CN112208167A - 一种锂电池封装用铝塑薄膜 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种锂电池封装用铝塑薄膜，由外到内依次由外层保护层、中层阻隔层、内层热封层组成，其中，所述外层保护层为改性尼龙层，所述中层为软态铝箔层，所述内层为流延聚丙烯层，且铝塑薄膜的外层和中层之间、中层和内层之间通过改性热熔胶黏合而成。本发明锂电池封装用铝塑薄膜具有产品晶点少、热封强度高、抗穿刺性能强、耐高温的性能，解决了常规封装膜易被电极金属毛刺刺穿，导致铝箔腐蚀，以及不耐高温，导致热失控的问题，具有较好的实用价值。

Description

一种锂电池封装用铝塑薄膜
技术领域
本发明属于锂电池包装材料技术领域，尤其涉及一种锂电池封装用铝塑薄膜。
背景技术
聚合物锂电池能量密度大、安全性能好，是数码及IT类产品的主要能源提供者。其应用极度广泛，在电池产品占据非常重要的位置。随着移动式或中小型储能装置的发展要求，特别是对不规则及异形状态的动力锂电池的应用发展要求，软包锂离子电池的技术路线应运而生。软包锂离子电池是一种外封装使用可塑性强，具有一定柔性的封装材料封装集流体、隔膜、电解质和电极而成，而其封装材料对锂离子电池的质量至关重要。
对于封装材料，与传统的金属锂电池封装材料不同，软包锂电池大多采用活泼性很强的金属锂Li为负极材料及容易变质的锂磷氧氮LiPON为固态电解质，极少量的空气即会破坏负极和电解质的物化特性，所以需要严格杜绝氧气和水分子的存在。在采用的材料体系与器件结构不同的情况下，传统锂电池的封装材料、工艺等已不能应用在软包锂电池器件上。因此开发出能够在不同环境下都有良好适应性，并且具有耐腐蚀、耐穿刺、耐高温的锂电池封装用铝塑薄膜材料具有重要意义。
发明内容
本发明目的就是为了弥补已有的技术缺陷，提供一种锂电池封装用铝塑薄膜。
为了实现上述的目的，本发明提供以下技术方案：
一种锂电池封装用铝塑薄膜，所述铝塑薄膜由外到内依次由外层保护层、中层阻隔层、内层热封层组成；
其中，所述外层保护层为改性尼龙层，所述中层为软态铝箔层，所述内层为流延聚丙烯层。
进一步的，所述改性尼龙层由以下步骤制备得到：
（1）将尼龙树脂送入双螺杆挤出机，同时将树脂质量4-8%的连续玻璃纤维束从挤出机的玻璃口进入，于280-320℃下经螺杆剪切成短纤维与尼龙树脂混合后挤出造粒，得到尼龙母粒；
（2）取溴化环氧树脂通过双螺杆挤出机挤出造粒得到树脂母粒；
（3）将尼龙母粒和树脂母粒按质量比9：1混匀后通过注塑机注射成型即可。
更进一步的，所述步骤2中双螺杆挤出机六段的温度分别控制为280-290℃、285-295℃、290-300℃、300-310℃、305-315℃、310-320℃。
进一步的，所述外层保护层的厚度控制为15-35μm。
进一步的，所述软态铝箔在使用前先进行表面预处理，将软态铝箔先用无水乙醇浸泡10-30分钟，取出后室温晾干，再用1-2%质量分数的3-氨丙基三甲氧基硅烷乙醇溶液浸泡5-15分钟，完成后取出烘干即可。
进一步的，所述中层阻隔层的厚度控制为30-50μm。
进一步的，所述内层热封层的厚度控制为65-85μm。
进一步的，所述铝塑薄膜的外层和中层之间、中层和内层之间通过改性热熔胶黏合而成，黏层厚度为3-6μm。
更进一步的，所述改性热熔胶的制备方法为：取聚酯多元醇升温至110-120℃，恒温真空脱水1-2小时，之后降温至55-65℃，向其中加入4，4’-二苯基甲烷二异氰酸酯，搅拌并升温至75-85℃，再加入二丁基锡二月桂酸酯和EVA增黏树脂，继续升温至110-120℃，恒温搅拌30-60分钟后抽真空脱泡，出料即得。
更进一步的，所述聚酯多元醇、4，4’-二苯基甲烷二异氰酸酯、二丁基锡二月桂酸酯、EVA增黏树脂的质量比为40：30：0.1：29.9。
本发明的优点是：
本发明锂电池封装用铝塑薄膜采用三层黏合制成，其外层使用改性尼龙层作为保护层，通过在尼龙中加入玻璃纤维来提高材料整体的力学性能，使其具有较高的抗冲击、拉伸强度和断裂伸长率，同时应对材料耐高温额外添加了溴化环氧树脂，可通过与尼龙树脂的交联作用提高热稳定性，同时随着温度的上升，能够在表面生成炭层，进一步提高材料的耐高温性能。
薄膜中层使用软态铝箔作为阻隔层，并对其两面进行了硅烷偶联剂的涂层处理，提升铝箔本体的黏结性和耐腐蚀性，实现阻隔锂电池中水和氧气的作用，薄膜内层则使用流延聚丙烯作为热封层。
在此基础上，本发明薄膜层与层之间通过改性热熔胶黏合而成，热熔胶则采用异氰酸酯改性聚氨酯获得，经改性后胶体端基的-NCO能够在短时间内和粘层表面的活泼氢化合物等形成共价键、次价键，提高粘附力，2-3小时后还能够与湿空气进一步交联，形成的交联结构，使层与层之间具有优异的耐热性、耐水性，同时经牢固结合后与锂电池电芯接触时不易被电芯周边的铜网和铝网的毛刺刺穿，保障了中部铝箔层不会接触到电解液而造成腐蚀。
本发明锂电池封装用铝塑薄膜具有产品晶点少、热封强度高、抗穿刺性能强、耐高温的性能，解决了常规封装薄膜易被电极金属毛刺刺穿，导致铝箔腐蚀，以及不耐高温，导致热失控的问题，具有较好的实用价值。
具体实施方式
以下结合具体的实例对本发明的技术方案做进一步说明：
实施例1
一种锂电池封装用铝塑薄膜，由外到内依次由外层保护层、中层阻隔层、内层热封层组成；
所述外层保护层为25μm厚的改性尼龙层，由以下步骤制备得到：
（1）将尼龙树脂送入双螺杆挤出机，同时将树脂质量6%的连续玻璃纤维束从挤出机的玻璃口进入，于300℃下经螺杆剪切成短纤维与尼龙树脂混合后挤出造粒，得到尼龙母粒；
（2）取溴化环氧树脂通过双螺杆挤出机挤出造粒得到树脂母粒，挤出机六段的温度分别控制为285℃、290℃、295℃、305℃、310℃、315℃；
（3）将尼龙母粒和树脂母粒按质量比9：1混匀后通过注塑机注射成型即可。
所述中层为40μm厚的软态铝箔层，在使用前先进行表面预处理，将软态铝箔先用无水乙醇浸泡20分钟，取出后室温晾干，再用1.5%质量分数的3-氨丙基三甲氧基硅烷乙醇溶液浸泡10分钟，完成后取出烘干即可。
所述内层为75μm厚的流延聚丙烯层。
所述铝塑薄膜的外层和中层之间、中层和内层之间通过改性热熔胶黏合而成，黏层厚度为5μm，改性热熔胶的制备方法为：以聚酯多元醇、4，4’-二苯基甲烷二异氰酸酯、二丁基锡二月桂酸酯、EVA增黏树脂的质量比为40：30：0.1：29.9准备材料，取聚酯多元醇升温至115℃，恒温真空脱水1.5小时，之后降温至60℃，向其中加入4，4’-二苯基甲烷二异氰酸酯，搅拌并升温至80℃，再加入二丁基锡二月桂酸酯和EVA增黏树脂，继续升温至115℃，恒温搅拌45分钟后抽真空脱泡，出料即得。
实施例2
一种锂电池封装用铝塑薄膜，由外到内依次由外层保护层、中层阻隔层、内层热封层组成；
所述外层保护层为15μm厚的改性尼龙层，由以下步骤制备得到：
（1）将尼龙树脂送入双螺杆挤出机，同时将树脂质量4%的连续玻璃纤维束从挤出机的玻璃口进入，于280℃下经螺杆剪切成短纤维与尼龙树脂混合后挤出造粒，得到尼龙母粒；
（2）取溴化环氧树脂通过双螺杆挤出机挤出造粒得到树脂母粒，挤出机六段的温度分别控制为280℃、285℃、290℃、300℃、305℃、310℃；
（3）将尼龙母粒和树脂母粒按质量比9：1混匀后通过注塑机注射成型即可。
所述中层为50μm厚的软态铝箔层，在使用前先进行表面预处理，将软态铝箔先用无水乙醇浸泡10分钟，取出后室温晾干，再用1%质量分数的3-氨丙基三甲氧基硅烷乙醇溶液浸泡15分钟，完成后取出烘干即可。
所述内层为65μm厚的流延聚丙烯层。
所述铝塑薄膜的外层和中层之间、中层和内层之间通过改性热熔胶黏合而成，黏层厚度为3μm，改性热熔胶的制备方法为：以聚酯多元醇、4，4’-二苯基甲烷二异氰酸酯、二丁基锡二月桂酸酯、EVA增黏树脂的质量比为40：30：0.1：29.9准备材料，取聚酯多元醇升温至110℃，恒温真空脱水2小时，之后降温至55℃，向其中加入4，4’-二苯基甲烷二异氰酸酯，搅拌并升温至75℃，再加入二丁基锡二月桂酸酯和EVA增黏树脂，继续升温至110℃，恒温搅拌60分钟后抽真空脱泡，出料即得。
实施例3
一种锂电池封装用铝塑薄膜，由外到内依次由外层保护层、中层阻隔层、内层热封层组成；
所述外层保护层为35μm厚的改性尼龙层，由以下步骤制备得到：
（1）将尼龙树脂送入双螺杆挤出机，同时将树脂质量8%的连续玻璃纤维束从挤出机的玻璃口进入，于320℃下经螺杆剪切成短纤维与尼龙树脂混合后挤出造粒，得到尼龙母粒；
（2）取溴化环氧树脂通过双螺杆挤出机挤出造粒得到树脂母粒，挤出机六段的温度分别控制为290℃、295℃、300℃、310℃、315℃、320℃；
（3）将尼龙母粒和树脂母粒按质量比9：1混匀后通过注塑机注射成型即可。
所述中层为30μm厚的软态铝箔层，在使用前先进行表面预处理，将软态铝箔先用无水乙醇浸泡30分钟，取出后室温晾干，再用2%质量分数的3-氨丙基三甲氧基硅烷乙醇溶液浸泡5分钟，完成后取出烘干即可。
所述内层为85μm厚的流延聚丙烯层。
所述铝塑薄膜的外层和中层之间、中层和内层之间通过改性热熔胶黏合而成，黏层厚度为6μm，改性热熔胶的制备方法为：以聚酯多元醇、4，4’-二苯基甲烷二异氰酸酯、二丁基锡二月桂酸酯、EVA增黏树脂的质量比为40：30：0.1：29.9准备材料，取聚酯多元醇升温至120℃，恒温真空脱水1小时，之后降温至65℃，向其中加入4，4’-二苯基甲烷二异氰酸酯，搅拌并升温至85℃，再加入二丁基锡二月桂酸酯和EVA增黏树脂，继续升温至120℃，恒温搅拌30分钟后抽真空脱泡，出料即得。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种锂电池封装用铝塑薄膜，其特征在于，所述铝塑薄膜由外到内依次由外层保护层、中层阻隔层、内层热封层组成；
其中，所述外层保护层为改性尼龙层，所述中层为软态铝箔层，所述内层为流延聚丙烯层。
2.根据权利要求1所述的锂电池封装用铝塑薄膜，其特征在于，所述改性尼龙层由以下步骤制备得到：
（1）将尼龙树脂送入双螺杆挤出机，同时将树脂质量4-8%的连续玻璃纤维束从挤出机的玻璃口进入，于280-320℃下经螺杆剪切成短纤维与尼龙树脂混合后挤出造粒，得到尼龙母粒；
（2）取溴化环氧树脂通过双螺杆挤出机挤出造粒得到树脂母粒；
（3）将尼龙母粒和树脂母粒按质量比9：1混匀后通过注塑机注射成型即可。
3.根据权利要求2所述的锂电池封装用铝塑薄膜，其特征在于，所述步骤2中双螺杆挤出机六段的温度分别控制为280-290℃、285-295℃、290-300℃、300-310℃、305-315℃、310-320℃。
4.根据权利要求1所述的锂电池封装用铝塑薄膜，其特征在于，所述外层保护层的厚度控制为15-35μm。
5.根据权利要求1所述的锂电池封装用铝塑薄膜，其特征在于，所述软态铝箔在使用前先进行表面预处理，将软态铝箔先用无水乙醇浸泡10-30分钟，取出后室温晾干，再用1-2%质量分数的3-氨丙基三甲氧基硅烷乙醇溶液浸泡5-15分钟，完成后取出烘干即可。
6.根据权利要求1所述的锂电池封装用铝塑薄膜，其特征在于，所述中层阻隔层的厚度控制为30-50μm。
7.根据权利要求1所述的锂电池封装用铝塑薄膜，其特征在于，所述内层热封层的厚度控制为65-85μm。
8.根据权利要求1所述的锂电池封装用铝塑薄膜，其特征在于，所述铝塑薄膜的外层和中层之间、中层和内层之间通过改性热熔胶黏合而成，黏层厚度为3-6μm。
9.根据权利要求8所述的锂电池封装用铝塑薄膜，其特征在于，所述改性热熔胶的制备方法为：取聚酯多元醇升温至110-120℃，恒温真空脱水1-2小时，之后降温至55-65℃，向其中加入4，4’-二苯基甲烷二异氰酸酯，搅拌并升温至75-85℃，再加入二丁基锡二月桂酸酯和EVA增黏树脂，继续升温至110-120℃，恒温搅拌30-60分钟后抽真空脱泡，出料即得。
10.根据权利要求9所述的锂电池封装用铝塑薄膜，其特征在于，所述聚酯多元醇、4，4’-二苯基甲烷二异氰酸酯、二丁基锡二月桂酸酯、EVA增黏树脂的质量比为40：30：0.1：29.9。
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