CN112009067B - 一种用于动力电池的复合铝塑膜的干法复合工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于动力电池的复合铝塑膜的干法复合工艺，包括铝箔预处理、尼龙与铝箔的干式复合、尼龙/铝箔复合膜熟化、尼龙/铝箔复合膜的钝化处理、尼龙/铝箔复合膜预涂胶和尼龙/铝箔复合膜与聚丙烯膜干式复合步骤，本发明通过上述方法制备得到的复合铝塑膜制备工艺简单、产品良率高，并且制备得到的复合铝塑膜冲压成型性能好，耐候性能优异，可以满足动力锂电池长寿命的使用需求。

Description

一种用于动力电池的复合铝塑膜的干法复合工艺
技术领域
本发明涉及动力电池包装膜技术领域，更具体地说是涉及一种用于动力电池的复合铝塑膜的干法复合工艺。
背景技术
锂离子动力电池被誉为21世纪的“绿色化学能源”，在3C消费电子、动力电池、储能等许多领域得到了广泛应用，铝塑膜作为软包锂离子电池的关键材料，其含有很高的科技含量，铝塑膜的性能好坏直接决定了锂离子电池的质量。铝塑膜大致可以分为三层：内层为粘结层，多采用聚丙烯材料，起封口粘结作用，中间层为铝箔，能够防止电池外部水汽的渗入，同时防止内部电解液的渗出；外层为保护层，多采用高熔点的尼龙材料，有很强的机械性能，防止外力对电池的损伤，起保护电池的作用。
高质量铝塑膜的研制和开发是软包锂离子电池这一高新技术产品研制成功的关键，作为软包锂离子电池的外壳，是构成软包锂离子电池的一个不可或缺的重要组成部分。目前主要采用干法工艺生产用于动力电池的复合铝塑膜，干法复合工艺制备过程较为简单、产品良率高，产品冲压成型性能好，冷压成型可达9-12mm，适用于大容量、大体积动力电池的封装，但是仍然存在耐候性能较差的缺陷，难以满足长期使用的要求，并且现有技术中铝箔与尼龙层的复合大多是通过丙烯酸酯粘结剂实现的，存在易吸湿和不耐锂电池用电解液的缺点。
因此，如何提供一种耐候性优异、使用寿命长的用于动力电池的复合铝塑膜的干法复合工艺是本领域技术人员亟需解决的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种用于动力电池的复合铝塑膜的干法复合工艺，制备工艺简单、产品良率高，并且制备得到的复合铝塑膜冲压成型性能好，耐候性能优异，可以满足动力锂电池长寿命的使用需求。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种用于动力电池的复合铝塑膜的干法复合工艺，包括以下步骤：
(1)铝箔预处理：对铝箔表面附着的油脂进行处理，使得铝箔能够直接与胶水接触，在铝箔上均匀涂覆胶水，依次经过75℃、85℃、100℃三个温度区间烘干，得到预处理后的铝箔；
(2)尼龙与铝箔的干式复合：将电晕处理后的尼龙和预处理后的铝箔用复合机通过干式复合，使尼龙复合在铝箔上，固化成型、冷却后收卷，得到尼龙/铝箔复合膜；
(3)尼龙/铝箔复合膜熟化：将所述尼龙/铝箔复合膜置于65-85℃的熟化室内熟化60-72h；
(4)尼龙/铝箔复合膜的钝化处理：除去尼龙/铝箔复合膜铝箔面的油脂，在铝箔面涂覆钝化液，依次经过70℃、90℃、85℃三个温度区间烘干，冷却后收卷；
(5)尼龙/铝箔复合膜预涂胶：在尼龙/铝箔复合膜的铝箔面均匀涂布预涂胶，依次经过75℃、90℃、80℃三个温度区间烘干，冷却后收卷；
(6)尼龙/铝箔复合膜与聚丙烯膜干式复合：对尼龙/铝箔复合膜的铝箔面进行电晕处理后涂布胶粘剂，依次经过100℃、110℃、120℃三个温度区间烘干，将经过电晕处理的聚丙烯膜与尼龙/铝箔复合膜用复合机通过干式复合，使聚丙烯膜复合在铝箔面，冷却后收卷，得到尼龙/铝箔/聚丙烯复合铝塑膜。
本发明中的烘干过程均经过了多个温度区间，可以保证表面的液体溶剂较慢挥发，缓慢凝固，内部的液体溶剂在热传递作用下受热，使得内部的液体溶剂先挥发，减少内部的溶剂残留，增强粘结或者钝化效果。
优选的，在上述一种用于动力电池的复合铝塑膜的干法复合工艺中，步骤(1)中所述胶水的涂布量为5-12g/m2，并且所述胶水为改性聚氨酯胶水。
优选的，在上述一种用于动力电池的复合铝塑膜的干法复合工艺中，所述改性聚氨酯胶水是由聚酯/醚多元醇、碳纳米管、聚异氰酸酯和助剂按照15-25：3-5：3-5：2.5-6的质量比溶于乙酸乙酯中制备得到。
上述技术方案的有益效果是：该型聚氨酯胶水实现铝箔与尼龙层的复合，并且对铝箔表面进行表面预处理后涂覆聚氨酯胶水，能够进一步增强铝箔与尼龙层之间的粘结力、耐热性能及耐电解液性能。
优选的，在上述一种用于动力电池的复合铝塑膜的干法复合工艺中，步骤(2)中所述干式复合的温度控制在75-80℃。
优选的，在上述一种用于动力电池的复合铝塑膜的干法复合工艺中，步骤(4)中所述钝化液由0.2-0.5％的三价铬溶液、0.5-2％的酚醛树脂、45-60％的乙醇和余量的去离子水组成，并且所述钝化液的涂布量为1-5g/m2。
上述技术方案的有益效果是：钝化液能够在铝箔表面形成氧化膜层，有效提高铝箔的耐腐蚀性能以及耐液性，形成的氧化膜层为无色透明膜层，完全不会改变铝箔表面颜色。
优选的，在上述一种用于动力电池的复合铝塑膜的干法复合工艺中，步骤(5)中所述预涂胶由5％聚丁二烯系底涂剂、65％乙醇和30％去离子水组成，并且所述预涂胶的涂布量为0.5-2g/m2。
优选的，在上述一种用于动力电池的复合铝塑膜的干法复合工艺中，步骤(6)中所述胶粘剂包括改性丙烯酸酯、马来酸酐接枝改性聚丙烯、增粘氯醋树脂、有机硅偶联剂，并且所述胶粘剂的涂布量为6-12g/m2。
上述技术方案的有益效果是：首先在铝箔面涂覆预涂胶，上述预涂胶既可以保证铝箔面的平整光滑，而且通过预涂胶，可以保证后续胶粘剂将聚丙烯膜层与铝箔面平整粘合在一起，增强复合铝塑膜的冲压成型性能。
优选的，在上述一种用于动力电池的复合铝塑膜的干法复合工艺中，步骤(6)中所述干式复合的温度控制在105-110℃。
优选的，在上述一种用于动力电池的复合铝塑膜的干法复合工艺中，还包括，将所述尼龙/铝箔/聚丙烯复合铝塑膜置于55-60℃的熟化室内熟化72-96h。
经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明公开提供了一种用于动力电池的复合铝塑膜的干法复合工艺，具有以下优点：
(1)本发明铝箔层与尼龙层，以及铝箔层与聚丙烯膜层之间均通过特定的胶粘剂及烘干方式实现粘结，有效提高了各膜层之间的剥离强度及热封强度；并且通过不同胶粘剂的处理可以使得复合膜在较低温度下熟化，降低能耗；
(2)本发明的复合工艺过程不需要高温高压的条件，有效保持了铝塑膜的冲深性能和产品外观，提高了铝塑膜的耐电解液性能、拉伸性能、剥离强度等，各项机械性能均达到了优异的效果，有助于提高铝塑膜使用过程的安全性及延长使用寿命；
(3)本发明制备方法简单，易于实现，生产成本低，对温度环境要求低，适于推广应用。
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、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，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。
本发明实施例公开了一种用于动力电池的复合铝塑膜的干法复合工艺，包括以下步骤：
实施例1
一种用于动力电池的复合铝塑膜的干法复合工艺，包括以下步骤：
(1)铝箔预处理：对铝箔表面附着的油脂进行处理，在铝箔上以12g/m2的涂布量均匀涂覆改性聚氨酯胶水，依次经过75℃、85℃、100℃三个温度区间烘干，得到预处理后的铝箔；改性聚氨酯胶水是由聚酯/醚多元醇、碳纳米管、聚异氰酸酯和助剂按照15：3：3：2.5的质量比溶于乙酸乙酯中制备得到；
(2)尼龙与铝箔的干式复合：将电晕处理后的尼龙和预处理后的铝箔用复合机在75-80℃的环境下通过干式复合，使尼龙复合在铝箔上，固化成型、冷却后收卷，得到尼龙/铝箔复合膜；
(3)尼龙/铝箔复合膜熟化：将尼龙/铝箔复合膜置于65℃的熟化室内熟化72h；
(4)尼龙/铝箔复合膜的钝化处理：除去尼龙/铝箔复合膜铝箔面的油脂，在铝箔面以1g/m2的涂布量涂覆钝化液，依次经过70℃、90℃、85℃三个温度区间烘干，冷却后收卷；钝化液由0.2％的三价铬溶液、2％的酚醛树脂、45％的乙醇和余量的去离子水组成；
(5)尼龙/铝箔复合膜预涂胶：在尼龙/铝箔复合膜的铝箔面以2g/m2的涂布量均匀涂布预涂胶，依次经过75℃、90℃、80℃三个温度区间烘干，冷却后收卷；预涂胶由5％聚丁二烯系底涂剂、65％乙醇和30％去离子水组成；
(6)尼龙/铝箔复合膜与聚丙烯膜干式复合：对尼龙/铝箔复合膜的铝箔面进行电晕处理后以6g/m2的涂布量涂布胶粘剂，依次经过100℃、110℃、120℃三个温度区间烘干，将经过电晕处理的聚丙烯膜与尼龙/铝箔复合膜用复合机在105-110℃的条件下通过干式复合，使聚丙烯膜复合在铝箔面，冷却后收卷，得到尼龙/铝箔/聚丙烯复合铝塑膜，将尼龙/铝箔/聚丙烯复合铝塑膜置于58℃的熟化室内熟化84h即可使用；
胶粘剂由质量比为28：12：6：2.5的改性丙烯酸酯、马来酸酐接枝改性聚丙烯、增粘氯醋树脂、有机硅偶联剂溶于乙酸乙酯中得到。
实施例2
一种用于动力电池的复合铝塑膜的干法复合工艺，包括以下步骤：
(1)铝箔预处理：对铝箔表面附着的油脂进行处理，在铝箔上以8g/m2的涂布量均匀涂覆改性聚氨酯胶水，依次经过75℃、85℃、100℃三个温度区间烘干，得到预处理后的铝箔；改性聚氨酯胶水是由聚酯/醚多元醇、碳纳米管、聚异氰酸酯和助剂按照20：4：4：4的质量比溶于乙酸乙酯中制备得到；
(2)尼龙与铝箔的干式复合：将电晕处理后的尼龙和预处理后的铝箔用复合机在75-80℃的环境下通过干式复合，使尼龙复合在铝箔上，固化成型、冷却后收卷，得到尼龙/铝箔复合膜；
(3)尼龙/铝箔复合膜熟化：将尼龙/铝箔复合膜置于75℃的熟化室内熟化65h；
(4)尼龙/铝箔复合膜的钝化处理：除去尼龙/铝箔复合膜铝箔面的油脂，在铝箔面以3g/m2的涂布量涂覆钝化液，依次经过70℃、90℃、85℃三个温度区间烘干，冷却后收卷；钝化液由0.5％的三价铬溶液、0.5％的酚醛树脂、60％的乙醇和余量的去离子水组成；
(5)尼龙/铝箔复合膜预涂胶：在尼龙/铝箔复合膜的铝箔面以0.5g/m2的涂布量均匀涂布预涂胶，依次经过75℃、90℃、80℃三个温度区间烘干，冷却后收卷；预涂胶由5％聚丁二烯系底涂剂、65％乙醇和30％去离子水组成；
(6)尼龙/铝箔复合膜与聚丙烯膜干式复合：对尼龙/铝箔复合膜的铝箔面进行电晕处理后以9g/m2的涂布量涂布胶粘剂，依次经过100℃、110℃、120℃三个温度区间烘干，将经过电晕处理的聚丙烯膜与尼龙/铝箔复合膜用复合机在105-110℃的条件下通过干式复合，使聚丙烯膜复合在铝箔面，冷却后收卷，得到尼龙/铝箔/聚丙烯复合铝塑膜，将尼龙/铝箔/聚丙烯复合铝塑膜置于60℃的熟化室内熟化72h即可使用；
胶粘剂由质量比为25：10：5：2的改性丙烯酸酯、马来酸酐接枝改性聚丙烯、增粘氯醋树脂、有机硅偶联剂溶于乙酸乙酯中得到。
实施例3
一种用于动力电池的复合铝塑膜的干法复合工艺，包括以下步骤：
(1)铝箔预处理：对铝箔表面附着的油脂进行处理，在铝箔上以5g/m2的涂布量均匀涂覆改性聚氨酯胶水，依次经过75℃、85℃、100℃三个温度区间烘干，得到预处理后的铝箔；改性聚氨酯胶水是由聚酯/醚多元醇、碳纳米管、聚异氰酸酯和助剂按照25：5：5：6的质量比溶于乙酸乙酯中制备得到；
(2)尼龙与铝箔的干式复合：将电晕处理后的尼龙和预处理后的铝箔用复合机在75-80℃的环境下通过干式复合，使尼龙复合在铝箔上，固化成型、冷却后收卷，得到尼龙/铝箔复合膜；
(3)尼龙/铝箔复合膜熟化：将尼龙/铝箔复合膜置于85℃的熟化室内熟化60h；
(4)尼龙/铝箔复合膜的钝化处理：除去尼龙/铝箔复合膜铝箔面的油脂，在铝箔面以5g/m2的涂布量涂覆钝化液，依次经过70℃、90℃、85℃三个温度区间烘干，冷却后收卷；钝化液由0.3％的三价铬溶液、1％的酚醛树脂、55％的乙醇和余量的去离子水组成；
(5)尼龙/铝箔复合膜预涂胶：在尼龙/铝箔复合膜的铝箔面以0.5g/m2的涂布量均匀涂布预涂胶，依次经过75℃、90℃、80℃三个温度区间烘干，冷却后收卷；预涂胶由5％聚丁二烯系底涂剂、65％乙醇和30％去离子水组成；
(6)尼龙/铝箔复合膜与聚丙烯膜干式复合：对尼龙/铝箔复合膜的铝箔面进行电晕处理后以12g/m2的涂布量涂布胶粘剂，依次经过100℃、110℃、120℃三个温度区间烘干，将经过电晕处理的聚丙烯膜与尼龙/铝箔复合膜用复合机在105-110℃的条件下通过干式复合，使聚丙烯膜复合在铝箔面，冷却后收卷，得到尼龙/铝箔/聚丙烯复合铝塑膜，将尼龙/铝箔/聚丙烯复合铝塑膜置于55℃的熟化室内熟化96h即可使用；
胶粘剂由质量比为30：15：8：3的改性丙烯酸酯、马来酸酐接枝改性聚丙烯、增粘氯醋树脂、有机硅偶联剂溶于乙酸乙酯中得到。
对比例1
(1)铝箔预处理：对铝箔表面附着的油脂进行处理，在铝箔上以8g/m2的涂布量均匀涂覆改性聚氨酯胶水，经过100℃烘干，得到预处理后的铝箔；改性聚氨酯胶水是由聚酯/醚多元醇、碳纳米管、聚异氰酸酯和助剂按照20：4：4：4的质量比溶于乙酸乙酯中制备得到；
(2)尼龙与铝箔的干式复合：将电晕处理后的尼龙和预处理后的铝箔用复合机在75-80℃的环境下通过干式复合，使尼龙复合在铝箔上，固化成型、冷却后收卷，得到尼龙/铝箔复合膜；
(3)尼龙/铝箔复合膜熟化：将尼龙/铝箔复合膜置于75℃的熟化室内熟化65h；
(4)尼龙/铝箔复合膜的钝化处理：除去尼龙/铝箔复合膜铝箔面的油脂，在铝箔面以3g/m2的涂布量涂覆钝化液，依次经过85℃烘干，冷却后收卷；钝化液由0.5％的三价铬溶液、0.5％的酚醛树脂、60％的乙醇和余量的去离子水组成；
(5)尼龙/铝箔复合膜预涂胶：在尼龙/铝箔复合膜的铝箔面以0.5g/m2的涂布量均匀涂布预涂胶，经过90℃烘干，冷却后收卷；预涂胶由5％聚丁二烯系底涂剂、65％乙醇和30％去离子水组成；
(6)尼龙/铝箔复合膜与聚丙烯膜干式复合：对尼龙/铝箔复合膜的铝箔面进行电晕处理后以9g/m2的涂布量涂布胶粘剂，经过120℃烘干，将经过电晕处理的聚丙烯膜与尼龙/铝箔复合膜用复合机在105-110℃的条件下通过干式复合，使聚丙烯膜复合在铝箔面，冷却后收卷，得到尼龙/铝箔/聚丙烯复合铝塑膜，将尼龙/铝箔/聚丙烯复合铝塑膜置于60℃的熟化室内熟化72h即可使用；
胶粘剂由质量比为25：10：5：2的改性丙烯酸酯、马来酸酐接枝改性聚丙烯、增粘氯醋树脂、有机硅偶联剂溶于乙酸乙酯中得到。
对比例2
一种用于动力电池的复合铝塑膜的干法复合工艺，包括以下步骤：
(1)铝箔预处理：对铝箔表面附着的油脂进行处理，在铝箔上以12g/m2的涂布量均匀涂覆胶粘剂，依次经过75℃、85℃、100℃三个温度区间烘干，得到预处理后的铝箔；胶粘剂由质量比为28：12：6：2.5的改性丙烯酸酯、马来酸酐接枝改性聚丙烯、增粘氯醋树脂、有机硅偶联剂溶于乙酸乙酯中得到。
(2)尼龙与铝箔的干式复合：将电晕处理后的尼龙和预处理后的铝箔用复合机在75-80℃的环境下通过干式复合，使尼龙复合在铝箔上，固化成型、冷却后收卷，得到尼龙/铝箔复合膜；
(3)尼龙/铝箔复合膜熟化：将尼龙/铝箔复合膜置于65℃的熟化室内熟化72h；
(4)尼龙/铝箔复合膜的钝化处理：除去尼龙/铝箔复合膜铝箔面的油脂，在铝箔面以1g/m2的涂布量涂覆钝化液，依次经过70℃、90℃、85℃三个温度区间烘干，冷却后收卷；钝化液由0.2％的三价铬溶液、2％的酚醛树脂、45％的乙醇和余量的去离子水组成；
(5)尼龙/铝箔复合膜预涂胶：在尼龙/铝箔复合膜的铝箔面以2g/m2的涂布量均匀涂布预涂胶，依次经过75℃、90℃、80℃三个温度区间烘干，冷却后收卷；预涂胶由5％聚丁二烯系底涂剂、65％乙醇和30％去离子水组成；
(6)尼龙/铝箔复合膜与聚丙烯膜干式复合：对尼龙/铝箔复合膜的铝箔面进行电晕处理后以6g/m2的涂布量涂布改性聚氨酯胶水，依次经过100℃、110℃、120℃三个温度区间烘干，将经过电晕处理的聚丙烯膜与尼龙/铝箔复合膜用复合机在105-110℃的条件下通过干式复合，使聚丙烯膜复合在铝箔面，冷却后收卷，得到尼龙/铝箔/聚丙烯复合铝塑膜，将尼龙/铝箔/聚丙烯复合铝塑膜置于58℃的熟化室内熟化84h即可使用；
改性聚氨酯胶水是由聚酯/醚多元醇、碳纳米管、聚异氰酸酯和助剂按照15：3：3：2.5的质量比溶于乙酸乙酯中制备得到；
对比例3
对比例3与实施例1基本相同，其区别仅在于省去(5)尼龙/铝箔复合膜预涂胶步骤。
本发明对实施例1-3及对比例1-3制备得到的尼龙/铝箔/聚丙烯复合铝塑膜进行了性能检测，检测结果参见表1：
表1复合铝塑膜性能检测结果
Figure BDA0002656274400000101
Figure BDA0002656274400000111
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的方案而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (4)

1.一种用于动力电池的复合铝塑膜的干法复合工艺，其特征在于，包括以下步骤：
(1)铝箔预处理：对铝箔表面附着的油脂进行处理，在铝箔上均匀涂覆胶水，依次经过75℃、85℃、100℃三个温度区间烘干，得到预处理后的铝箔；
(2)尼龙与铝箔的干式复合：将电晕处理后的尼龙和预处理后的铝箔用复合机通过干式复合，使尼龙复合在铝箔上，固化成型、冷却后收卷，得到尼龙/铝箔复合膜；
(3)尼龙/铝箔复合膜熟化：将所述尼龙/铝箔复合膜置于65-85℃的熟化室内熟化60-72h；
(4)尼龙/铝箔复合膜的钝化处理：除去尼龙/铝箔复合膜铝箔面的油脂，在铝箔面涂覆钝化液，依次经过70℃、90℃、85℃三个温度区间烘干，冷却后收卷；
(5)尼龙/铝箔复合膜预涂胶：在尼龙/铝箔复合膜的铝箔面均匀涂布预涂胶，依次经过75℃、90℃、80℃三个温度区间烘干，冷却后收卷；
(6)尼龙/铝箔复合膜与聚丙烯膜干式复合：对尼龙/铝箔复合膜的铝箔面进行电晕处理后涂布胶粘剂，依次经过100℃、110℃、120℃三个温度区间烘干，将经过电晕处理的聚丙烯膜与尼龙/铝箔复合膜用复合机通过干式复合，使聚丙烯膜复合在铝箔面，冷却后收卷，得到尼龙/铝箔/聚丙烯复合铝塑膜；
步骤(1)中所述胶水的涂布量为5-12g/m2，并且所述胶水为改性聚氨酯胶水；
所述改性聚氨酯胶水是由聚酯/醚多元醇、碳纳米管、聚异氰酸酯和助剂溶于乙酸乙酯中制备得到；
步骤(4)中所述钝化液由0.2-0.5％的三价铬溶液、0.5-2％的酚醛树脂、45-60％的乙醇和余量的去离子水组成，并且所述钝化液的涂布量为1-5g/m2；
步骤(5)中所述预涂胶由5％聚丁二烯系底涂剂、65％乙醇和30％去离子水组成，并且所述预涂胶的涂布量为0.5-2g/m2；
步骤(6)中所述胶粘剂包括改性丙烯酸酯、马来酸酐接枝改性聚丙烯、增粘氯醋树脂和有机硅偶联剂，并且所述胶粘剂的涂布量为6-12g/m2。
2.根据权利要求1所述的一种用于动力电池的复合铝塑膜的干法复合工艺，其特征在于，步骤(2)中所述干式复合的温度控制在75-80℃。
3.根据权利要求1所述的一种用于动力电池的复合铝塑膜的干法复合工艺，其特征在于，步骤(6)中所述干式复合的温度控制在105-110℃。
4.根据权利要求1所述的一种用于动力电池的复合铝塑膜的干法复合工艺，其特征在于，还包括，将所述尼龙/铝箔/聚丙烯复合铝塑膜置于55-60℃的熟化室内熟化72-96h。
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