CN112265331A - 尼龙膜、锂电池包装材料和锂电池 - Google Patents

尼龙膜、锂电池包装材料和锂电池 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种尼龙膜、锂电池包装材料和锂电池，其中，尼龙膜包括：上表层、中间层和下表层，所述上表层包括65～85重量份半芳香族尼龙共聚物、20～30重量份长链碳尼龙、5～10重量份增韧剂、2～3重量份开口剂、2～3重量份爽滑剂、0.3～1重量份改性二氧化硅，所述改性二氧化硅为多孔结构；所述中间层设在所述上表层的下表面上，所述下表层设在所述中间层的下表面上。该尼龙膜具有摩擦系数低且摩擦系数稳定的优势，从而可以制备得到冲深深度高的锂电池包装材料，进而可以得到高能量密度的锂电池。

Description

尼龙膜、锂电池包装材料和锂电池
技术领域
本发明属于材料领域，具体涉及一种尼龙膜、锂电池包装材料和锂电池。
背景技术
高能量密度锂电池的迅猛发展，特别是动力锂电池汽车的快速发展，开发高能量密度的软包锂电池成为研究热点，而开发高能量密度的软包锂电池的重要方法之一是开发冲深深度更高的锂电池包装材料。
锂电池包装材料结构一般为：尼龙膜、粘合剂层、铝箔层、特殊粘合剂层和流延聚丙烯膜。对于尼龙膜的最主要要求就是抗冲击性好、耐穿刺性能好、耐热性能好、绝缘性能好和耐摩擦性能好。对于现有的锂电池包装材料两侧的薄膜，尼龙膜的物理性能与流延聚丙烯膜的物理性能相差很大，随着锂电池包装材料冲深深度的增加，尼龙膜顶角处会有破损的危险，造成了锂电池包装材料的冲深深度达不到高能量密度锂电池的要求。
因此，现有的尼龙膜有待改进。
发明内容
本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种尼龙膜、锂电池包装材料和锂电池，该尼龙膜具有摩擦系数低且摩擦系数稳定的优势，从而可以制备得到冲深深度高的锂电池包装材料，进而可以得到高能量密度的锂电池。
在本发明的一个方面，本发明提出了一种尼龙膜。根据本发明的实施例，所述尼龙膜包括：
上表层，所述上表层包括65～85重量份半芳香族尼龙共聚物、20～30重量份长链碳尼龙、5～10重量份增韧剂、2～3重量份开口剂、2～3重量份爽滑剂、0.3～1重量份改性二氧化硅，所述改性二氧化硅为多孔结构；
中间层，所述中间层设在所述上表层的下表面上；
下表层，所述下表层设在所述中间层的下表面上。
根据本发明实施例的尼龙膜，通过将半芳香族尼龙共聚物、长链碳尼龙、增韧剂、开口剂、爽滑剂和改性二氧化硅混合作为尼龙膜的上表层，而中间层和下表层作为该尼龙膜的支撑结构。上表层中半芳香族尼龙共聚物、长链碳尼龙、增韧剂、开口剂、爽滑剂和改性二氧化硅按照上述本申请比例混合发生协同反应，可以得到具有耐高温和延展性佳的上表层，并且改性二氧化硅选用多孔结构，可以有效降低尼龙膜上表层的摩擦系数且维持其摩擦系数的稳定，同时由于改性的二氧化硅颗粒表面存在较大的空间位阻，有效地阻止了颗粒之间发生团聚，使得改性二氧化硅均匀分散于尼龙膜的上表层中，不仅能提高尼龙膜上表层的硬度，而且改性二氧化硅与尼龙分子链具有很好的相容性，不会降低尼龙膜上表层的延展性，从而本申请的尼龙膜可以制备冲深深度高的锂电池包装材料，进而可以得到高能量密度的锂电池。
另外，根据本发明上述实施例的尼龙膜还可以具有如下附加的技术特征：
在本发明的一些实施例中，所述半芳香族尼龙共聚物为PA6I、PA6T、PA9T、PA10T中的一种单体与PA66、PA6、PA11中的至少一种单体聚合而成。由此，可以提高上表层的延展性。
在本发明的一些实施例中，所述PA6I、PA6T、PA9T或PA10T占所述半芳香族尼龙共聚物总重量的5～15％。由此，可以提高上表层的延展性。
在本发明的一些实施例中，所述长碳链尼龙为PA11、PA12、PA1010、PA1012和PA1212中的至少一种。由此，可以提高上表层的延展性。
在本发明的一些实施例中，所述开口剂包括羟基硬脂酸镁和羟基硬脂酸锌中的至少一种。由此，可以提高上表层的延展性。
在本发明的一些实施例中，所述爽滑剂为硅酮粉，优选地，所述硅酮粉包括含聚酯锚固基团改性的硅酮粉、含聚酰胺锚固基团改性的硅酮粉和芥酸硅酮粉中的至少一种。由此，可以提高上表层的润滑性。
在本发明的一些实施例中，所述增韧剂包括聚烯烃热塑性弹性体、聚酯型热塑性弹性体、聚苯乙烯类热塑性弹性体、脂肪族共聚尼龙中至少一种。由此，可以提高上表层的延展性。
在本发明的一些实施例中，所述改性二氧化硅包括氨基硅氧烷改性二氧化硅、异氰酸酯基硅氧烷改性二氧化硅和环氧基硅氧烷改性二氧化硅中的至少一种。由此，可以降低上表层的摩擦系数和维持摩擦系数稳定。
在本发明的一些实施例中，所述改性二氧化硅的平均粒度D50为2～3μm，比表面积为200～240m2/g。由此，可以进一步降低上表层的摩擦系数。
在本发明的一些实施例中，所述改性二氧化硅为球形结构，所述改性二氧化硅的密度为1.9～2.5g/cm3。由此，可以进一步降低上表层的摩擦系数。
在本发明的一些实施例中，所述下表层和中间层分别独立地包括尼龙6和尼龙66的共聚物和/或含有半芳香族尼龙和长链碳尼龙的混合物。由此，可以提高尼龙膜的强度。
在本发明的一些实施例中，所述上表层的厚度为2.5～3.5μm。由此，可以降低尼龙膜的摩擦系数。
在本发明的一些实施例中，所述中间层的厚度为10～20μm。由此，可以提高尼龙膜的强度。
在本发明的一些实施例中，所述下表层的厚度为2.5～11.5μm。由此，可以提高尼龙膜的强度。
在本发明的再一个方面，本发明提出了一种锂电池包装材料。根据本发明的实施例，所述锂电池包装材料自上而下依次包括尼龙膜、第一粘合剂层、含双面化学处理层的铝箔层、第二粘合剂层和流延聚丙烯膜，其中，所述尼龙膜为上述的尼龙膜，所述尼龙膜的下表面与所述第一粘合剂层接触。
根据本发明实施例的锂电池包装材料，通过将上述具有较低摩擦系数和摩擦系数稳定的尼龙膜与第一粘合剂层、含双面化学处理层的铝箔层、第二粘合剂层和流延聚丙烯膜叠加，使得该锂电池包装材料具有较高的冲深深度，从而可以制备得到高能量密度的锂电池。
另外，根据本发明上述实施例的锂电池包装材料还可以具有如下附加的技术特征：
在本发明的一些实施例中，所述尼龙膜的厚度为15～35μm、所述第一粘合剂层的厚度为2～5μm、所述含双面化学处理层的铝箔层的厚度为35～50μm、所述第二粘合剂层的厚度为3～5μm，所述流延聚丙烯膜的厚度为30～80μm。由此，可以提高该锂电池包装材料的冲深深度。
在本发明的一些实施例中，所述第二粘合剂层为氯化聚丙烯胶粘剂、马来酸酐改性聚丙烯胶粘剂层和环氧树脂改性聚丙烯酸胶粘剂中的至少一种。由此，可以提高锂电池包装材料的耐电解液性能。
在本发明的第三个方面，本发明提出了一种锂电池。根据本发明的实施例，所述锂电池包括上述的锂电池包装材料。由此，通过在形成锂电池的电芯表面包覆上述具有优异冲深深度的锂电池包装材料，使得该锂电池具有高能量密度的优势。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1是根据本发明一个实施例的尼龙膜的结构示意图；
图2是根据本发明一个实施例的锂电池包装材料的结构示意图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的一个方面，本发明提出了一种尼龙膜。根据本发明的实施例，参考图1，该尼龙膜2包括：上表层21、中间层22和下表层23。
根据本发明的实施例，上表层21包括65～85重量份半芳香族尼龙共聚物、20～30重量份长链碳尼龙、5～10重量份增韧剂、2～3重量份开口剂、2～3重量份爽滑剂、0.3～1重量份改性二氧化硅，改性二氧化硅为多孔结构。发明人发现，通过将半芳香族尼龙共聚物、长链碳尼龙、增韧剂、开口剂、爽滑剂和改性二氧化硅混合作为尼龙膜的上表层，半芳香族尼龙共聚物由于含有苯环结构分子链，可以提高上表层的耐高温性能和硬度，降低尼龙膜上表层表面的摩擦系数，此外，同时尼龙膜在高温复合时，半芳香族尼龙共聚物可以维持尼龙膜摩擦系数稳定，与尼龙6或尼龙66相比，半芳香族尼龙共聚物硬度高，耐高温性好，但延展性能差，而长链碳尼龙的延展性能较好，但是长链碳尼龙的硬度低，耐高温性能差，因此将半芳香族尼龙共聚物和长链碳尼龙共混，得到的尼龙膜具有两者的优点，同时使得两者共混材料制备的尼龙膜的拉伸强度和断裂伸长率明显优于采用半芳香族尼龙共聚物制备的尼龙膜，可以用于制备锂电池包装材料。发明人还发现了，当半芳香族尼龙共聚物低于65重量份时，形成的尼龙膜制备的锂电池包装材料在热封时，会出现高温变形的现象，而当半芳香族尼龙共聚物高于85重量份时，其制备得到的锂电池包装材料在冲深到最大深度时，会出现细微的裂纹；同时作为提高上表层延展性的长链碳尼龙，当长链碳尼龙含量低于20重量份时，上表层延展性变差，不利于其形成的锂电池包装材料冲深，当长链碳尼龙高于30重量份时，上表层耐高温易变形；并且增韧剂的含量为5～10重量份时，分子链间的相容性最好且增韧效果最佳，而若增韧剂含量低于5重量份增韧效果不佳，若增韧剂含量高于10重量份时，由于增韧效果达到最大值，增韧效果呈下降趋势；同时若开口剂含量低于2重量份时，共混物流动性变差，而若开口剂含量高于3重量份时，不利于提高尼龙膜上表层的机械性能；并且爽滑剂的含量为2～3重量份时，有利于与改性二氧化硅配合降低尼龙膜上表层的表面摩擦系数，而若爽滑剂含量低于2重量份时，尼龙膜上表层爽滑性能不稳定，而若爽滑剂含量高于3重量份，不利于尼龙膜提高上表层的机械性能。并且当改性二氧化硅低于0.3重量份时，表面摩擦系数基本不降，当其高于1重量份时，上表层变得粗糙，表面摩擦系数又会变大。由此，本申请将半芳香族尼龙共聚物、长链碳尼龙、增韧剂、开口剂、爽滑剂和改性二氧化硅按照上述比例混合发生协同反应，可以得到具有优异耐高温和延展性的上表层，填加合适尺寸改性的低密度、多孔、球状微米级二氧化硅，有效降低了包装材料尼龙膜的摩擦系数、且摩擦系数的稳定性好，有利于锂电池包装材料在冲深时，尼龙膜能够均匀延展，提高锂电池包装材料的冲深深度，达到高能量密度锂电池的使用要求。
进一步地，该上表层21的厚度为2.5～3.5μm。发明人发现，低于2.5μm和高于3.5μm上表层表面摩擦系数均呈增长趋势，不利于包装材料的冲深性能，由此本申请限定上表层厚度为2.5～3.5μm时，可以维持摩擦系数呈最小值范围。
进一步地，上述尼龙膜中半芳香族尼龙共聚物为PA6I、PA6T、PA9T、PA10T中的一种单体与PA66、PA6、PA11中的至少一种单体聚合而成。发明人发现，若PA6I、PA6T、PA9T、PA10T中两种半芳香族单体与PA66、PA6、PA11的至少一种单体聚合得到的共聚物，与长链碳尼龙共混物制备得到的尼龙膜上表层机械性能不稳定，不能满足包装材料的使用要求；而PA6I、PA6T、PA9T、PA10T中的一种半芳香族单体与PA66、PA6、PA11中的至少一种单体聚合得到的共聚物，在与长链碳尼龙共混物聚合时，制备得到的尼龙膜上表层机械性能好，达到了包装材料的应用要求。例如，半芳香族尼龙共聚物可以为PA6I/PA66、PA6I/PA6/PA66、PA6I/PA6/PA11、PA6I/PA6/PA66/PA11、PA6T/PA66、PA6T/PA6/PA66、PA6T/PA6/PA11、PA6T/PA6/PA66/PA11、PA9T/PA66、PA9T/PA6/PA66、PA9T/PA6/PA11、PA9T/PA6/PA66/PA11、PA10T/PA66、PA10T/PA6/PA66、PA10T/PA6/PA11或PA10T/PA6/PA66/PA11，优选PA6I/PA6/PA66、PA6I/PA6/PA11、PA6T/PA6/PA66、PA6T/PA6/PA11、PA9T/PA6/PA66、PA9T/PA6/PA11、PA10T/PA6/PA66或PA10T/PA6/PA11，更优选PA6I/PA6/PA11、PA6T/PA6/PA11或PA9T/PA6/PA11。根据本发明一个具体实施例，上述形成半芳香族尼龙共聚物的单体PA6I、PA6T、PA9T或PA10T占半芳香族尼龙共聚物总重量的5～15％。发明人发现，当PA6I、PA6T、PA9T或PA10T低于半芳香族尼龙共聚物总重量的5％，上表层的耐高温性能较差，易高温变形；当PA6I、PA6T、PA9T、PA10T高于半芳香族尼龙共聚物总重量的15％，上表层延展性能也变差。由此，采用本申请的比例范围，可以在提高上表层的耐高温性能的同时提高其延展性。
进一步地，上述尼龙膜中长碳链尼龙为PA11、PA12、PA1010、PA1012和PA1212中的至少一种。发明人发现，具有延展性、高硬度和耐高温是尼龙膜上表层的性能要求，本申请中采用的长碳链尼龙PA11、PA12、PA1010、PA1012和PA1212分子链具有良好的柔顺性，其与半芳香族尼龙共聚物匹配能够满足以上性能要求。并且上述尼龙膜中开口剂包括羟基硬脂酸镁和羟基硬脂酸锌中的至少一种；同时上述尼龙膜中爽滑剂为硅酮粉，优选硅酮粉为含聚酯锚固基团改性的硅酮粉、含聚酰胺锚固基团改性的硅酮粉和芥酸硅酮粉中的至少一种；上述尼龙膜中增韧剂包括聚烯烃热塑性弹性体、聚酯型热塑性弹性体、聚苯乙烯类热塑性弹性体、脂肪族共聚尼龙中至少一种。
进一步地，上述改性二氧化硅包括氨基硅氧烷改性二氧化硅、异氰酸酯基硅氧烷改性二氧化硅和环氧基硅氧烷改性二氧化硅中的至少一种。例如，氨基硅氧烷改性二氧化硅为KH-540硅氧烷改性二氧化硅、KH-550硅氧烷改性二氧化硅、KH-104硅氧烷改性二氧化硅、KH-106硅氧烷改性二氧化硅、XH-1170硅氧烷改性二氧化硅、KH-792硅氧烷改性二氧化硅、KH-902硅氧烷改性二氧化硅、KH-910硅氧烷改性二氧化硅、SI-602硅氧烷改性二氧化硅中的一种；异氰酸酯基硅氧烷改性二氧化硅为异氰酸丙基三乙氧基硅烷、XH-713硅氧烷改性二氧化硅、XH-714硅氧烷改性二氧化硅中的一种；环氧基硅氧烷改性二氧化硅为KH-613硅氧烷改性二氧化硅、KH-614硅氧烷改性二氧化硅、KH-560硅氧烷改性二氧化硅中的一种。
根据本发明的一个具体实施例，改性二氧化硅的平均粒度D50为2～3μm，比表面积为200～240m2/g。发明人发现，若使用平均粒度(D50)3.5～4.5μm的二氧化硅改性后应用于尼龙膜上表层，随着包装材料冲深深度的增加易出现细微的裂纹，达不到使用要求，而本申请使用平均粒度(D50)2～3μm的二氧化硅改性后，能够降低尼龙膜层上表层的表面摩擦系数，从而达到使用要求。并且引入该粒径的改性二氧化硅，不会因为尼龙膜上表层受热后或长期放置后而导致摩擦系数发生明显变化，从而影响包装材料冲深性能。
进一步地，改性二氧化硅为球形结构，并且改性二氧化硅的密度为1.9～2.5g/cm3。发明人发现，对于二氧化硅的选择，使用纳米级二氧化硅、无规形状或实心微米级二氧化硅都达不到使用要求，而本发明尝试将微米级、低密度、多孔、球状二氧化硅直接应用于尼龙膜上表层中会导致尼龙膜摩擦系数批次之间差距较大；这是由于未改性的SiO2表面含有大量的羟基，表面能较大，颗粒与颗粒间容易以团聚状态分布，即使干燥SiO2后依然达不到要求。而本申请通过采用改性剂(氨基硅氧烷、异氰酸酯基硅氧烷和环氧基硅氧烷)对上述微米级、低密度、多孔、球状二氧化硅改性后，微米级SiO2表面羟基与改性剂之间发生化学键合作用，使改性后的二氧化硅颗粒表面存在较大的空间位阻，有效地阻止了颗粒之间发生团聚，从而使得改性后的二氧化硅均匀分散于尼龙膜上表层中，不仅能提高尼龙膜上表层的硬度，而且改性后二氧化硅与尼龙分子链具有很好的相容性，不会降低尼龙膜层上表层的延展性，进而得到的尼龙膜更适合应用于锂电池包装材料，达到更高的冲深深度的要求。
根据本发明的实施例，中间层22设在上表层21的下表面上，并且该中间层22的厚度为10～20μm。发明人发现，若中间层厚度低于10μm时，该中间层不能起到支撑作用；而若中间层的厚度高于20μm时，尼龙膜总厚度偏厚，从而造成化工成本偏高。同时本申请的中间层22包括尼龙6和尼龙66的共聚物和/或含有半芳香族尼龙和长链碳尼龙的混合物。具体的，当中间层是含有半芳香族尼龙和长链碳尼龙的混合物时，因上表层和下表层两层性能要求不同，因此尼龙膜上表层和中间层中半芳香族尼龙和长链碳尼龙的配比可以不同。并且本领域技术人员可以根据实际需要对同时包括尼龙6和尼龙66的共聚物和含有半芳香族尼龙和长链碳尼龙的混合物中共聚物、半芳香族尼龙和长链碳尼龙的添加量进行选择。
根据本发明的实施例，下表层23设在中间层22的下表面上，并且该下表层23的厚度为2.5～11.5μm。发明人发现，下表层因需要添加各种助剂原因，化工成本比中间层偏高，所以在设计厚度时根据化工成本、尼龙膜延展性能、下表层下表面的粘接性能、尼龙膜的整体来设计与中间层相匹配的下表层，若下表层厚度低于2.5μm，粘接性能易受到影响，而若下表层厚度高于11.5μm，化工成本升高。并且下表层23也包括尼龙6和尼龙66的共聚物和/或含有半芳香族尼龙和长链碳尼龙的混合物。即将中间层22和下表层23作为该尼龙膜2的支撑结构，而该组成的中间层22和下表层23可以提供尼龙膜足够的支撑强度。需要说明的是，中间层和下表层的组成可以相同也可以不同，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择。
根据本发明实施例的尼龙膜，通过将半芳香族尼龙共聚物、长链碳尼龙、增韧剂、开口剂、爽滑剂和改性二氧化硅混合作为尼龙膜的上表层，而中间层和下表层作为该尼龙膜的支撑结构，上表层中半芳香族尼龙共聚物、长链碳尼龙、增韧剂、开口剂、爽滑剂和改性二氧化硅按照上述本申请比例混合发生协同反应，可以得到具有优异耐高温和延展性的上表层，并且改性二氧化硅使用多孔结构的改性二氧化硅，可以有效降低尼龙膜上表层的摩擦系数且维持其摩擦系数的稳定，从而将本申请的尼龙膜用于锂电池包装材料可以提高其冲深深度，进而可以制备得到高能量密度的锂电池。
在本发明的再一个方面，本发明提出了一种锂电池包装材料。根据本发明的实施例，参考图2，锂电池包装材料自上而下依次包括尼龙膜2、第一粘合剂层4、含双面化学处理层的铝箔层1、第二粘合剂层5和流延聚丙烯膜3，其中，尼龙膜2为上述的尼龙膜，并且尼龙膜1的下表面与上述第一粘合剂层4接触。发明人发现，通过将上述具有较低摩擦系数和摩擦系数稳定的尼龙膜与第一粘合剂层4、含双面化学处理层的铝箔层1、第二粘合剂层5和流延聚丙烯膜3叠加，使得该锂电池包装材料具有较高的冲深深度，从而可以制备得到高能量密度的锂电池。
进一步地，上述第一粘合剂层4为聚氨酯胶粘剂层，并且其厚度为2～5μm；含双面化学处理层的铝箔层1为三价铬钝化处理的铝箔，处理层是由三价铬钝化处理液通过微凹版在铝箔两面涂布，然后高温干燥而成，并且该含双面化学处理层的铝箔层1厚度为35～50μm，三价铬钝化处理液为市售产品，比如可以为日本的帕卡赖精公司、上海维凯公司等生产的三价铬钝化处理液。同时第二粘合剂层5为氯化聚丙烯胶粘剂、马来酸酐改性聚丙烯胶粘剂、环氧树脂改性聚丙烯酸胶粘剂中的至少一种，其厚度范围3～5μm。发明人发现，氯化聚丙烯胶粘剂、马来酸酐改性聚丙烯胶粘剂、环氧树脂改性聚丙烯酸胶粘剂的共同特点是分子链中具有聚丙烯结构或类似聚丙烯结构，这种类型胶粘剂具有可交联的官能团，不仅与流延聚丙烯膜粘接性能好，而且与铝箔表面钝化层粘接也非常好，有利于提高层间耐电解液性能，防止铝箔和流延聚丙烯膜间分层。同时与聚氨酯类型的胶粘剂相比，马来酸酐改性聚丙烯胶粘剂不溶于电解液中的溶剂，而且聚丙烯分子链耐化学品稳定，所以耐电解液性能较好。进一步地，发明人发现，若第二粘合层厚度低于3μm，铝箔/流延聚丙烯膜层间粘接强度耐电解性能降低明显，若第二粘合层厚度高于5μm，化工成本偏高。另外，流延聚丙烯层3的厚度为30～80μm。由此，采用上述组成和厚度的各层，可以使得锂电池包装材料具有较高的冲深深度。具体的，含双面化学处理层的铝箔层1哑光面和亮光面是由于铝箔生产工艺原因造成的，由于亮光面更平滑，表面缺陷更少，钝化后的亮面性能更稳定，亮光面与电解液接触，具有更好的耐电解液腐蚀性能。所以，尼龙膜2的下表层23电晕处理后与含双面化学处理层的铝箔层1的哑光面通过第一粘合剂层4粘接，流延聚丙烯膜3与含双面化学处理层的铝箔层1的亮光面通过第二粘合剂层5粘接。
根据本发明实施例的锂电池包装材料，通过将上述具有较低摩擦系数和摩擦系数稳定的尼龙膜2与第一粘合剂层4、含双面化学处理层的铝箔层1、第二粘合剂层5和流延聚丙烯膜3叠加，使得该锂电池包装材料具有较高的冲深深度，从而可以制备得到高能量密度的锂电池。
需要说明的是，上述针对尼龙膜所描述的特征和优点同样适用于该锂电池包装材料，此处不再赘述。
在本发明的第三个方面，本发明提出了一种锂电池。根据本发明的实施例，所述锂电池包括上述的锂电池包装材料。由此，通过在形成锂电池的电芯表面包覆上述具有优异冲深深度的锂电池包装材料，使得该锂电池具有高能量密度的优势。需要说明的是，本领域技术人员可以根据实际需要选择该锂电池中除锂电池包装材料的其他结构，并且上述针对锂电池包装材料所描述的特征和优点同样适用于该锂电池，此处不再赘述。
下面参考具体实施例，对本发明进行描述，需要说明的是，这些实施例仅仅是描述性的，而不以任何方式限制本发明。
实施例1
15μm尼龙膜由2.5μm上表层、10μm中间层、2.5μm下表层组成。
其中尼龙膜上表层各组份如下：
PA6I(5wt％)/PA6/PA11(95wt％)65重量份，PA11 20重量份，聚酯型热塑性弹性体(烟台市海铭润化学材料有限公司提供)7重量份，羟基硬脂酸锌2重量份，硅酮粉LYSI-100A(成都思立可科技有限公司提供)2重量份，KH-550改性二氧化硅(D50＝2～3μm且该改性二氧化硅为多孔球形结构，密度为1.9g/cm3，比表面积为200m2/g，乐凯胶片股份公司自制)0.3重量份。
15μm尼龙膜下表层电晕后通过聚氨酯粘合剂与35μm含双面化学处理层的铝箔层哑光面粘接，30μm流延聚丙烯膜通过马来酸酐改性聚丙烯层与含双面化学处理层的铝箔层光亮面粘接，得到86μm锂电池包装材料。
实施例2
25μm尼龙膜由3μm上表层、19μm中间层、3μm下表层组成。
其中尼龙膜层上表层各组份如下：
PA6T(15wt％)/PA6/PA11(85wt％)75重量份，PA12 25重量份，聚烯烃热塑性弹性体(TPO-101)(青岛神州防水装备有限公司提供)5重量份，羟基硬脂酸镁2.5重量份，硅酮粉HC-100(东莞市纳奥橡塑有限公司提供)2.5重量份，KH-560改性二氧化硅(D50＝2～3μm且该改性二氧化硅为多孔球形结构，密度为2.0g/cm3，比表面积为240m2/g，乐凯胶片股份公司自制)1重量份。
25μm尼龙膜下表层电晕后通过聚氨酯粘合剂与40μm含双面化学处理层的铝箔层哑光面粘接，40μm流延聚丙烯膜通过马来酸酐改性聚丙烯层与含双面化学处理层的铝箔层光亮面粘接，得到113μm锂电池包装材料。
实施例3
35μm尼龙膜由3.5μm上表层、20μm中间层、11.5μm下表层组成。
其中尼龙膜上表层各组份如下：
PA9T(10wt％)/PA6/PA11(90wt％)85重量份，PA1010 20重量份，聚苯乙烯类热塑性弹性体(广州市凯德热塑性弹性体有限公司提供)10重量份，羟基硬脂酸镁3重量份，硅酮粉KJ-B01(杭州凯杰塑料有限公司提供)2.2重量份，XH-713改性二氧化硅(D50＝2～3μm且该改性二氧化硅为多孔球形结构，密度为2.2g/cm3，比表面积为220m2/g，乐凯胶片股份公司自制)0.4重量份。
35μm尼龙膜下表层电晕后通过聚氨酯粘合剂与35μm含双面化学处理层的铝箔层哑光面粘接，40μm流延聚丙烯膜通过马来酸酐改性聚丙烯层与含双面化学处理层的铝箔层光亮面粘接，得到121μm锂电池包装材料。
实施例4
30μm尼龙膜由3μm上表层、20μm中间层、7μm下表层组成。
其中尼龙膜层上表层各组份如下：
PA10T(7wt％)/PA6/PA11(93wt％)80重量份，PA1212 30重量份，脂肪族共聚尼龙增韧剂(KT-9)(沈阳科通塑胶科技有限公司提供)8重量份，羟基硬脂酸镁3重量份，硅酮粉KJ-B01(杭州凯杰塑料有限公司提供)3重量份，异氰酸酯基硅氧烷改性二氧化硅(D50＝2～3μm且该改性二氧化硅为多孔球形结构，密度为2.3g/cm3，比表面积为220m2/g)0.5重量份。
30μm尼龙膜下表层电晕后通过聚氨酯粘合剂与50μm含双面化学处理层的铝箔层哑光面粘接，40μm流延聚丙烯膜通过马来酸酐改性聚丙烯层与含双面化学处理层的铝箔层光亮面粘接，得到126μm锂电池包装材料。
实施例5
25μm尼龙膜由3μm上表层、12μm中间层、10μm下表层组成。
其中尼龙膜上表层各组份如下：
PA6T(12wt％)/PA6/PA11(88wt％)70重量份，PA12 30重量份，聚烯烃热塑性弹性体(TPO-101)(青岛神州防水装备有限公司提供)6重量份，羟基硬脂酸锌2.8重量份，硅酮粉HC-100(东莞市纳奥橡塑有限公司提供)2.7重量份，KH-792改性二氧化硅(D50＝2～3μm且该改性二氧化硅为多孔球形结构，密度为2.4g/cm3，比表面积为230m2/g)0.8重量份。
25μm尼龙膜下表层电晕后通过聚氨酯粘合剂与40μm含双面化学处理层的铝箔层哑光面粘接，80μm流延聚丙烯膜通过马来酸酐改性聚丙烯层与含双面化学处理层的铝箔层光亮面粘接，得到153μm锂电池包装材料。
实施例6
20μm尼龙膜由2.5μm上表层、14μm中间层、3.5μm下表层组成。
其中尼龙膜上表层各组份如下：
PA10T(7wt％)/PA6/PA11(93wt％)80重量份，PA1212 20重量份，脂肪族共聚尼龙增韧剂KT-9(沈阳科通塑胶科技有限公司提供)8重量份，羟基硬脂酸镁3重量份，硅酮粉KJ-B01(杭州凯杰塑料有限公司提供)2重量份，KH-613改性二氧化硅(D50＝2～3μmm且该改性二氧化硅为多孔球形结构，密度为2.1g/cm3，比表面积为225m2/g)0.7重量份。
20μm尼龙膜下表层电晕后通过聚氨酯粘合剂与50μm含双面化学处理层的铝箔层哑光面粘接，80μm流延聚丙烯膜通过马来酸酐改性聚丙烯层与含双面化学处理层的铝箔层光亮面粘接，得到157μm锂电池包装材料。
对比例1：
除了将尼龙膜上表层组份中的改性二氧化硅去掉，其他制备条件均与实施例1相同。另外，测试条件也与实施例1相同。
对比例2：
除了将尼龙膜上表层组份中的改性二氧化硅去掉，其他制备条件均与实施例2相同。另外，测试条件也与实施例2相同。
对比例3
除了将尼龙膜上表层组份中的改性二氧化硅采用实心结构，其他制备条件均与实施例1相同。
评价：
1、分别将实施例1-6和对比例1-3，然后对其膜-钢静摩擦系数、膜-钢动摩擦系数和最大冲深深度进行评价。
2、评价指标和测试方法：
膜-钢静摩擦系数μs和膜-钢动摩擦系数μd：参照行标GB/T 10006；
最大冲深深度：用生产现场模具成型，用卡尺测成型深度，最大冲深为双壳冲深；
摩擦系数稳定性：由于冲深深度与尼龙膜静态摩擦系数关系较大，所以本发明通过测试两种静态摩擦系数来分析摩擦系数的稳定性；
尼龙高温复合后摩擦系数μs：尼龙膜与铝箔通过聚氨酯胶粘剂复合时，通过高温复合辊后，测试尼龙膜表面的静摩擦系数。
包装材料放置30天后尼龙面摩擦系数μs：如果两个摩擦系数与尼龙膜初始检测数据相比出现变大的情况，说明摩擦系数稳定性较差；如果与尼龙膜初始检测数据相比相近，说明摩擦系数稳定性较好。
实施例1-6和对比例1-3对应尼龙膜的膜-钢静摩擦系数、膜-钢动摩擦系数和最大冲深深度测量结果如表1所示。
表1实施例1-6和对比例1-3的性能测试结果
Figure BDA0002694798320000111
Figure BDA0002694798320000121
结论，由表1可知，实施例1-6为不同厚度的尼龙膜层，对比例1-2均没有添加多孔的改性二氧化硅，对比例3添加的是实心结构的二氧化硅，对比实验结果，实施例1-6摩擦系数明显降低，摩擦系数更稳定且冲深深度明显提高，满足高能量密度锂电池的要求。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (18)

1.一种尼龙膜，其特征在于，包括：
上表层，所述上表层包括65～85重量份半芳香族尼龙共聚物、20～30重量份长链碳尼龙、5～10重量份增韧剂、2～3重量份开口剂、2～3重量份爽滑剂、0.3～1重量份改性二氧化硅，所述改性二氧化硅为多孔结构；
中间层，所述中间层设在所述上表层的下表面上；
下表层，所述下表层设在所述中间层的下表面上。
2.根据权利要求1所述的尼龙膜，其特征在于，所述半芳香族尼龙共聚物为PA6I、PA6T、PA9T、PA10T中的一种单体与PA66、PA6、PA11中的至少一种单体聚合而成。
3.根据权利要求2所述的尼龙膜，其特征在于，所述PA6I、PA6T、PA9T或PA10T占所述半芳香族尼龙共聚物总重量的5～15wt％。
4.根据权利要求1所述的尼龙膜，其特征在于，所述长碳链尼龙为PA11、PA12、PA1010、PA1012和PA1212中的至少一种。
5.根据权利要求1所述的尼龙膜，其特征在于，所述开口剂包括羟基硬脂酸镁和羟基硬脂酸锌中的至少一种。
6.根据权利要求1所述的尼龙膜，其特征在于，所述爽滑剂为硅酮粉，优选地，所述硅酮粉包括聚酯锚固基团改性的硅酮粉、含聚酰胺锚固基团改性的硅酮粉和芥酸硅酮粉中的至少一种。
7.根据权利要求1所述的尼龙膜，其特征在于，所述增韧剂包括聚烯烃热塑性弹性体、聚酯型热塑性弹性体、聚苯乙烯类热塑性弹性体、脂肪族共聚尼龙中至少一种。
8.根据权利要求1所述的尼龙膜，其特征在于，所述改性二氧化硅包括氨基硅氧烷改性二氧化硅、异氰酸酯基硅氧烷改性二氧化硅和环氧基硅氧烷改性二氧化硅中的至少一种。
9.根据权利要求1或8所述的尼龙膜，其特征在于，所述改性二氧化硅的平均粒度D50为2～3μm；
任选地，所述改性二氧化硅的比表面积为200～240m2/g。
10.根据权利要求1所述的尼龙膜，其特征在于，所述改性二氧化硅为球形结构，所述改性二氧化硅的密度为1.9～2.5g/cm3。
11.根据权利要求1所述的尼龙膜，其特征在于，所述下表层和中间层分别独立地包括尼龙6和尼龙66的共聚物和/或含有半芳香族尼龙和长链碳尼龙的混合物。
12.根据权利要求1所述的尼龙膜，其特征在于，所述上表层的厚度为2.5～3.5μm。
13.根据权利要求1所述的尼龙膜，其特征在于，所述中间层的厚度为10～20μm。
14.根据权利要求1所述的尼龙膜，其特征在于，所述下表层的厚度为2.5～11.5μm。
15.一种锂电池包装材料，其特征在于，所述锂电池包装材料自上而下依次包括尼龙膜、第一粘合剂层、含双面化学处理层的铝箔层、第二粘合剂层和流延聚丙烯膜，
其中，所述尼龙膜为权利要求1-14中任一项所述的尼龙膜，所述尼龙膜的下表面与所述第一粘合剂层接触。
16.根据权利要求15所述的锂电池包装材料，所述尼龙膜的厚度为15～35μm、所述第一粘合剂层的厚度为2～5μm、所述含双面化学处理层的铝箔层的厚度为35～50μm、所述第二粘合剂层的厚度为3～5μm，所述流延聚丙烯膜的厚度为30～80μm。
17.根据权利要求15所述的锂电池包装材料，其特征在于，所述第二粘合剂层为氯化聚丙烯胶粘剂、马来酸酐改性聚丙烯胶粘剂和环氧树脂改性聚丙烯酸胶粘剂中的至少一种。
18.一种锂电池，其特征在于，所述锂电池包括权利要求15-17中任一项所述的锂电池包装材料。
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