膜，铝塑膜包括外层的耐热树脂层、中间的铝箔层和内层的热封层，所述耐热树脂层为PA材料，厚度为10-30μm，所述铝箔层由一种表面处理工艺制备而成的铝箔，即所述的表面处理工艺处理制成的铝箔，包括如下步骤：
1)是对铝箔表面进行酸化处理，控制酸化处理时间为15-30分钟，为酸化铝箔；控制所述酸化处理的溶液为如下质量比组分组成混合制备而成的混合溶液：磷酸溶液30-65％，盐酸溶液5-20％，硫酸溶液15-35％，乙二酸10-15％；
2)将步骤1)的酸化铝箔置于过氧化氢溶液中，进行过氧化处理，控制过氧化处理时间3-5分钟，为过氧化铝箔；
3)将上步的过氧化铝箔在温度为25-40℃风干干燥处理，10-15分钟，即为经表面处理工艺处理后制备而成的铝箔，厚度为30um-50um；
所述热封层为流延聚丙烯或流延聚乙烯，厚度为30μm-90μm，所述耐热树脂层与铝箔层通过胶粘剂层固定连接，所述铝箔层与热封层通过粘合树脂层固定连接，所述胶粘剂层为聚氨酯胶粘剂，烘烤后胶粘剂层厚度为2μm-5μm。所述粘合树脂层为改性聚烯烃胶粘剂，烘烤后胶粘剂层厚度为3μm-7μm。将现制备而成的锂电池封装用铝塑膜的半成品涂胶后经过60℃的主压合复合后，收卷放入40-50℃烘箱烘烤7-15天，出烘箱静置1-3天得到铝塑膜成品。测试表面摩擦力；下面实施例未说明之处均与实施例1相同。
实施例2：
将现有的半成品涂胶后经过60℃的主压合复合后，收卷放入70-90℃烘箱烘烤7-15天，出烘箱静置1-3天得到铝塑膜成品。测试表面摩擦力。
实施例3：
将现有的半成品涂胶后经过60℃的主压合复合后，收卷放入45-50℃烘箱烘烤7-15天，出烘箱静置12小时；测试表面摩擦力。
性能测试：
使用摩擦力测试仪：将本发明方法制备成品铝塑膜分别切成切成17*17mm正方形和25*50mm样条，用摩擦力测试仪进行摩擦力测试(PP面对PP面摩擦，PA面对PA面摩擦)，记录摩擦力数据，然后进行冲壳测试和恒温恒湿测试，同样记录数据。
对比例1：
为国内外现有的具有低锂电池封装用铝塑膜表面摩擦力的产品样品，结构为：PA薄膜25μm/第一胶粘剂层4μm/带钝化层的铝箔层40μm/第二胶粘剂层4μm/流延聚丙烯40μm。
表1.实施例与对比例1的各性能检测结果。
| 检测性能 | PA面摩擦力 | PP面摩擦力 | 冲壳(7mm) | 恒温恒湿分层 |
| 实施例1 | 0.201 | 0.103 | 0NG/50pcs | 0NG/50pcs |
| 实施例2 | 0.563 | 0.265 | 8NG/50pcs | 3NG/50pcs |
| 实施例3 | 0.502 | 0.23 | 9NG/50pcs | 4NG/50pcs |
| 对比例1 | 0.216 | 0.099 | 0NG/50pcs | 0NG/50pcs |
说明：从本发明的实施例1、实施例2、实施例3与对比例1相比较，实施例1与对比例1无差异，说明利用本发明降低铝塑膜表面摩擦力的方法制备的锂电池封装用铝塑膜产品具有较低的表面摩擦力。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本范围由所附权利要求及其等同物限定。均落入本专利保护法范围。
Claims (5)
1.一种降低铝塑膜表面摩擦力的方法，所述铝塑膜包括外、中、内三层构成，所述外层为耐热树脂层、中间为铝箔层而内层为热封层，构成铝塑膜的耐热树脂层、铝箔层和热封层材料的半成品，所述铝箔层为经表面处理工艺处理制成的铝箔；在层与层之间涂覆胶粘剂通过复合主压合、烘烤、静置制为铝塑膜，其特征是各工艺技术参数步骤控制如下：
（1）将半成品涂胶后进行复合主压合处理，控制复合主压合处理时的温度为55-65℃，制得复合半成品；
（2）将步骤（1）复合半成品置于烘烤装置中进行烘烤处理，控制烘烤处理时的烘烤温度为40-50℃，得铝塑膜半成品；
（3）将步骤（2）制备的铝塑膜半成品，移出烘烤装置后，于常温条件下静置1-3天，得到铝塑膜成品；
控制复合压合处理时的主压合辊辊温度为60-62℃；
步骤（2）控制烘烤处理时间为7-15天；
控制复合主压合处理时的主压合压力为0.15-0.25mpa。
2.根据权利要求1所述的一种降低铝塑膜表面摩擦力的方法，其特征是所述铝箔层为经表面处理工艺处理制成的铝箔，包括如下步骤：
1）是对铝箔表面进行酸化处理，控制酸化处理时间为15-30分钟，为酸化铝箔；控制所述酸化处理的溶液为如下质量比组分组成混合制备而成的混合溶液：磷酸溶液30-65%，盐酸溶液5-20%，硫酸溶液15-35%，乙二酸10-15% ；
2）将步骤1）的酸化铝箔置于过氧化氢溶液中，进行过氧化处理，控制过氧化处理时间3-5分钟，为过氧化铝箔；
3）将上步的过氧化铝箔在温度为25-40℃风干干燥处理，10-15分钟，即为经表面处理工艺处理后制备而成的铝箔。
3.一种利用权利要求1所述的降低铝塑膜表面摩擦力的方法制备的具有低表面摩擦力的铝塑膜，包括外、中、内三层构成，所述外层为耐热树脂层、中间为铝箔层而内层为热封层，其特征是所述耐热树脂层为PA材料，控制所述耐热树脂的层厚度为10-30μm；
所述铝箔层为一种经表面处理工艺处理后制备而成的铝箔，控制铝箔的厚度为30um-50um；
所述热封层为流延聚丙烯或流延聚乙烯，控制所述热封层厚度为30μm-90μm；
所述耐热树脂层与铝箔层通过胶粘剂层固定连接，所述铝箔层与热封层通过粘合树脂层固定连接；
所述胶粘剂层为聚氨酯胶粘剂，控制经烘烤后胶粘剂层厚度为2μm-5μm。
4.根据权利要求3所述的铝塑膜，其特征是所述粘合树脂层为改性聚烯烃胶粘剂，控制烘烤后粘合剂层厚度为3μm～7μm。
5.根据权利要求3所述的铝塑膜，其特征是所述胶粘剂层厚度为3-4μm。
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