CN115377571A - 锂电池包装膜及锂电池 - Google Patents

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Abstract

本申请涉及电池技术领域，具体涉及锂电池包装膜及锂电池。该锂电池包装膜由内至外依次包括热塑性高分子内层和阻隔层；阻隔层为镀膜层和/或PCTFE层，镀膜层为非金属镀膜层、金属氧化物镀膜层或非金属氧化物镀膜层。该锂电池包装膜为无铝层包装膜，可有效隔离水分，解决现有技术中的锂离子电池铝塑膜的包装袋存在的易腐蚀问题。

Description

锂电池包装膜及锂电池
技术领域
本申请涉及电池技术领域，具体涉及锂电池包装膜及锂电池。
背景技术
软包锂离子电池包装膜通常采用铝塑包装膜，该包装膜主要由尼龙/铝箔/PP三层结构组成，其中尼龙主要起到耐磨，缓冲的作用；铝箔主要是易成型，隔离水分的作用；PP可以耐电解液的长期腐蚀；三层结构共同保证电池的长久密封性能。但随着电池能量密度要求不断增加，铝塑包装膜趋于更薄化，铝箔不断减薄，在电池冲型、折边、搬运等过程中易出现铝箔针眼、破损问题，导致水汽进入，进而造成包装膜腐蚀，电池鼓胀漏液。
电池用铝塑包装膜中铝箔存在的最主要的目的是对外界水汽进行阻隔(水汽透过系数一般为：0.2-0.5g/m2.day)，防止水汽会对锂电池电解液及活性材料造成损害导致胀气和循环性能严重下降。目前无铝层/无金属层的包装膜已经在食品、医药等领域得到广泛应用，但应用在这些领域的包装材料水汽透过系数比铝塑包装膜高出1-1.5倍左右，达到1-3g/m2.day，达不到锂电池要求的水汽透过率标准；而高端医药及OLED领域所用无铝包装膜的水汽阻隔标准又过高(为10-5g/m2.day至10-4g/m2.day的数量级)，市场上尚没有可以直接应用于锂电池的商品化的无铝层包装膜。另外为了控制锂电池的包装成本，已有的专利中无铝层包装技术也很难直接应用于锂电池，比如专利CN201710402598.0描述使用多层共挤方法制造的交替层状生物降解高分子阻隔材料会带来工艺复杂和成本上升。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了锂电池包装膜及锂电池。该锂电池包装膜为无铝层包装膜，可有效隔离水分，避免出现铝层破损造成的腐蚀。
为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：
本发明提供了一种锂电池包装膜，锂电池包装膜由内至外依次包括热塑性高分子内层和阻隔层；
阻隔层为镀膜层和/或PCTFE(聚三氟氯乙烯)层，镀膜层为非金属镀膜层、金属氧化物镀膜层或非金属氧化物镀膜层。
本发明通过保留传统铝塑包装膜中的热塑性高分子内层、或热塑性高分子内层和加固外层，采用无铝箔包装膜，可以避免铝箔弯折针眼、破损问题，提高电池能量密度，同时对软包锂电池生产带来最小化的影响，可实现与现有密封工艺、机械强度及包装袋印刷等需求的顺利对接。
热塑性高分子内层主要起到电芯包装时热融合和密封的作用。
作为优选，热塑性高分子内层包括但不限于PP(聚丙烯)膜、PE(聚乙烯)膜、丙烯乙烯共聚物膜、酸改性PP膜、PVDC膜、PP/PVDC复合膜、改性PP/PVDC复合膜中的一种或多种。
优选地，热塑性高分子内层为PP膜或改性PP/PVDC复合膜。
PP即聚丙烯高分子膜，是目前传统铝塑膜的内层膜成分，具有较佳的高温密封性能，搭配同样PP材质的极耳密封胶(SEALANT)，可以几乎无缝对接使用当前的软包装锂电池的密封工艺，以减少工艺研发投入，节省成本。
作为优选，热塑性高分子内层的厚度为10～60μm。
本发明的包装膜用于制备锂电池时，热塑性高分子内层作为内层结构，主要起到电芯包装时热融合和密封的作用。
在本发明第一种实施方式中，阻隔层为镀膜层(不可透气)。
为提高包装膜对水分的阻隔性，在内层材料、其它阻隔材料或外层材料表面上设置镀膜层，采用真空蒸镀技术、EB-PVD技术(电子束物理气相沉积)或PE-CVD(等离子体增强化学气相沉积法)技术形成镀膜层。
作为优选，镀膜层的镀膜材料选自Si、SiOx、Al2O3、MgO、Y2O3、TiO2、Gd2O3中的一种或多种，其中x≤2；
优选地，镀膜层的镀膜材料为SiOx-Al2O3复合物。
作为优选，镀膜层的厚度小于等于5μm。
优选地，镀膜层的厚度为0.01～3μm。
更优选地，镀膜层的厚度为0.02～3μm。
在本发明第二种实施方式中，阻隔层为PCTFE层(可透气)，该实施方式为优选实施方式。
作为优选，PCTFE层的材料为CTFE的均聚物，或者为三氟氯乙烯和含氟单体的共聚物；
优选地，PCTFE层的材料为CTFE的均聚物。
作为优选，含氟单体包括CF3CF＝CH2、CF3CF＝CF2、CF3CH＝CF2、CF3CF＝CFH、顺式-CF3CH＝CFH、反式-CF3CH＝CFH、CF3CH＝CH2中的一种或多种；共聚物中，三氟氯乙烯与含氟单体的重量比为(90～99.9)：(0.1～10)；
作为优选，PCTFE层的厚度为10～60μm。
优选地，PCTFE层的厚度为20～60μm。
更优选地，PCTFE层的厚度为30～60μm。
PCTFE对水汽的阻隔性和厚度相关，厚度为25μm时可基本达到30-40μm铝箔的阻隔水汽的能力；提高厚度可以进一步提升水汽阻隔能力，尤其可适用于人体内的体液环境；但厚度过大也会损失电池的能量密度。
在本发明第三种实施方式中，阻隔层为薄的镀膜层和PCTFE层的复合层(半透气)，该实施方式为优选实施方式。
作为优选，镀膜层设置于热塑性高分子内层和PCTFE层之间。
阻隔层为镀膜层和PCTFE层的复合层时，主要是通过控制PCTFE层的厚度以及镀膜层的厚度来控制对水汽和气体的透过率。二者共存时，镀膜层的厚度取决于包装袋的使用目的，如果使用目的是为了阻挡水汽，不在意气体的透过率，镀膜层的厚度没有特别限制；如果在意气体的透过率，那么镀膜层要非常薄。
作为优选，阻隔层为镀膜层和PCTFE层的复合层时，镀膜层的厚度小于等于30nm。此处的镀膜层将作为可选的方案用来进一步加强PCTFE的阻水性能，及对气体对外释放速率的一个调节手段。比如在人体内湿润的环境下，PCTFE的阻水性能还不足够，需要使用镀膜层进一步的加强补足。但镀膜层的使用会导致O2和CO2的排出速率变慢，因此需要根据锂电池化学体系产气量预估来取得一个平衡值。
在一些实施方式中，锂电池包装膜还包括加固外层，阻隔层设置于热塑性高分子内层和加固外层之间。
在一些实施方式中，阻隔层包括PCTFE层时，加固外层可有可无。
在一些实施方式中，阻隔层仅为镀膜层时，锂电池包装膜优选包括加固外层。但对于小电芯，为了节省成本，即使只使用镀膜层作为阻隔层，该锂电池包装膜也具备足够的机械强度，在此种情况下，锂电池包装膜也可以不设置加固外层。
镀膜层可直接附着在热塑性高分子内层，也可直接附着在加固外层，而后通过胶黏剂与另外一层粘结。
作为优选，加固外层为尼龙膜PA、PET膜、PEN膜、PVDC膜中的一种或多种；
优选地，加固外层为尼龙膜PA。
加固外层的目的是增强包装膜的机械强度，过厚会占据电池的厚度空间而损失能量密度，而过薄会影响整个包装的机械强度，尤其在跌落时会导致最外层龟裂。作为优选，加固外层的厚度小于等于60μm。
优选地，加固外层的厚度为10～50μm。
更优选地，加固外层的厚度为15～30μm。
作为优选，锂电池包装膜还包括生物相容性高分子层，生物相容性高分子层设置于锂电池包装膜的最外层。
作为优选，生物相容性高分子层的膜材料选自聚氨酯、硅橡胶、聚酯纤维、聚乙烯基吡咯烷酮、聚醚醚酮、聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙烯醇、聚乳酸、聚乙烯或生物凝胶中的一种或多种。
生物相容性高分子层用以满足作为生物体可植入式柔性软包装电池的生物相容性要求。
在具体实施方式中，锂电池包装膜中相邻两层(热塑性高分子内层、镀膜层、PCTFE层、加固外层、生物相容性高分子层中的一种或多种)之间还包括胶黏剂层；
如果无可选的镀膜层、加固外层及生物相容性高分子层，在热塑性高分子内层和PCTFE层之间必须使用胶粘剂进行复合粘接。
如果有镀膜层、加固外层或生物相容性高分子层中的一种、两种或三种，除了热塑性高分子内层和镀膜层之间不需要胶粘剂，或者镀膜层和加固外层之间不需要胶粘剂，其它各层间均需要使用粘接剂。
作为优选，胶黏剂层为聚氨酯层、SBS热塑性胶层、丙烯酸酯类胶黏剂层中的一种或多种；
作为优选，胶黏剂层的厚度为1～6μm。
在本发明中，聚氨酯层、SBS热塑性胶层适用于阻隔层、加固外层、生物相容性高分子层之间的粘结，其厚度为1～6μm。
在本发明中，丙烯酸酯类胶黏剂层适用于热塑性高分子内层与阻隔层之间的粘结，其厚度为2～6μm。
本发明还提供了一种锂电池，包括上述锂电池包装膜。
与现有技术相比，本发明具有的有益效果为：
1、本发明的无金属铝层包装膜可以大大提升软包装锂电池的存储和循环使用寿命，避免出现铝层破损造成的腐蚀，针对于人体植入式电池的液体环境具有更加重要的防腐蚀意义；同时具有较强的隔离水分的作用，水气透过系数达到含铝复合膜的标准值范围：0.1～0.9g/m2.day，优选地为0.1～0.5g/m2.day；
2、本发明的无金属铝层柔性包装膜更耐弯折。因为铝层不耐折性导致其很难应用于柔性软包装电池，这对未来人体植入式柔性锂电池尤其不利；本专利的无铝层包装膜的锂电池将可解决这一难题；
3、本发明的无金属铝层柔性包装膜通过真空蒸镀的氧化物层可以将厚度减薄到10-3000nm(即0.01-3μm)，因此可显著提升锂电池的能量密度ED，传统铝塑膜中的铝层厚度约为25-50μm；
4、本发明的无金属铝层柔性包装膜相比现有铝塑膜是一种透明包装材料，可以帮助锂电池研发人员无需解剖电池直接观察变形和产气的状况；另外透明型包装也可为高科技锂电池产品带来一种全新的外观感受；
5、柔性电池是未来人体植入式电池的一个重要需求，但任何胀气及漏液的风险都不可接受；本发明的无金属铝层柔性包装膜，其中PTCFE类包装膜的锂电池可将对人体无害的O2和CO2排出电池，帮助解决这一难题；
6、本发明的无金属铝层柔性包装膜，其中PTCFE类包装膜的锂电池对锂离子电池内部的小分子气体(O2和CO2)可逐渐释放出去，大大降低进一步的胀气变形产生的危害；该包装膜对O2的透过率为85～120mL/m2.day；对CO2的透过率为：200～270mL/m2.day；
7、本发明的无金属铝层柔性包装膜，对于PTCFE类包装膜的锂电池，PCTFE具有优良的化学稳定性、绝缘性、耐候性和机械强度及硬度，因此有机会省去原包装袋的外部尼龙层(约20-40μm厚度)，可显著提升锂电池的能量密度ED。
附图说明
图1为实施方式一柔性包装膜结构示意图；
图2为实施方式二柔性包装膜结构示意图；
图3为实施方式三柔性包装膜结构示意图；
图4为实施方式四、八、九柔性包装膜结构示意图；
图5为实施方式五柔性包装膜结构示意图；
图6为实施方式六柔性包装膜结构示意图；
图7为实施方式七柔性包装膜结构示意图。
附图标记如下：
1：热塑性高分子内层，1-1：PP基材层，1-2：PVDC层；
2：阻隔层，2-1：SiOx-Al2O3镀膜层，2-2：PCTFE层；
3：胶黏剂层，3-1：第一胶黏剂层，3-2：第二胶黏剂层，3-3：
第三胶黏剂层；
4：加固外层；
5：生物相容性高分子层。
具体实施方式
本发明公开了锂电池包装膜及锂电池，本领域技术人员可以借鉴本文内容，适当改进工艺参数实现。特别需要指出的是，所有类似的替换和改动对本领域技术人员来说是显而易见的，它们都被视为包括在本发明。本发明的方法及应用已经通过较佳实施例进行了描述，相关人员明显能在不脱离本发明内容、精神和范围内对本文所述的方法和应用进行改动或适当变更与组合，来实现和应用本发明技术。
水汽透过率测试方法：
测试原理：WPT-301B水蒸气透过率测试仪采用透湿杯称重法测试原理(参考GB/T1037-1988《塑料薄膜和片材透水蒸气性试验方法——杯式法》)，在一定的温度下，使试样的两侧形成一特定的湿度差，水蒸气透过透湿杯中的试样进入干燥的一侧，通过测定透湿杯重量随时间的变化量，从而求出试样的水蒸气透过率等参数。
气体(氧气/二氧化碳)透过率测试方法：
参考国标GB/T 1038-2000《塑料薄膜和薄片气体透过性试验方法压差法》。
压差法原理：即根据压力传感器所测得气体压力的变化情况得到材料的气体渗透性能相关参数，也是通过压力差使气体在试样两侧发生渗透。将试样装夹在设备的测试腔中，使设备的上、下腔分开，上腔中充填测试气体，下腔通过抽真空形成低压环境，上腔的气体通过试样渗透到下腔中，下腔中的气体压力因此而发生变化。通过下腔中的压力传感器对下腔气体压力随渗透时间的增加情况的实时监测，即可计算得到试样的气体透过量、气体渗透系数、扩散系数及溶解度系数等气体渗透参数。
在以下具体实施例中，包装膜各层所用材料如下：
在一些实施方式中，热塑性高分子内层包括但不限于PP(聚丙烯)膜、PE(聚乙烯)膜、丙烯乙烯共聚物膜、酸改性PP膜、PVDC膜、PP/PVDC复合膜、改性PP/PVDC复合膜中的一种或多种；
优选地，热塑性高分子内层为PP膜或改性PP/PVDC复合膜。
在一些实施方式中，镀膜层的镀膜材料选自Si、SiOx、Al2O3、MgO、Y2O3、TiO2、Gd2O3中的一种或多种，其中x≤2；
优选地，镀膜层的镀膜材料为SiOx-Al2O3复合物。
在一些实施方式中，PCTFE层的材料为CTFE的均聚物，或者为三氟氯乙烯和含氟单体的共聚物；
优选地，PCTFE层的材料为CTFE的均聚物。
在一些实施方式中，加固外层为尼龙膜、PET膜、PEN膜、PVDC膜中的一种或多种；
优选地，加固外层为尼龙膜。
在一些实施方式中，生物相容性高分子层的膜材料选自聚氨酯、硅橡胶、聚酯纤维、聚乙烯基吡咯烷酮、聚醚醚酮、聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙烯醇、聚乳酸、聚乙烯或生物凝胶中的一种或多种。
在一些实施方式中，胶黏剂层为聚氨酯层、SBS热塑性胶层、丙烯酸酯类胶黏剂层中的一种或多种。
本发明中所用材料或仪器等均可通过商业渠道获得。
下面结合实施例，进一步阐述本发明：
表1中罗列了实施例1-9和对比例1的各层设置和具体参数：
表1
Figure BDA0003846024450000081
Figure BDA0003846024450000091
实施例1：
如图1所示，本实施例柔性包装膜依次设置有热塑性高分子内层1、阻隔层2、胶黏剂层3、加固外层4；
其中，热塑性高分子内层包括PP基材层1-1和PVDC层1-2；
PVDC层与阻隔层相贴合；PP基材厚度为30μm，PVDC涂布厚度为4～6g/m2；
阻隔层为SiOx-Al2O3镀膜层，厚度为2～3μm；
胶黏剂层为聚氨酯材料，涂布厚度为4～6g/m2；
加固外层为尼龙膜PA，厚度为15μm。
上述柔性包装膜的制备方法为：
1.首先在PP基材表面涂布一层或多层PVDC材料，PP材料作为内层用于热封，得到热塑性高分子内层PP/PVDC复合材料；
2.采用电子束物理气相沉积技术，在PP/PVDC复合材料的PVDC面进行真空蒸镀SiOx-Al2O3，得到PP/PVDC/SiOx-Al2O3膜材料；
3.将上述所得的PP/PVDC/SiOx-Al2O3膜材料的镀膜层的表面涂布聚氨酯胶黏剂，涂布厚度为4-6g/m2，经过60℃烘烤后，同尼龙膜进行贴合，得到柔性包装膜。
本实施例柔性包装膜的金属氧化物镀层仅2～3μm的厚度，不仅显著提升了锂电池的能量密度，而且具有较好的阻水性能。
热塑性高分子内层PP具有较佳的高温密封性能，搭配同样PP材质的极耳密封胶(SEALANT)，可以几乎无缝对接使用当前的软包装锂电池的密封工艺，以减少工艺研发投入节省成本。
本实施例在热塑性高分子内层PP涂布一层或多层PVDC，由于PVDC具有密封性好(隔水隔氧气)、熔点高等特点，有利于蒸镀工艺的实施，而且对热封工艺要求不高。
实施例2：
如图2所示，本实施例柔性包装膜依次设置有热塑性高分子内层1、胶黏剂层3、阻隔层2、加固外层4；
其中，热塑性高分子内层包括PP基材层1-1和PVDC层1-2；PVDC层与阻隔层相贴合；PP基材厚度为30μm，PVDC涂布厚度为4～6g/m2；
胶黏剂层为丙烯酸酯材料，涂布厚度为4～6g/m2；
阻隔层为SiOx-Al2O3镀膜层，厚度为2～3μm；
加固外层为尼龙膜PA，厚度为15μm。
上述柔性包装膜的制备方法为：
1.在PP基材表面涂布一层或多层PVDC材料，PP材料作为内层用于热封，得到热塑性高分子内层PP/PVDC复合材料；
2.采用电子束物理气相沉积技术，在尼龙膜PA基材表面进行真空蒸镀SiOx-Al2O3，得到尼龙/SiOx-Al2O3膜材料；
3.在尼龙/SiOx-Al2O3膜材料的镀膜层表面涂布丙烯酸酯胶黏剂，涂布厚度为4-6g/m2，经过60℃烘烤后，同PP/PVDC复合材料进行贴合，得到柔性包装膜。
实施例3：
如图3所示，本实施例柔性包装膜依次设置有热塑性高分子内层1、胶黏剂层3、阻隔层2、加固外层4；
其中，热塑性高分子内层为PVDC层，PVDC基材厚度为30μm；
胶黏剂层为聚氨酯材料，涂布厚度为4～6g/m2；
阻隔层为SiOx-Al2O3镀膜层，厚度为2～3μm；
加固外层为尼龙膜PA，厚度为15μm。
上述柔性包装膜的制备方法为：
1.采用电子束物理气相沉积技术，在PVDC膜基材表面进行真空蒸镀SiOx-Al2O3，厚度为2～3μm，得到PVDC/SiOx-Al2O3膜材料；
2.在PVDC/SiOx-Al2O3膜材料的镀膜层表面涂布聚氨酯胶黏剂，涂布厚度为4～6g/m2；经过60℃烘烤后，同尼龙膜PA进行贴合，得到柔性包装膜。
实施例4：
如图4所示，本实施例柔性包装膜依次设置有热塑性高分子内层1、胶黏剂层3、阻隔层2、加固外层4；
其中，热塑性高分子内层为PP层，PP基材厚度为30μm，
胶黏剂层为丙烯酸酯材料，涂布厚度为4～6g/m2；
阻隔层为SiOx-Al2O3镀膜层，厚度为2～3μm；
加固外层为尼龙膜PA，厚度为15μm。
上述柔性包装膜的制备方法为：
1.采用电子束物理气相沉积技术，在PA膜基材表面进行真空蒸镀SiOx-Al2O3，厚度为2～3μm，得到PA/SiOx-Al2O3膜材料；
2.在PA/SiOx-Al2O3膜材料的镀膜层表面涂布丙烯酸酯胶黏剂，涂布厚度为4～6g/m2；经过60℃烘烤后，同PP复合材料进行贴合，得到柔性包装膜。
实施例5：
如图5所示，本实施例柔性包装膜依次设置有热塑性高分子内层1、第一胶黏剂层3-1、阻隔层2、第二胶黏剂层3-2、加固外层4；
其中，热塑性高分子内层为PP基材层，PP基材厚度为30μm；
第一胶黏剂层为丙烯酸酯材料，第二胶黏剂层为聚氨酯材料，涂布厚度为4～6g/m2；
阻隔层为PCTFE层，PCTFE层的厚度为30μm；
加固外层为尼龙膜PA，厚度为15μm。
上述柔性包装膜的制备方法为：
1.将PP基材表面涂布丙烯酸酯材料，经过60℃烘烤后，同PCTFE层进行贴合，得到PP/PCTFE复合材料；
2.在PP/PCTFE复合材料的PCTFE面，涂聚氨酯胶黏剂，经过60℃烘烤后，同尼龙膜PA进行贴合，得到柔性包装膜。
本实施例柔性包装膜的PCTFE层仅30μm的厚度，不仅提升了锂电池的能量密度，相较于同等厚度铝箔具有更好的阻水性能，而且对O2和CO2具有较高的透过率，可应用于生物体植入式电池。
实施例6：
如图6所示，本实施例柔性包装膜依次设置有热塑性高分子内层1、阻隔层2(包括SiOx-Al2O3镀膜层2-1、第一胶黏剂层3-1和PCTFE层2-2)、第二胶黏剂层3-2、加固外层4、第三胶黏剂层3-3、生物相容性高分子层5；
其中，热塑性高分子内层为PP基材层，PP基材厚度为30μm；
胶黏剂层均为聚氨酯，涂布厚度为4～6g/m2；
阻隔层为SiOx-Al2O3镀层和PCTFE层，SiOx-Al2O3镀层厚度为30nm，PCTFE层的厚度为30μm；
加固外层为尼龙膜PA，厚度为15μm；
生物相容性高分子层为硅橡胶，厚度为15μm。
上述柔性包装膜的制备方法为：
1.在PP膜基材表面进行真空蒸镀SiOx-Al2O3，厚度为30nm，得到PP/SiOx-Al2O3膜材料；
2.在PCTFE表面涂覆聚氨酯，同PP/SiOx-Al2O3膜材料进行复合，得到PP/SiOx-Al2O3/PCTFE复合材料；
3.在PP/SiOx-Al2O3/PCTFE复合材料的PCTFE面，涂布丙烯酸酯胶黏剂，经过60℃烘烤后，同尼龙膜PA进行贴合，得到PP/SiOx-Al2O3/PCTFE/尼龙复合材料；
4.在PP/SiOx-Al2O3/PCTFE/尼龙复合材料的尼龙面，涂布聚氨酯胶黏剂，经过60℃烘烤后，同硅橡胶进行贴合，得到柔性包装膜。
本实施例柔性包装膜的阻隔层由金属氧化物镀膜层和PCTFE层组成，较薄的金属氧化物镀膜层的设置进一步加强了PCTFE层的阻水性能，同时还具有一定的透气性(半透气)。
生物相容性高分子层的设置可以满足作为生物体可植入式柔性软包装电池的生物相容性要求。
实施例7：
如图7所示，本实施例柔性包装膜依次设置有热塑性高分子内层1、胶黏剂层3、阻隔层2；
其中，热塑性高分子内层为PP基材层，PP基材厚度为30μm；
胶黏剂层为丙烯酸酯材料，涂布厚度为4～6g/m2；
阻隔层为PCTFE层，PCTFE层的厚度为30μm。
上述柔性包装膜的制备方法为：将PP基材表面涂布丙烯酸酯材料，经过60℃烘烤后，同PCTFE层进行贴合，得到柔性包装膜。
本实施例柔性包装膜的PCTFE层仅30μm的厚度，不仅提升了锂电池的能量密度，相较于同等厚度铝箔具有更好的阻水性能，而且对O2和CO2具有较高的透过率，可应用于人体植入式电池。
同时，PCTFE具有优良的化学稳定性、绝缘性、耐候性和机械强度及硬度，因此可省去原包装袋的外部尼龙层(约20-40μm厚度)，可显著提升锂电池的能量密度ED。
实施例8：
如图4所示，本实施例柔性包装膜依次设置有热塑性高分子内层1、胶黏剂层3、阻隔层2、加固外层4；
其中，热塑性高分子内层为PP层，PP基材厚度为30μm，
胶黏剂层为丙烯酸酯材料，涂布厚度为4～6g/m2；
阻隔层为SiOx镀膜层，厚度为2～3μm；
加固外层为尼龙膜PA，厚度为15μm。
上述柔性包装膜的制备方法为：
1.采用电子束物理气相沉积技术，在PA膜基材表面进行真空蒸镀SiOx，厚度为2～3μm，得到PA/SiOx膜材料；
2.在PA/SiOx膜材料的镀膜层表面涂布丙烯酸酯胶黏剂，涂布厚度为4～6g/m2；经过60℃烘烤后，同PP复合材料进行贴合，得到柔性包装膜。
实施例9：
如图4所示，本实施例柔性包装膜依次设置有热塑性高分子内层1、胶黏剂层3、阻隔层2、加固外层4；
其中，热塑性高分子内层为PP层，PP基材厚度为30μm，
胶黏剂层为丙烯酸酯材料，涂布厚度为4～6g/m2；
阻隔层为Al2O3镀膜层，厚度为2～3μm；
加固外层为尼龙膜PA，厚度为15μm。
上述柔性包装膜的制备方法为：
1.采用电子束物理气相沉积技术，在PA膜基材表面进行真空蒸镀Al2O3，厚度为2～3μm，得到PA/Al2O3膜材料；
2.在PA/Al2O3膜材料的镀膜层表面涂布丙烯酸酯胶黏剂，涂布厚度为4～6g/m2；经过60℃烘烤后，同PP复合材料进行贴合，得到柔性包装膜。
对比例1：
本对比例柔性包装膜依次设置有热塑性高分子内层1、第一胶黏剂层3-1、阻隔层2、第二胶黏剂层3-2、加固外层4；
其中，热塑性高分子内层为PP基材层，PP基材厚度为30μm；
第一胶黏剂层为丙烯酸酯材料，涂布厚度为4～6g/m2；
阻隔层为Al层，厚度为30μm。
第二胶黏剂层为聚氨酯材料，涂布厚度为4～6g/m2；
加固外层为尼龙膜PA，厚度为15μm。
上述柔性包装膜的制备方法为：
1.将AL基材表面涂布丙烯酸酯材料，经过60℃烘烤后，同PP层进行贴合，得到PP/Al复合材料；
2.在PP/Al复合材料的Al面，涂聚氨酯胶黏剂，经过60℃烘烤后，同尼龙膜PA进行贴合，得到柔性包装膜。
锂电芯制备：
采用以上实施例和对比例得到的柔性包装膜制备钴酸锂软包电芯；通过以下方式制备：
1)制片：将正极活性材料、导电剂、粘结剂和溶剂搅拌均匀混合后涂在正极基材表面；其中正极基材选用8μm铝箔，正极活性材料主要为钴酸锂，涂布得到极片，将制得极片进行干燥、辊压，得到正极片；将负极活性材料、导电剂、粘结剂和溶剂搅拌均匀混合后涂在在负极基材表面；其中负极基材选用5μm铜箔，负极活性材料主要为石墨，而后将制得极片进行干燥、辊压，得到负极片；
2)焊接-卷绕：将正极导电体焊接在制得的正极片、负极导电体焊接在负极片后，同隔膜进行卷绕，得到卷芯；
4)封装：将制得的卷芯置于上述实施例所得包装膜内，而后经注液、密封、陈化、化成、二封、OCV得到电压4.2V、容量3500mAh锂离子电池；实施例1-9为柔性包装膜，可弯折为任意形状锂离子电池，对比例1为常规软包锂离子电池；为方便对比测试均为长方体厚3.5mm，宽60mm，高60mm形状，大小保持一致；
1.浮充测试：
将实施例1-9及对比例1制备好电池分别取10只进行浮充测试，该3500mAh钴酸锂软包电芯的单个面积约为0.008m2；做标准充电后，在对应测试温度45℃下持续恒压充电，每隔3D测试厚度膨胀率，每次厚度测试需在该测试温度下5min及以内完成；
判定标准：测试14D后电芯不漏液，厚度膨胀率＜10％为合格；
2.耐湿热性测试：
将实施例1-9及对比例1制备好电池分别取10只进行耐湿热性测试，具体操作步骤为：分别将电芯放电至3V后，充满电，放置在60℃及95％湿度(RH)的高温高湿箱中存储7天，每隔3天测试电池膨胀率；
判定标准：测试14D后电芯不漏液，厚度膨胀率≤10％为合格；
结果如下：
表2
Figure BDA0003846024450000161
Figure BDA0003846024450000171
通过上述方式制得柔性包装膜，可适用于制作各种形态的电池，同时不影响现阶段PP的热封方式；减薄包装膜厚度，增加电芯能量密度的同时，满足包装膜隔离水分和/或空气的要求，保证电芯的密封性能。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种锂电池包装膜，其特征在于，所述锂电池包装膜由内至外依次包括热塑性高分子内层和阻隔层；
所述阻隔层为镀膜层和/或PCTFE层，所述镀膜层为非金属镀膜层、金属氧化物镀膜层或非金属氧化物镀膜层。
2.根据权利要求1所述的锂电池包装膜，其特征在于，所述热塑性高分子内层包括PP膜、PE膜、丙烯乙烯共聚物膜、酸改性PP膜、PVDC、PP/PVDC复合膜、改性PP/PVDC复合膜中的一种或多种；
所述热塑性高分子内层的厚度为10～60μm。
3.根据权利要求1所述的锂电池包装膜，其特征在于，所述镀膜层的镀膜材料选自Si、SiOx、Al2O3、MgO、Y2O3、TiO2、Gd2O3中的一种或多种，其中x≤2；
所述镀膜层的厚度小于等于5μm。
4.根据权利要求1所述的锂电池包装膜，其特征在于，所述PCTFE层的材料为CTFE的均聚物，或者为三氟氯乙烯和含氟单体的共聚物；
所述含氟单体包括CF3CF＝CH2、CF3CF＝CF2、CF3CH＝CF2、CF3CF＝CFH、顺式-CF3CH＝CFH、反式-CF3CH＝CFH、CF3CH＝CH2中的一种或多种；所述共聚物中，三氟氯乙烯与含氟单体的重量比为(90～99.9)：(0.1～10)；
所述PCTFE层的厚度为10～60μm。
5.根据权利要求1所述的锂电池包装膜，其特征在于，所述阻隔层为镀膜层和PCTFE层的复合层，所述镀膜层设置于热塑性高分子内层和PCTFE层之间；所述镀膜层的厚度小于等于30nm。
6.根据权利要求1所述的锂电池包装膜，其特征在于，所述锂电池包装膜还包括加固外层，所述阻隔层设置于热塑性高分子内层和加固外层之间。
7.根据权利要求6所述的锂电池包装膜，其特征在于，所述加固外层为尼龙膜PA、PET膜、PEN膜、PVDC膜中的一种或多种；
所述加固外层的厚度小于等于60μm。
8.根据权利要求1所述的锂电池包装膜，其特征在于，所述锂电池包装膜还包括生物相容性高分子层，所述生物相容性高分子层设置于锂电池包装膜的最外层；
所述生物相容性高分子层的膜材料选自聚氨酯、硅橡胶、聚酯纤维、聚乙烯基吡咯烷酮、聚醚醚酮、聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙烯醇、聚乳酸、聚乙烯或生物凝胶中的一种或多种。
9.根据权利要求1-8中任一项所述的锂电池包装膜，其特征在于，锂电池包装膜中相邻两层之间还包括胶黏剂层；
所述胶黏剂层为聚氨酯层、SBS热塑性胶层、丙烯酸酯类胶黏剂层中的一种或多种；
所述胶黏剂层的厚度为1～6μm。
10.一种锂电池，其特征在于，包括权利要求1-9中任一项所述的锂电池包装膜。
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