CN114474927A - 一种包装材料 - Google Patents

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Abstract

本发明揭示一种包装材料，其包括：一金属层；一第一树脂层，设置于所述金属层上，其包含一第一组份；一第二树脂层，设置于所述第一树脂层上，其包含一第二组分，其特征在于，所述第一组分之结晶度介于10％‑30％，其重均分子量介于15万‑22万，所述第二组分之结晶度在10％以下，其重均分子量介于22万‑26万。

Description

一种包装材料
技术领域
本发明涉及一种包装材料，特别关于一种热塑性金属复合膜，其用于锂电 池包装。
背景技术
目前锂离子电池主要分为方形、圆柱、软包三大类，其中方形和圆柱的外 壳主要采用铝合金、不锈钢等硬壳，铝合金外壳可为铝，而用金属和树脂层叠 而成的软包外壳则采用金属复合膜，极大地改善了硬装电池外形设计不灵活 的问题。
金属复合膜的从外到内的构成依次是外基材树脂层，外层胶粘剂层，中间 金属层，热粘结树脂层和热熔接树脂层。作为电池外包装材料，主要使用改性 聚丙烯膜作为热粘结树脂层，热粘结树脂层具有和铝膜粘结的性能，同时与热 熔接树脂层结合，并具有耐热性、阻隔性、耐冲击性与耐电解液性等性能。热 熔接树脂层主要使用聚丙烯膜，其具有热封性能与阻隔性能、同时具有耐冲击 性与耐白化性、可配合复合膜冲压成型后收纳电池部件，同时具有绝缘性，所 以热粘结树脂层和热熔接树脂层的物理性能对电池的性能影响很大。
以往，复合膜的热熔接树脂层在热封后具有较高的初期热封性能，但部分 复合膜热封性能可在高温(80-100℃)时降低，电池元件可通过热开封及时泄 压，不易发生爆炸，安全性较高，但此种复合膜结构的铝箔与热熔接树脂层间 剥离强度的耐电解液性能不足，影响密封性能。造成此种现象的原因通常发生 在含有主要由酸改性聚烯烃与异氰酸酯或环氧固化剂反应形成的内热粘接树 脂层的干式层压方式形成的层叠体中。因此，由干式层压方式制备的中间金 属层、热粘接树脂层和热熔接树脂层在长时间接触电解液的过程中，剥离强度 降低(即为耐电解液性低)，会在一定程度上造成电池的密封性能变差。而另 一方面，在使用加热熔融的酸改性树脂，通过挤出粘接方式形成的多层结构中， 虽然剩余部分的复合膜结构的中间金属层与热粘接树脂层间剥离强度的耐电 解液性能较强，但其高温(120℃)的热封性能仍然较高，电池元件无法在120℃ 以下温度内通过热开封及时泄压，易发生爆炸，因此安全性较低。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，用于解决如何制备既拥有干式 层压方式的低温开封高安全性又具有热熔融挤出方式的长期耐电解液性，性 能优异的外包装材料的问题，为达前述目的，本发明通过以下的技术手段实现：
本发明提供一种包装材料，其包括：一金属层；一第一树脂层，设置于所 述金属层上，其包含一第一组份；一第二树脂层，设置于所述第一树脂层上， 其包含一第二组分，其特征在于，所述第一组分之结晶度介于10％-30％，其重 均分子量介于15万-22万，所述第二组分之结晶度在10％以下，其重均分子 量介于22万-26万。
如上所述之包装材料，所述第一组分包括30质量％-50质量％之惰性聚合 物、50质量％-70质量％之弹性体树脂；所述第二组分包括至少70质量％之惰 性聚合物、30质量％以下之弹性体树脂。
如上所述之包装材料，所述惰性聚合物包含改性聚烯烃树脂、聚乙烯、丙 烯、丁烯中的一种或多种。
如上所述之包装材料，所述改性聚烯烃树脂包括马来酸酐、甲基丙烯酸、 丙烯酸或衣康酸酐改性之聚烯烃树脂中的任意一种。
如上所述之包装材料，所述改性聚烯烃树脂之改性度为1质量％-15质量％。
如上所述之包装材料，所述改性聚烯烃树脂之改性度为3质量％-12质量％。
如上所述之包装材料，所述弹性体树脂包括结晶性弹性体树脂、非结晶性 弹性体树脂的一种或其组合；所述结晶性弹性体树脂与所述非结晶性弹性体 树脂之质量比例为0:10-10:0。
如上所述之包装材料，所述非结晶性弹性体树脂之玻璃化温度Tg介于在 -24℃至-9℃，其重均分子量介于10万-15万。
如上所述之包装材料，所述结晶性弹性体树脂之熔点介于50℃-180℃， 其重均分子量介于10万-15万。
如上所述之包装材料，所述弹性体树脂之密度介于0.87-0.92g/cm3。
如上所述之包装材料，所述第一树脂层或所述第二树脂层为2层或2层 以上结构。
如上所述之包装材料，所述第一树脂层与所述第二树脂层之总厚度介于 25μm-120μm，所述第一树脂层与所述第二树脂层之厚度比为1:11-11:1。
如上所述之包装材料，所述弹性体树脂包括无规丙烯-乙烯系弹性体树脂、 嵌段聚丙烯-乙烯系弹性体树脂、乙烯-丙烯系弹性体树脂、乙烯-丁烯弹性体 树脂、乙烯-辛烯弹性体树脂中一种或一种以上。
如上所述之包装材料，其进一步包括：一第一基材层，设置于所述金属层 相对于所述第一树脂层之表面侧上。
如上所述之包装材料，其进一步包括：一第一耐腐蚀层，设置于所述金属 层与所述第一树脂层之间；及一第二耐腐蚀层，设置于所述金属层与所述第一 基材层之间。
本发明之另一目的系提供一种用于电池的外包装材料，其包括如前所述 之包装材料。
本发明之又一目的系提供一种电池，其包括：包装基材，系如前所述之外 包装材料；电池液，设置于所述包装基材中；及电池极组，其包含正、负极极 组，设置于所述电池液中。
附图说明
图1为本发明之包装材料层迭结构示例图。
具体实施方式
以下各实施例的说明是参考附加的图式，用以例示本申请可用以实施的 特定实施例。本申请所提到的方向用语，例如「上」、「下」、「前」、「后」、 「左」、「右」、「内」、「外」、「侧面」等，仅是参考附加图式的方向。 因此，使用的方向用语是用以说明及理解本申请，而非用以限制本申请。
附图和说明被认为在本质上是示出性的，而不是限制性的。在图中，结构 相似的单元是以相同标号表示。另外，为了理解和便于描述，附图中示出的每 个组件的尺寸和厚度是任意示出的，但是本申请不限于此。
在附图中，为了清晰起见，夸大了层、膜、区域等的厚度。在附图中，为 了理解和便于描述，夸大了一些层和区域的厚度。将理解的是，当例如层、膜、 区域或基底的组件被称作“在”另一组件“上”时，所述组件可以直接在所 述另一组件上，或者也可以存在中间组件。
另外，在说明书中，除非明确地描述为相反的，否则词语“包括”将被理 解为意指包括所述组件，但是不排除任何其它组件。此外，在说明书中， “在......上”意指位于目标组件上方或者下方，而不意指必须位于基于重 力方向的顶部上。
为更进一步阐述本申请为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效， 以下结合附图及具体的实施例，对依据本申请提出的一种包装材料及其应用， 其具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如下文。
请参阅图1，系本发明所提供之包装材料10层迭结构图；所述包装材料 10包括：一金属层1；一第一树脂层2，设置于所述金属层1上，其包含一第 一组份；一第二树脂层3，设置于所述第一树脂层2上，其包含一第二组分， 其特征在于，所述第一组分之结晶度介于10％-30％，其重均分子量介于15万 -22万，所述第二组分之结晶度在10％以下，其重均分子量介于22万-26万。
具体地，在第一树脂层2中，当结晶性超过30％时，结晶性惰性聚合物成 分增多，引发有序性较高的结晶区域增多，促使晶区互相连接形成贯穿所述包 装材料的连续相，连续相区域中的分子链排列趋于紧密，增大了链间结合强度； 尽管在结晶性大于30％的条件下，热封性能得以获得充分的保证，然而在环境 升温的状态下，由于较大的热封装强度会造成后端应用无法及时开封泄压，降 低其安全性。
另一方面，在成型过程中第一树脂层2内部容易产生细微裂纹，这是由 于过高的结晶度造成第一树脂层2内部软性降低而增大成型应力所导致，较 为显着的表征为成型白化问题；是以，将所述第一树脂层2的结晶度控制在 10％-30％之间。
在第二树脂层3中，当结晶性超过10％时，随着结晶度的增加，同样的原 因，由于结晶区域晶胞排列的有序性，成型时应力易使热熔接层内部产生细微 裂纹。由于内容物电解液较强的渗透性，内部裂纹的存在会加速电解液的渗 透速度，进而使电池包装材料的绝缘性变差，降低电池的使用寿命。因此，在 第二树脂层3中应控制树脂结晶度在10％以下。
在树脂层中重均分子量过高时，树脂高分子链把各个主链与由链折叠而 成的结晶区过度连接，提高结晶区内及区间的结合强度，同时加上长链的缠结 作用，导致树脂层内部或树脂层之间结合强度过大；另外，过高的重均分子量 也导致在成型过程中树脂层内部容易因柔软性降低和成型应力增大而引起的 细微裂纹，进而导致所述包装材料的成型白化问题。此外，当分子量增大到一 定数值后，所形成的高聚物熔体、粘度会剧烈升高，降低熔融状态下的树脂流 动性，并不利于加工成型；然而，树脂层中仍需保证有一定含量的惰性聚合物， 才可使树脂层具备足够的耐热性能，即使在较高温度环境下，也能保证热封部 位具有足够的热封强度，在高温条件下不易发生开封而发生电解液的漏液问 题；是以，所述第一树脂层2优选重均分子量介于15万-22万之间，所述第 二树脂层3优选重均分子量介于22万-26万之间。
作为实例，所述第一组分包括30质量％-50质量％之惰性聚合物、50质 量％-70质量％之弹性体树脂；所述第二组分包括至少70质量％之惰性聚合物、 30质量％以下之弹性体树脂。
具体而言，在所述第一组分中，当惰性聚合物含量高于50质量％时，由惰 性聚合物所形成的结晶区域增多，使得结晶区内的分子结合度增强，从而提高 所述第一树脂层2与所述第二树脂层3之间的结合强度，不利于后端应用的 热开封泄压；另一方面，当惰性聚合物含量过高时，也容易导致在成型过程中 第一树脂层内部容易产生因柔软性降低和成型应力增大引起的细微裂纹的产 生，进而表现出的该包装材料的成型白化问题；是以，优选地，所述第一组份 之惰性聚合物含量在30质量％-50质量％之间，所述惰性聚合物进一步优选改 性聚烯烃树脂、聚乙烯、丙烯、丁烯中的一种或多种。
在所述第二组分中，当具有相对高分子量的惰性聚合物含量过低时，所述 第二树脂层3中所含有的低分子会溶解到电解液中，对电解液造成污染，并 降低在正常使用温度下热封部位的封装强度，造成电池包装材料的绝缘性变 差，降低电池的使用寿命；是以，优选地，所述第二组分之惰性聚合物含量在 70质量％以上，所述惰性聚合物进一步优选改性聚烯烃树脂、聚乙烯、丙烯、 丁烯中的一种或多种。
作为实例，所述弹性体树脂包括结晶性弹性体树脂、非结晶性弹性体树脂 的一种或其组合；优选地，所述结晶性弹性体树脂与所述非结晶性弹性体树脂 之质量比例为0:10-10:0。
作为实例，所述弹性体树脂包括无规丙烯-乙烯系弹性体树脂、嵌段聚丙 烯-乙烯系弹性体树脂、乙烯-丙烯系弹性体树脂、乙烯-丁烯弹性体树脂、乙 烯-辛烯弹性体树脂中一种或一种以上。
具体而言，为了降低树脂层的结晶度，可以加入一定量的低结晶度弹性体 材料，例如结晶性弹性体树脂，其对成型白化有显着的抑制效果；弹性体材料 需要按照一定的添加量进行添加，若添加量过多，当封装物为电解液时，由于 电解液的高渗透性与对低分子有机成分的高溶解性，树脂层中所添加的弹性 体往往会溶解到电解液中，对其造成污染，同时降低了热封材料的强度，最终 亦将缩短电池的使用寿命。
另一方面，只有保证一定的结晶性弹性体树脂的含量才可以使该树脂层 满足晶区内与晶区外分子链间的具有充分的结合强度，进而使树脂层具有足 够的耐热性能；作为改善树脂层结晶度所使用的弹性体树脂成分，当其中非结 晶性弹性体的玻璃化温度(Tg)过低时，在添加后容易造成树脂层的耐热性能 下降，造成热封强度与剥离强度降低，进而降低高温环境下的使用安全性，而 在Tg过高时，又会造成室温状态下聚合物高分子链间的热运动性下降，具体 表现为包装材料的柔软度降低，容易导致树脂层的成型白化问题；是以，优选 地，所述非结晶性弹性体树脂之Tg优选在-24℃至-9℃之间
再一方面，结晶性弹性体重均分子量同样对于高温环境下的热开封性能 造成影响，当结晶性弹性体重均分子量大于15万时，高分子链过度连接由各 主链折叠而成的结晶区，提高了结晶区内、区间的结合强度，导致树脂层内部 及树脂层间结合强度过大，另外也导致在成型过程中树脂层内部由于柔软性 降低及过大的成型应力而造成细微裂纹，进而产生成型白化问题；另一方面， 过大的分子量所形成的高分子聚合物熔体粘度升高、流动性变差，不利于后端 产品加工成型；当结晶性弹性体重均分子量小于10万时，并无法保证足够的 缠结程度以及晶区之间的连接度，将显着地降低树脂层的耐热性能，在较高温 度环境下便无法确保热封部位具有足够的热封强度，进而发生电解液的漏液 问题；是以，优选地，所述结晶性弹性体重均分子量介于10万-15万之间。
弹性体树脂的密度同样对于树脂层的耐热性能与热封性能具有显着影响， 当所述弹性体树脂密度过低，其对应的熔点亦低，造成树脂层耐热性能不良； 当所述弹性体树脂密度过高时，其对应的结晶度较高，相当于惰性聚合物含量 过高时，由于结晶区内部的分子结合强度较大、结晶区域增多，使得树脂层内 部或树脂层间的结合强度升高，降低其热开封性能、安全性，也容易导致成型 白化问题；是以，优选地，所述弹性体树脂密度介于0.87-0.92g/cm3。
作为实例，所述改性聚烯烃树脂包括马来酸酐、甲基丙烯酸、丙烯酸或衣 康酸酐改性之聚烯烃树脂中的任意一种。
所述改性聚烯烃树脂之熔点亦对于所述包装材料之剥离强度及热封性能 具有显着的影响；具体而言，当改性聚烯烃树脂熔点过低时，造成树脂流动性 变高，使得后端加压热封时，包装材料的厚度严重变薄，且金属层与树脂层的 附着强度会降低，造成密封性下降；当改性聚烯烃树脂熔点过高时，加压热封 时树脂流动性相对降低，虽然提高了所述包装材料的耐热性能，但树脂层与金 属层复合时，热收缩量增多而导致内部应力增加，树脂层与金属层的附着能力 会下降；因此，在长期保管过程中，树脂层有可能发生与金属层剥离的情况， 且由于热封时的加热，会进一步发生热收缩，树脂层与金属层的粘附力更进一步下降，密封强度变低，严重影响密封性能；是以，所述改性聚烯烃树脂优选 熔点介于135℃-165℃。
另一方面，所述改性聚烯烃树脂的熔融指数MFR(Melt Flow Rate)亦对 于树脂层热熔融后挤出成膜的稳定性有所影响；当改性聚烯烃树脂MFR(230℃) 过低时，热熔融后挤出到金属层上复合时，挤出成膜性容易出现不稳定；当改 性聚烯烃树脂MFR(230℃)过高时，会造成加热时树脂流动性变高，在加压热 封时包装材料厚度严重变薄，从而造成金属层与树脂层的附着强度变低，导致 密封性问题；是以，所述改性聚烯烃树脂优选MFR(230℃)介于3-10g/10min。
所述改性聚烯烃树脂之改性度对于稳定树脂层与金属层的粘着度亦有所 贡献，当树脂层的改性度小于1质量％时，会造成树脂层与金属层的粘接性不 稳定，若树脂层的改性度大于15质量％时，在包装材料的物性方面虽不造成 影响，但会导致生产价格上涨；是以，所述改性聚烯烃树脂之改性度优选1质 量％-15质量％，更优选3质量％-12质量％。
作为实例，所述改性聚烯烃树脂之改性度为1质量％-15质量％。
作为实例，所述改性聚烯烃树脂之改性度为3质量％-12质量％。
进一步地，所述第二树脂层3优选熔点介于120-162℃，更优选介于130- 162℃；当所述第二树脂层3熔点小于120℃时，加热时流动性高，加压热封 时厚度变薄，造成第二树脂层与金属层的附着力下降；此外，加压热封时，电 池内部被挤压部分的树脂会流向未受挤压的边缘部分，最终造成电池在膨胀 收缩和弯曲加工的外力下造成裂缝，后端电池封装后电解液可能通过裂缝渗 透至金属层，将造成第二树脂层3的绝缘电阻下降，进而发生漏电，缩短电池 寿命会；当所述第二树脂层3熔点大于162℃时，所述第二树脂层3之结晶性提高，导致加压热封时流动性相对变低，形成了硬而脆的树脂层，容易龟裂， 后端应用得不到长期稳定的密封性
进一步地，所述第二树脂层3优选MFR(230℃)介于2-15g/10min，更优 选MFR(230℃)介于3-12g/10min；当第二树脂层的MFR(230℃)低于2g/10min 时，加压热封时树脂流动性低，很难获得稳定的密封性，当树脂的MFR(230℃) 超过15g/10min时，加压热封时树脂流动性太高，造成树脂层厚度变薄，密封 性同样难以稳定。
作为实例，请继续参阅图1，所述包装材料10进一步包括一第一基材层 4，设置于所述金属层相对于所述第一树脂层之表面侧上。
作为一较佳实例，请参阅图1，所述包装材料10进一步包括一第一耐腐 蚀层5，设置于所述金属层1与所述第一树脂层2之间；及一第二耐腐蚀层 6，设置于所述金属层1与所述第一基材层4之间。
作为实例，所述第一树脂层或所述第二树脂层为2层或2层以上结构。
作为实例，所述第一树脂层与所述第二树脂层之总厚度介于25μm- 120μm；具体而言，当所述第一树脂层2与所述第二树脂层3的二者总厚度 不足25μm时，由于厚度不足以充分覆盖热密封装置等机械加工尺寸等条件 的偏差，因此难以获得均匀的热熔接部分以及稳定的密封性；另外，当二者总 厚度变薄，电池的膨胀收缩和弯曲加工等外力容易引起包装材料裂缝，电解液 渗透到金属层的机率提高，造成树脂层的绝缘电阻下降而发生漏电现象；当二 者总厚度超过120μm时，水蒸气透过量会增多，造成电池内部水分增多，进 一步与电解液反应产生气体而发生膨胀、破裂、漏液等危险；此外，当过量氟 化氢腐蚀第一防腐蚀层5，从而导致金属层1与第二树脂层3的附着强度下 降，亦会造成电解液漏液等问题；是以，所述第一树脂层或所述第二树脂层优 选由一层或多层树脂膜组成，其总厚度优选25-120μm，更优选25-80μm。
进一步地，当所述第二树脂层3为多层时，其进一步包括一内树脂层31、 一外树脂层32，所述内树脂层31系所述第二树脂层3与所述金属层1接触之 一侧，所述外树脂层32系所述第二树脂层3远离所述金属层1之一侧；所述 外树脂层32优选厚度为至少2μm，其熔点介于130-152℃。
作为实例，所述第一树脂层2与所述第二树脂层3之厚度比为1:11-11:1； 具体地，所述第一树脂层2与所述第二树脂层3之厚度比小于1:11时，所述 第一树脂层2厚度过薄，再成膜过程中的正常机械振动即会引起膜厚的剧烈 变动，且其内聚强度过低，从而引起包装材料的热封强度或稳定性过低，进而 影响封装性能；当厚度比高于11:1时，由于第一树脂层2之树脂成本高，且 在达到一定厚度以上，继续增加的厚度对于封装性能并无明显改善效果，且由 于所述第一树脂层2具有相对较高的结晶度，过厚容易在成型过程中积累更多细微裂纹而导致白化问题。
作为实例，所述金属层1包含铝合金箔，所述铝合金箔含有Fe、Si、Sb、 Cu，并进行了退火处理而得。具体来说，提高Cu的含量对成型有好处，却增 加腐蚀的风险，通过设置内、外耐腐蚀层可以有效防止发生腐蚀，但以往在添 加合金成分后，会导致铝合金箔表面析出合金，进而影响轧制油的挥发，如果 铝合金箔表面轧制油没有挥发干净，即在铝合金箔表面洁净度低的情况下，会 影响内、外耐腐蚀层的效果，导致剥离力低下，所以将合金成分控制在一定的 范围内，既可提高铝合金箔的成型性，又不会析出合金成分影响后续涂布的目 的。
通过合金成分的调整及使合金的比率在一定范围内，除了能够抑制合金 从铝合金箔中析出外，在轧制时的退火工序中，亦能使温度和时间条件的管理 变得容易。
优选的，所述铝合金箔成分中的Fe含量为1.7质量％以下；Si含量为0.1 质量％以下，优选为0.05质量％以下；Sb含量为0.06质量％以下，优选为0.05 质量％以下；Cu含量为0.003质量％-0.65质量％，优选为0.01质量％以上；进 一步优选地，当Fe的含量为1质量％时，Si的含量为0.09质量％以下，更优 选为0.07质量％以下，Cu的含量为0.5质量％以下。
进一步地，当铝合金箔中Si的含量大于0.1质量％时，结晶粒径变大， 粒径尺寸偏差大，拉伸强度降低导致较差的成型性；当铝合金箔中Sb的含量 超过0.06质量％时，拉伸强度及拉伸率趋于稳定，然而对于成型性无明显积 极作用，且Sb含量过高将造成成品毒性增加，影响了后端实用性；当铝合金 箔中Fe的含量超过1.7质量％时，多余的Fe因无法与Si或Al形成化合物而 析出，使铝合金箔拉伸强度降低，成型性变差，且Fe过量易导致腐蚀变色， 影响包装材料的耐电解液性；当铝合金箔中Cu的含量超过0.65质量％且Fe 的含量为1质量％时Cu的含量超过0.5质量％时，铝合金箔易发生腐蚀，影响 包装材料的耐电解液性。
本发明之另一目的系提供一种用于电池的外包装材料，其包括如前所述 之包装材料。
本发明之又一目的系提供一种电池，其包括：包装基材，系如前所述之外 包装材料；电池液，设置于所述包装基材中；及电池极组，其包含正、负极极 组，设置于所述电池液中。
包装材料的物性测试方式
结晶度测试
结晶度测试系参考JY/T 0587-2020多晶体X射线衍射方法通则；
(1)测试条件：
电压：40kV
电流：40Ma
扫描时间：0.3s
扫描步长：0.01
发散狭缝：0.6mm
样品台：旋转透射样品台
测试模式：反射模式
(2)样品制备：将测试所用样品放在制样台平面上，测试的薄膜厚度应 大于20nm，使用导电胶对样品进行固定，使样品表面尽可能的平整，将样品 架从制样台平面上拿起，放入仪器测试。
重均分子量Mw测试
使用高温GPC对高分子树脂的重均分子量Mw进行测试；
(1)测试条件：
测试温度：150℃
流动相：三氯苯(TCB)
标准品：聚苯乙烯(PS)
样品体系：聚烯烃类样品
常见样品PP和PE
测试样品量：5mg
仪器型号：PL-GPC 220
色谱柱型号：PLgel MIXED-B LS 300x7.5mm
检测器：示差折光检测器
(2)样品制备：将样品完全溶解在三氯苯中，用0.22um的有机滤膜过 滤后直接上机测试，直接读取重均分子量Mw的测试值。
以下列举实施例1-8及比较例1-5用以示例性的说明本发明所提供之包 装材料其热封性能与剥离强度；具体而言，系对于第一树脂层与第二树脂层其 层间的剥离强度。
初始剥离强度
制备直条状包装材料样条，样条尺寸100*15mm，25℃室温下使用拉伸试 验元件进行金属层1和第一树脂层2间剥离测试，将已剥离开的第一树脂层、 第二树脂层薄膜放在伸缩试验元件的上夹板中，金属层放在下夹板中，然后在 伸缩速度为50mm/min的情况下，进行剥离面呈180°的T型剥离，开始测定 中间金属层和内热粘接树脂层之间的剥离强度，剥离强度的读取方式为使第 一树脂层、第二树脂层及金属层的移动距离在50mm，选取移动距离10mm到 40mm之间的剥离强度的平均值，5个/组进行平行测试。
耐加水电解液剥离强度测试
制备直条状包装材料样条，样条尺寸100*15mm，自端部将金属层与第一 树脂层间剥离一小段后，将样条完全浸泡在含有1mol/L LiPF6的DMC:DEC:EC 为1:1:1的溶剂中，再添加占电解液总质量1000ppm的纯水；于85℃的温度 下浸泡7天后取出，水洗15min，水分不擦干，在预先剥离的金属层与第一树 脂层间残余部分水分的状态下，从预先剥离的位置处，按照成品的初始剥离强 度测试方法开始测量金属层与第一树脂层间的剥离强度。
耐高温剥离强度测试
制备直条状包装材料样条，样条尺寸100*15mm，自端部将金属层与第一 树脂层间剥离一小段后，使用配备有高温烘箱的拉伸试验元件进行金属层和 第一树脂层间剥离测试，将已剥离开的第一树脂层、第二树脂层薄膜放在伸缩 试验元件的上夹板中，金属层放在下夹板中，将高温烘箱设置80℃后箱门关 闭，静置至烘箱内温度升温至80℃后保温120秒后，按照成品的初始剥离强 度测试方法开始测量金属层与第一树脂层间的剥离强度。
初期热封强度测试
具体的，是第二树脂层两两相对热封后的热封强度。
制备包装材料成76*200mm的样片，按长边中线对折样片后，使第二树脂 层两两相对，在距离对折线约10mm位置平行热封；上下封刀温度190℃，热 封时长3秒，面压1MPa，封刀宽度均为7.0mm；在样片中裁切15mm宽的样条 3个，裁切线与热封线垂直；于25℃室温下，使用拉伸试验元件进行裁切样条 热封部位的热封强度测试，将裁切后样条中未热封部分分别放入上下夹板中 夹紧，接着在伸缩速度为300mm/min的情况下，进行热封面呈180°的T型剥 离，并开始测定第二树脂层之间的热封强度，热封强度的读取方式为热封部从 开始剥离至完全剥离开的行程内的最大值，并进行3个/组进行平行测试。
高温热封强度测试
制备包装材料成76*200mm的样片，按长边中线对折后，使第二树脂层两 两相对，在距离对折线约10mm位置平行热封；上下封刀温度190℃，热封时 长3s，面压1MPa，封刀宽度均为7.0mm；在样片中裁切15mm宽的样条1个， 裁切线与热封线垂直；使用配备有高温烘箱的拉伸试验元件进行裁切样条热 封部位的热封强度测试，将裁切后样条中未热封部分分别放入上下夹板中夹 紧，将高温烘箱设置80℃后箱门关闭，静置至烘箱内温度升温至80℃后再保 温120秒，按照成品的初始热封强度测试方法开始测量第二树脂层两两相对 热封部的热封强度。
热开封安全性测试
以所述包装材料制备成宽度为15mm之样片，并在环境温度为25或80℃ 的条件下进行测试，剥离部位发生的破坏方式为第一树脂层与第二树脂层层 间分离、第一树脂层内聚分离或第二树脂层内聚分离，发生破坏后，金属层上 附着有第一树脂层之全部或部分、或第一树脂层之全部与第二树脂层部分；于 此示例中，在环境温度为25℃时，剥离强度可达到10N/15mm以上；在环境温 度为80℃时，剥离强度可达到3N/15mm以上。
所述包装材料以所述第一基材层侧位于外侧的方式，以深度5mm、纵长 35mm×横长55mm的坑位尺寸，坑位四周压合部位为10mm宽度的规定尺寸进 行成型后，于成型坑位中注入电解液；于此示例中，电解液以碳酸乙烯酯(EC): 碳酸二乙酯(DEC):碳酸二甲酯(DMC)＝1:1:1配比制备溶剂，并溶解1mol/L 之LiPF6配制而得。
接着，在坑位四周贴合部位为10mm宽度的部位内，在距离成型坑位四周 向外1mm的位置，以宽幅7mm的热封封头，在190℃、1.0MPa、3.0秒的热封 条件下，使其与另外一包装材料之第二树脂层两两相对进行热封形成样品包。
接着，从25℃以10℃/min的速度升温，使内部电解液随温度升高逐渐气 化，样品包内压逐渐升高，在大于热封部位的热封强度后使封装部位开封；由 于同样成分的电解液在不同温度下气化程度不同导致内压不同，温度越高其 内压越大，因此记录热封部位开封时的温度可比较不同样品的热开封安全性。
表1
Figure BDA0003463927910000171
测试结果
请参阅表1，系汇整实施例1-8与比较例1-5在上述测试中树脂层之制备 条件；实施例1-8当中，第一树脂层之结晶度落在11.8-27.4％、重均分子量164879-213125、聚丙烯含量35.7-41.4质量％；第二树脂层结晶度介于3.6- 5.4％、重均分子量介于226458-257489、聚丙烯含量87.5-91.3％；在比较例1- 3之中，第一树脂层结晶度45.1％、重均分子量244518、聚丙烯含量59.3- 62.7％；第二树脂层结晶度3.6-5.2％、重均分子量226458-257489、聚丙烯含 量87.5-91.3％；比较例4中，第一树脂层结晶度2.3％、重均分子量238795、 聚丙烯含量42.6质量％；第二树脂层结晶度3.6-8％、重均分子量246874-253567、聚丙烯含量81.6-83.2％；比较例5中，第一树脂层结晶度5.4％、 重均分子量223260、聚丙烯含量87质量％；第二树脂层结晶度11.8％、重均分 子量183509、聚丙烯含量81.6-41.4％。
表2
Figure BDA0003463927910000181
再请参阅表2，系汇整实施例1-8与比较例1-5在上述测试中各项测试之 结果；由表2可见，实施例1-8之热封强度在80℃下维持率低于30.9％、注 液开封温度介于103.3-115.2℃、耐液剥离强度维持率在70％以上、高温剥离 强度维持率在36.9-45.3％；比较例1-3其热封强度在80℃下维持率达67.2- 79.8％、注液开封温度介于138-142℃、耐液剥离强度维持率在70％以上、高温 剥离强度维持率在41.6-44.7％；明显地，与实施例1-8比对，可以看到在第 一树脂层的结晶度高于30％时，虽然耐液、耐高温剥离强度维持率与实施例1- 8相当，但热开封温度显着的由103.3-115.2℃上升至138-142℃，降低了高 温泄压的安全性；相较于实施例1-8，比较例4之第一树脂层结晶度远低于 10％，虽然注液开封温度仅95℃，对于提升热开封性能具有潜在贡献，但却显 着的影响了包装材料的耐剥离强度，耐液剥离强度、耐高温剥离强度维持率分 别下降至15.4％、13.5％；再者，虽然相较于实施例1-8，比较例5之热封强度 维持率仅维持在26.7％，且注液开封温度维持在107.2℃，其热开封性能相当， 然其耐液剥离强度、耐高温剥离强度维持率分别下降至58.2％、24.7％，难以维持相当于实施例1-8所达到的技术效果。再者，实施例中开封位置都位于 第一树脂层与第二树脂层层间，因此，开封时能泄压排气但不会造成电解液泄 露。
综合前述测试结果当可以理解到，当第一树脂层与第二树脂层厚度均在 20μm以上、环境温度25℃时，初始热封强度可达到60N/15mm以上；相同测 试条件下，环境温度为80℃时，高温热封强度降至50N/15mm以下，热封强度 维持率下降至40％，确保了高温环境中包装材料的热开封性能；此外，初期剥 离强度至少10N/15mm，浸泡电解液后剥离强度介于7-10N/15mm之间，其耐液 剥离强度维持率均达到70％以上；此外，耐高温剥离强度维持率至少达40％。
综上所述，本发明所提供的包装材料可达到以下数个技术优点：
1.本发明所提供的包装材料在高温环境，热封强度可降至40％以下，其保 证了包装材料作为电池包装材料在高温环境下具有能实现从热封部位稳定开 封所需的强度，达到及时泄压进而提升电池的热开封安全性。
2.本发明所提供的包装材料具有优异的层间剥离强度，避免了在电池的 使用过程中，由于使用环境与使用方式的不同，所面临应力骤增的风险，例如 掉落冲击、振动冲击等外部应力的骤增，与电池内部气体产生等引起的内部应 力骤增，避免因层间剥离导致的密封性能降低使内容物电解液溢出，以提高使 用的安全性能。
3.本发明所提供的包装材料在高温环境下浸泡电解液后，仍保留至少50％ 以上之剥离强度，降低了金属层与第二树脂层之间发生层间剥离的风险，可满 足后端应用中，电池在高温环境下使用或保存的耐久性需求。
以上所述，“作为实例”及“作为较佳实例”等用语被重复地使用；所述 用语并非指涉相同之实施例，但也可以是指相同的实施例；其中“包含”、 “具有”及“包括”等用词是同义词，除非其前后文意显示出其它意思。
以上所述，仅是本申请的实施例，并非对本申请作任何形式上的限制，虽 然本申请已以具体的实施例揭露如上，然而并非用以限定本申请，任何熟悉本 专业的技术人员，在不脱离本申请技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术 内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本申请技 术方案的内容，依据本申请的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等 同变化与修饰，均仍属于本申请技术方案的范围内。

Claims (14)

1.一种包装材料，其包括：
一金属层；
一第一树脂层，设置于所述金属层上，其包含一第一组份；
一第二树脂层，设置于所述第一树脂层上，其包含一第二组分，其特征在于，所述第一组分之结晶度介于10％-30％，其重均分子量介于15万-22万，所述第二组分之结晶度在10％以下，其重均分子量介于22万-26万。
2.如权利要求1所述之包装材料，其特征在于，所述第一组分包括30质量％-50质量％之惰性聚合物、50质量％-70质量％之弹性体树脂；所述第二组分包括至少70质量％之惰性聚合物、30质量％以下之弹性体树脂。
3.如权利要求2所述之包装材料，其特征在于，所述惰性聚合物包含改性聚烯烃树脂、聚乙烯、丙烯、丁烯中的一种或多种。
4.如权利要求3所述之包装材料，其特征在于，所述改性聚烯烃树脂包括马来酸酐、甲基丙烯酸、丙烯酸或衣康酸酐改性之聚烯烃树脂中的任意一种。
5.如权利要求2所述之包装材料，其特征在于，所述弹性体树脂包括结晶性弹性体树脂、非结晶性弹性体树脂的一种或其组合。
6.如权利要求5所述之包装材料，其特征在于，所述结晶性弹性体树脂与所述非结晶性弹性体树脂之质量比例为0:10-10:0。
7.如权利要求5所述之包装材料，其特征在于，所述非结晶性弹性体树脂之玻璃化温度Tg介于在-24℃至-9℃，其重均分子量介于10万-15万。
8.如权利要求5所述之包装材料，其特征在于，所述结晶性弹性体树脂之熔点介于50℃-180℃，其重均分子量介于10万-15万。
9.如权利要求5所述之包装材料，其特征在于，所述弹性体树脂之密度介于0.87-0.92g/cm3。
10.如权利要求5所述之包装材料，其特征在于，所述弹性体树脂包括无规丙烯-乙烯系弹性体树脂、嵌段聚丙烯-乙烯系弹性体树脂、乙烯-丙烯系弹性体树脂、乙烯-丁烯弹性体树脂、乙烯-辛烯弹性体树脂中一种或一种以上。
11.如权利要求1-10任一项所述之包装材料，其特征在于，所述第一树脂层或所述第二树脂层为2层或2层以上结构。
12.如权利要求11所述之包装材料，其特征在于，所述第一树脂层与所述第二树脂层之总厚度介于25μm-120μm，所述第一树脂层与所述第二树脂层之厚度比为1:11-11:1。
13.如权利要求11所述之包装材料，其进一步包括：
一第一基材层，设置于所述金属层相对于所述第一树脂层之表面侧上。
14.如权利要求13所述之包装材料，其进一步包括：
一第一耐腐蚀层，设置于所述金属层与所述第一树脂层之间；及
一第二耐腐蚀层，设置于所述金属层与所述第一基材层之间。
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