CN116742223A - 一种软包锂电池阻燃膜及其制备方法与应用 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种软包锂电池阻燃膜及其制备方法与应用，属于锂离子电池技术领域。解决了现有技术中，在电池电芯中直接加入阻燃剂通常会急剧恶化电池的综合性能，而在模组和电池包中进行阻燃设计只能作用于电芯起火后的技术问题。本发明的软包锂电池阻燃膜，由依次设置的第一聚丙烯薄膜、膨胀阻燃剂涂层和第二聚丙烯薄膜组成；膨胀阻燃剂涂层由聚磷酸铵、葡萄糖酸钙和羧甲基纤维素钠组成。该软包锂电池阻燃膜既将阻燃剂放置到了电芯内部，可在电芯起火的第一时间发挥阻燃功效，又隔绝了阻燃剂和电解质的接触，避免了电性能的恶化，具有高效、阻燃性好、绿色环保、无有毒气体释放等优点。
Description
技术领域
本发明属于锂离子电池技术领域，具体涉及一种软包锂电池阻燃膜及其制备方法与应用，尤其涉及该软包锂电池阻燃膜在制备阻燃电芯中的应用。
背景技术
锂电池产业迎来了前所未有的发展机遇。作为锂电池在动力领域的最大应用，新能源汽车受益于政策驱动、需求迅猛、成本下降、供给充足等多重因素影响，呈现快速增长趋势。中国是全球最大的新能源汽车市场，据工信部数据统计，中国新能源汽车产销量连续6年位居全球第一。2021年中国的新能源乘用车销量达到333.4万辆，占全球新能源乘用车销量的近一半。2022年中国新能源汽车产量约为658.4万辆，同比增长88.8％；中国市场动力电池装机量约为302.3GWh(吉瓦时)，同比增长89.7％。但是锂电池快速发展的同时，一系列安全问题也引起了广泛的关注。锂电池中的电解质、溶液、电极材料等均存在燃烧性，因此，电池安全问题一直是研究者、生产者和消费者最关注的问题。据统计，仅2022年全国因电池安全事故造成的经济和人员损失就呈现加倍增长趋势。同时，2012-2022年近10年的时间里，全球共发生储能电站火灾爆炸事故32起。在锂电池行业快速发展的当下，其风光背后的安全显得更加重要：安全才是电池行业能够持续发展的基石，承载着电池的安身立命之本。
针对锂电池的燃烧、爆炸等严重的风险，学术界和工业界采取了多种措施以抑制锂电池的燃烧。在电池电芯中直接加入阻燃剂是一种较为直接的方法，但是阻燃剂的化学特性通常会急剧恶化电池的综合性能。当前工业界往往是通过电池或模组结构的创新以延缓或降低火灾风险。比如在模组和电池包的空隙中加入阻燃材料，抑制电芯起火后的快速扩散和爆炸，为人员逃生争取时间，但其作用阶段是在电芯已经起火后。
发明内容
本发明的目的之一是提供一种软包锂电池阻燃膜，该阻燃膜具有高效、阻燃性好、绿色环保、无有毒气体释放等优点。
本发明的目的之二是提供一种软包锂电池阻燃膜的制备方法，该阻燃膜的制备方法和设备与现有软包电池的产线兼容，不需额外购买新设备和产线改造即可进行生产，具有经济性。
本发明的目的之三是提供一种软包锂电池阻燃膜在制备阻燃电芯中的应用及制备的阻燃电芯，该阻燃电芯具有薄膜-膨胀阻燃剂涂层-薄膜的“三明治”结构，既将阻燃剂放置到了电芯内部，可在电芯起火的第一时间发挥阻燃功效，又隔绝了阻燃剂和电解质的接触，避免了电性能的恶化。
本发明实现上述目的采取的技术方案如下。
本发明的软包锂电池阻燃膜，由依次设置的第一聚丙烯薄膜、膨胀阻燃剂涂层和第二聚丙烯薄膜组成；
所述膨胀阻燃剂涂层由质量比为100:40-10:0.5-1的聚磷酸铵、葡萄糖酸钙和羧甲基纤维素钠组成。
优选的是，所述软包锂电池阻燃膜的厚度为40-60μm。
优选的是，所述聚磷酸铵的中值粒径(D50)不大于6μm。
本发明的软包锂电池阻燃膜的制备方法，包括以下步骤：
步骤一、按配比称取聚磷酸铵、葡萄糖酸钙和羧甲基纤维素钠，搅拌均匀后，加入纯净水，搅拌均匀，得到粘度为2700-9900mPa·s的阻燃浆料；
步骤二、在第一聚丙烯薄膜的上表面涂布阻燃浆料，经烘干后，形成阻燃涂层，收卷，再将第二聚丙烯薄膜覆盖在阻燃涂层的上表面上，经辊压，得到软包锂电池阻燃膜。
优选的是，所述步骤一中，称取聚磷酸铵、葡萄糖酸钙和羧甲基纤维素钠后，以10-60rpm的搅拌速度搅拌均匀。
优选的是，所述步骤一中，纯净水的添加量为聚磷酸铵、葡萄糖酸钙和羧甲基纤维素钠总质量的60-80％。
优选的是，所述步骤一中，加入纯净水后，搅拌时间为4-8h。
优选的是，所述步骤二中，辊压前，第一聚丙烯薄膜的厚度为8-15μm，第二聚丙烯薄膜的厚度为8-15μm，阻燃涂层的厚度为40-60μm。
优选的是，所述步骤二中，第一聚丙烯薄膜的上表面涂布阻燃浆料时，第一聚丙烯薄膜的左右两侧留余4-6mm。
优选的是，所述步骤二中，第二聚丙烯薄膜和第一聚丙烯薄膜对齐。
优选的是，所述步骤二中，辊压采用热压成型，主辊温度为150±5℃。
本发明还提供上述软包锂电池阻燃膜在制备阻燃电芯中的应用，步骤为：将软包锂电池阻燃膜烘干至水分值为150ppm以下，在电芯叠片完成后缠绕烘干的软包锂电池阻燃膜。
优选的是，所述烘干为真空干燥，真空度为50-200Pa，烘干温度为115-125℃。
优选的是，缠绕厚度为缠绕至阻燃电芯所允许的最大厚度。
优选的是，缠绕圈数为5-8圈。
本发明还提供上述软包锂电池阻燃膜制备的阻燃电芯。
本发明的原理为：本发明的阻燃膜采用聚丙烯薄膜-膨胀阻燃剂涂层-聚丙烯薄膜的“三明治”夹心结构。其中，膨胀阻燃剂由炭源、酸源和气源组成，其体系自身具有协同作用，且不含卤素，也不采用氧化锑为协同剂，绿色环保。本发明在阻燃电芯内部增加含膨胀型阻燃剂的阻燃膜，在燃烧时，阻燃电芯表面会生成炭质隔离层，起到隔热、隔氧、抑烟、防滴等功效，具有优良的阻燃性能，从而直接和迅速地避免或延缓火势的扩大，降低电池的火灾风险，且低烟、低毒、无腐蚀性气体产生。两层聚丙烯薄膜起良好的隔绝作用，以避免阻燃剂和电解质接触，因此不会对阻燃电芯原本的电性能产生影响。
本发明与现有技术相比，具有以下优点：
1、本发明的阻燃膜采用聚磷酸铵、葡萄糖酸钙、羧甲基纤维素钠复配作为膨胀阻燃剂，其中葡萄糖酸钙受热后具有高膨胀性，可与聚磷酸铵高效协同。同时羧甲基纤维素钠既作为炭源参与协效阻燃，又作为粘结剂促进阻燃浆料在聚丙烯薄膜上的均匀涂布。
2、本发明的阻燃膜采用的阻燃浆料是无卤体系，具有高效、阻燃性好、绿色环保、无有毒气体释放的优点。三种原料均为成熟的工业产品，便于工业化生产，其中葡萄糖酸钙和羧甲基纤维素钠均为生物可再生可降解的材料，具有显著的环境友好性。
3、本发明的阻燃膜利用聚丙烯薄膜-膨胀阻燃剂涂层-聚丙烯薄膜的结构，既将膨胀阻燃剂设置到了阻燃电芯内部，可在阻燃电芯起火的第一时间发挥阻燃功效；又隔绝了膨胀阻燃剂和电解质的接触，避免了电性能的恶化。经垂直燃烧测试，本发明的阻燃膜无法被引燃，具有优异的阻燃性能，以其制备的阻燃电芯也难以被引燃，且电性能未明显降低。
4、本发明的阻燃膜的制备方法和设备与现有软包电池产线兼容，不需额外购买新设备和产线改造即可进行生产，具有经济性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1为本发明实施例1和对比例2组装的电池在25℃，1C倍率下的充放电循环曲线。
具体实施方式
为了进一步理解本发明，下面对本发明优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本发明的特征和优点，而不是对本发明权利要求的限制。
本发明的软包锂电池阻燃膜，由依次设置的第一聚丙烯薄膜、膨胀阻燃剂涂层和第二聚丙烯薄膜组成，通常从下至上依次设置，但不限于此；膨胀阻燃剂涂层由质量比为100:40-10:0.5-1的聚磷酸铵、葡萄糖酸钙和羧甲基纤维素钠组成。
上述技术方案中，第一聚丙烯薄膜和第二聚丙烯薄膜能够阻隔膨胀阻燃剂和电解液的接触，避免其对电池电性能的影响。
上述技术方案中，膨胀阻燃剂涂层具有高效、阻燃性好、来源绿色和粘附性强的特点。其中，聚磷酸铵的中值粒径(D50)优选不大于6μm。
上述技术方案中，软包锂电池阻燃膜的厚度优选为40-60μm。
本发明的软包锂电池阻燃膜经辊压制备。
本发明的软包锂电池阻燃膜的制备方法，包括以下步骤：
步骤一、按配比称取聚磷酸铵、葡萄糖酸钙和羧甲基纤维素钠，搅拌均匀后，加入纯净水，搅拌形成均一的粘稠浆料，得到粘度为2700-9900mPa·s的阻燃浆料(通过纯净水的添加量调控粘度，可以一次性加入，也可以分批次加入，没有特殊限制，能够实现最终粘度调控要求即可)；
步骤二、在第一聚丙烯薄膜的上表面涂布阻燃浆料，烘干后，形成阻燃涂层，收卷，再将第二隔离薄膜覆盖在阻燃涂层的上表面上，经辊压，得到软包锂电池阻燃膜。
上述技术方案，步骤一中，称取聚磷酸铵、葡萄糖酸钙和羧甲基纤维素钠后，优选以10-60rpm的搅拌速度，逐级别加速，搅拌均匀。搅拌设备通常为搅拌桶。
上述技术方案，步骤一中，加入纯净水后，搅拌时间优选为4-8h。
上述技术方案，步骤二中，第一聚丙烯薄膜和第二聚丙烯薄膜的厚度均优选控制在8-15μm，宽度根据阻燃电芯的宽度进行相匹配的裁剪，更优选厚度为12μm。第一聚丙烯薄膜的上表面涂布阻燃浆料时，第一聚丙烯薄膜的左右两侧优选留余4-6mm。第一聚丙烯薄膜的上表面涂布阻燃浆料，收卷后，阻燃涂层厚度为40-60μm，第一聚丙烯薄膜和阻燃涂层的总厚度优选为48-75μm。第二聚丙烯薄膜优选和第一聚丙烯薄膜对齐。涂布设备通常采用涂布机。烘干通常采用烘干机。
上述技术方案，步骤二中，辊压优选采用热压成型，主辊温度为150℃。
本发明的软包锂电池阻燃膜能够在制备阻燃电芯中应用，应用步骤如下：将软包锂电池阻燃膜烘干至水分值为150ppm以下，待电芯叠片完成后，在干电芯叠片外部缠绕烘干的软包锂电池阻燃膜。
上述技术方案，烘干为真空干燥，设备优选为真空箱，真空度为50-200Pa，温度115-125℃，重复充氮气-抽真空循环，直至阻燃膜的水分值降低到150ppm以下。
上述技术方案，缠绕厚度为至缠绕阻燃电芯所允许的最大厚度，通常为5-8圈。
本发明的软包锂电池阻燃膜制备的阻燃电芯，应用到软包锂电池中的方法，按照本领域技术人员熟知流程参照现有技术进行操作即可，没有特殊限制。
在本发明中所使用的术语，一般具有本领域普通技术人员通常理解的含义，除非另有说明。为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面将结合实施例对本发明作进一步的详细介绍。
在以下实施例中，未详细描述的各种过程和方法是本领域中公知的常规方法。下述实施例中所用的材料、试剂、装置、仪器、设备等，如无特殊说明，均可从商业途径获得。
在以下实施例和对比例中，采用镍钴锰三元正极(Ni65产品)和石墨负极体系组装基础的常规电芯。其中正极由主材(三元镍钴锰材料)、导电剂(super li、CNT)、粘结剂(聚偏氟乙烯PVDF)与氮甲基吡咯烷酮混合成浆料，经涂布在铝箔上后模切得到正极片；负极由主材(石墨)、导电剂(CNT)、粘结剂(羧甲基纤维素钠CMC)和水混合成浆料，经涂布在铜箔上后模切得到负极片；再由叠片机将正极片、负极片和隔膜经“Z”形叠片形成干电芯。然后实施例在干电芯外围继续缠绕阻燃隔膜。最后经焊接极耳、封装铝塑膜、注液、化成等常规工序后得到成品电芯。
另外，值得说明的是，以下实施例和对比例中物料的份数均为质量份，测试数据依据GB/T 31486-2015《电动汽车用动力蓄电池电性能要求及试验方法》和GB 38031-2020《电动汽车用动力蓄电池安全要求》标准得到。薄膜阻燃性评价参考ASTM D4804标准执行。
实施例1
称取聚磷酸铵100份、葡萄糖酸钙40份、羧甲基纤维素钠0.5份于搅拌桶中，启动搅拌，搅拌速度从10rpm逐级提速到60rpm；粉末混合均匀后，加入粉末总质量份数60％的纯净水，搅拌直至形成均一的浆料；测定浆料的粘度，通过少量加纯净水将浆料粘度控制到3000±300mPa·s；将制备好的浆料通过涂布机涂覆到聚丙烯薄膜上，通过工艺调节，控制其中：聚丙烯薄膜厚度为15μm，聚丙烯薄膜左右两侧的空余宽度控制到5±1mm，经烘干机干燥，收卷后涂层厚度为50±10μm；辊压时将一层聚丙烯薄膜热压到上述涂覆后的聚丙烯薄膜的上方，主辊温度为150±5℃。调节工艺，控制压实后的阻燃膜总厚度为50±10μm，得到阻燃膜。
将实施例1得到的阻燃膜进行垂直燃烧测试，阻燃膜无法被引燃，说明其具有良好的阻燃性。
将实施例1得到的阻燃膜真空干燥后(水分值为150ppm以下)缠绕在叠片后的干电芯外部，形成阻燃电芯，按照常规电池制作流程完成后续工序，组装成电池用以电性能测试，循环性能的结果如图1所示，即常温循环1000圈后，容量保持率为90.3％，电芯容量为60.5Ah，能量密度262.1Wh/kg。
实施例2
称取聚磷酸铵100份、葡萄糖酸钙35份、羧甲基纤维素钠0.7份于搅拌桶中，启动搅拌，搅拌速度从10rpm逐级提速到60rpm；粉末混合均匀后，加入粉末总质量份数63％的纯净水，搅拌直至形成均一的浆料；测定浆料的粘度，通过少量加纯净水将浆料粘度控制到4500±450mPa·s；将制备好的浆料通过涂布机涂覆到聚丙烯薄膜上，通过工艺调节，控制其中：聚丙烯薄膜厚度为12μm，聚丙烯薄膜左右两侧的空余宽度控制到5±1mm，经烘干机干燥，收卷后涂层厚度为50±10μm；辊压时将一层聚丙烯薄膜热压到上述涂覆后的聚丙烯薄膜的上方，主辊温度为150±5℃。调节工艺，控制压实后的阻燃膜总厚度为50±10μm，得到阻燃膜。
将实施例2得到的阻燃膜进行垂直燃烧测试，阻燃膜无法被引燃，说明其具有良好的阻燃性。
将实施例2得到的阻燃膜真空干燥后(水分值为150ppm以下)缠绕在叠片后的干电芯外部，形成阻燃电芯，按照常规电池制作流程完成后续工序，组装成电池用以电性能测试。测试结果为：常温循环1000圈后，容量保持率为89.8％，电芯容量为60.9Ah，能量密度261.2Wh/kg。
实施例3
称取聚磷酸铵100份、葡萄糖酸钙30份、羧甲基纤维素钠0.8份于搅拌桶中，启动搅拌，搅拌速度从10rpm逐级提速到60rpm；粉末混合均匀后，加入粉末总质量份数66％的纯净水，搅拌直至形成均一的浆料；测定浆料的粘度，通过少量加纯净水将浆料粘度控制到5000±500mPa·s；将制备好的浆料通过涂布机涂覆到聚丙烯薄膜上，通过工艺调节，控制其中：聚丙烯薄膜厚度为12μm，聚丙烯薄膜左右两侧的空余宽度控制到5±1mm，经烘干机干燥，收卷后涂层厚度为50±10μm；辊压时将一层聚丙烯薄膜热压到上述涂覆后的聚丙烯薄膜的上方，主辊温度为150±5℃。调节工艺，控制压实后的阻燃膜总厚度为50±10μm，得到阻燃膜。
将实施例3得到的阻燃膜进行垂直燃烧测试，阻燃膜无法被引燃，说明其具有良好的阻燃性。
将实施例3得到的阻燃膜真空干燥后(水分值为150ppm以下)缠绕在叠片后的干电芯外部，形成阻燃电芯，按照常规电池制作流程完成后续工序，组装成电池用以电性能测试。测试结果为：常温循环1000圈后，容量保持率为91.1％，电芯容量为60.9Ah，能量密度262.6Wh/kg。
实施例4
称取聚磷酸铵100份、葡萄糖酸钙25份、羧甲基纤维素钠0.7份于搅拌桶中，启动搅拌，搅拌速度从10rpm逐级提速到60rpm；粉末混合均匀后，加入粉末总质量份数68％的纯净水，搅拌直至形成均一的浆料；测定浆料的粘度，通过少量加纯净水将浆料粘度控制到5000±500mPa·s；将制备好的浆料通过涂布机涂覆到聚丙烯薄膜上，通过工艺调节，控制其中：聚丙烯薄膜厚度为12μm，聚丙烯薄膜左右两侧的空余宽度控制到5±1mm，经烘干机干燥，收卷后涂层厚度为50±10μm；辊压时将一层聚丙烯薄膜热压到上述涂覆后的聚丙烯薄膜的上方，主辊温度为150±5℃。调节工艺，控制压实后的阻燃膜总厚度为50±10μm，得到阻燃膜。
将实施例4得到的阻燃膜进行垂直燃烧测试，阻燃膜无法被引燃，说明其具有良好的阻燃性。
将实施例4得到的阻燃膜真空干燥后(水分值为150ppm以下)缠绕在叠片后的干电芯外部，形成阻燃电芯，按照常规电池制作流程完成后续工序，组装成电池用以电性能测试。测试结果为：常温循环1000圈后，容量保持率为90.3％，电芯容量为61.0Ah，能量密度261.1Wh/kg。
实施例5
称取聚磷酸铵100份、葡萄糖酸钙20份、羧甲基纤维素钠0.7份于搅拌桶中，启动搅拌，搅拌速度从10rpm逐级提速到60rpm；粉末混合均匀后，加入粉末总质量份数70％的纯净水，搅拌直至形成均一的浆料；测定浆料的粘度，通过少量加纯净水将浆料粘度控制到6500±650mPa·s；将制备好的浆料通过涂布机涂覆到聚丙烯薄膜上，通过工艺调节，控制其中：聚丙烯薄膜厚度为12μm，聚丙烯薄膜左右两侧的空余宽度控制到5±1mm，经烘干机干燥，收卷后涂层厚度为50±10μm；辊压时将一层聚丙烯薄膜热压到上述涂覆后的聚丙烯薄膜的上方，主辊温度为150±5℃。调节工艺，控制压实后的阻燃膜总厚度为50±10μm，得到阻燃膜。
将实施例5得到的阻燃膜进行垂直燃烧测试，阻燃膜无法被引燃，说明其具有良好的阻燃性。
将实施例5得到的阻燃膜真空干燥后(水分值为150ppm以下)缠绕在叠片后的干电芯外部，形成阻燃电芯，按照常规电池制作流程完成后续工序，组装成电池用以电性能测试。测试结果为：常温循环1000圈后，容量保持率为90.9％，电芯容量为60.2Ah，能量密度261.7Wh/kg。
实施例6
称取聚磷酸铵100份、葡萄糖酸钙15份、羧甲基纤维素钠0.9份于搅拌桶中，启动搅拌，搅拌速度从10rpm逐级提速到60rpm；粉末混合均匀后，加入粉末总质量份数75％的纯净水，搅拌直至形成均一的浆料；测定浆料的粘度，通过少量加纯净水将浆料粘度控制到7300±730mPa·s；将制备好的浆料通过涂布机涂覆到聚丙烯薄膜上，通过工艺调节，控制其中：聚丙烯薄膜厚度为15μm，聚丙烯薄膜左右两侧的空余宽度控制到5±1mm，经烘干机干燥，收卷后涂层厚度为50±10μm；辊压时将一层聚丙烯薄膜热压到上述涂覆后的聚丙烯薄膜的上方，主辊温度为150±5℃。调节工艺，控制压实后的阻燃膜总厚度为50±10μm，得到阻燃膜。
将实施例6得到的阻燃膜进行垂直燃烧测试，阻燃膜无法被引燃，说明其具有良好的阻燃性。
将实施例6得到的阻燃膜真空干燥后(水分值为150ppm以下)缠绕在叠片后的干电芯外部，形成阻燃电芯，按照常规电池制作流程完成后续工序，组装成电池用以电性能测试。测试结果为：常温循环1000圈后，容量保持率为91.6％，电芯容量为60.4Ah，能量密度262.3Wh/kg。
实施例7
称取聚磷酸铵100份、葡萄糖酸钙10份、羧甲基纤维素钠1份于搅拌桶中，启动搅拌，搅拌速度从10rpm逐级提速到60rpm；粉末混合均匀后，加入粉末总质量份数80％的纯净水，搅拌直至形成均一的浆料；测定浆料的粘度，通过少量加纯净水将浆料粘度控制到9000±900mPa·s；将制备好的浆料通过涂布机涂覆到聚丙烯薄膜上，通过工艺调节，控制其中：聚丙烯薄膜厚度为8μm，聚丙烯薄膜左右两侧的空余宽度控制到5±1mm，经烘干机干燥，收卷后涂层厚度为50±10μm；辊压时将一层聚丙烯薄膜热压到上述涂覆后的聚丙烯薄膜的上方，主辊温度为150±5℃。调节工艺，控制压实后的阻燃膜总厚度为50±10μm，得到阻燃膜。
将实施例7得到的阻燃膜进行垂直燃烧测试，阻燃膜无法被引燃，说明其具有良好的阻燃性。
将实施例7得到的阻燃膜真空干燥后(水分值为150ppm以下)缠绕在叠片后的干电芯外部，形成阻燃电芯，按照常规电池制作流程完成后续工序，组装成电池用以电性能测试。测试结果为：常温循环1000圈后，容量保持率为90.9％，电芯容量为61.4Ah，能量密度263.2Wh/kg。
对比例1
将两层厚度为15μm的聚丙烯薄膜热压到一起，主辊温度为150±5℃，得到待测薄膜。
将对比例1得到的待测薄膜进行垂直燃烧测试，待测薄膜直接被引燃，无法自熄，燃烧殆尽。
将对比例1得到的待测薄膜干燥后(水分值为150ppm以下)缠绕在叠片后的干电芯外部，形成阻燃电芯，按照常规电池制作流程完成后续工序，组装成电池用以电性能测试。测试结果为：常温循环1000圈后，容量保持率为91.1％，电芯容量为60.8Ah，能量密度262.5Wh/kg。
对比例2
按实施例1的方法组装电池，仅叠片完成的电极不额外缠绕任何薄膜，对组装成的电池进行电性能测试，循环测试结果如图1所示，即常温循环1000圈后，容量保持率为91.8％，电芯容量为61.9Ah，能量密度264.1Wh/kg。
从图1可以看出，添加阻燃膜后(实施例1)，电池的容量保持率相比空白组(对比例2)无明显的降低。
对比例3
称取聚磷酸铵100份、葡萄糖酸钙40份、羧甲基纤维素钠0.4份于搅拌桶中，启动搅拌，搅拌速度从10rpm逐级提速到60rpm；粉末混合均匀后，加入粉末总质量份数60％的纯净水，搅拌直至形成均一的浆料；测定浆料的粘度，只有2000±100mPa·s；将制备好的浆料通过涂布机涂覆到聚丙烯薄膜上，通过工艺调节，控制其中：聚丙烯薄膜厚度为15μm，聚丙烯薄膜左右两侧的空余宽度控制到5±1mm。由于浆料过稀，尝试多种工艺条件后仍无法形成均匀稳定的涂层。无法进行后续制备。
对比例4
称取聚磷酸铵100份、葡萄糖酸钙10份、羧甲基纤维素钠1.1份于搅拌桶中，启动搅拌，搅拌速度从10rpm逐级提速到60rpm；粉末混合均匀后，加入粉末总质量份数80％的纯净水。由于羧甲基纤维素钠的含量高，搅拌时间长，搅拌扭矩大，带来额外的能耗成本。长时间搅拌直至形成均一的浆料；测定浆料的粘度，通过多次少量加纯净水才能将浆料粘度控制到9000±900mPa·s；但是浆料稳定性下降，从浆料转移到涂布这个过程中，部分浆料沉底，形成团聚。将制备好的浆料通过涂布机涂覆到聚丙烯薄膜上，通过工艺调节，控制其中：聚丙烯薄膜厚度为8μm，聚丙烯薄膜左右两侧的空余宽度控制到5±1mm。但是多次尝试后均无法保证后期的涂布能形成均一稳定的涂层。无法进行后续制备。
对比例5
称取聚磷酸铵100份、葡萄糖酸钙45份、羧甲基纤维素钠0.5份于搅拌桶中，启动搅拌，搅拌速度从10rpm逐级提速到60rpm；粉末混合均匀后，加入粉末总质量份数60％的纯净水，搅拌直至形成均一的浆料；测定浆料的粘度，通过少量加纯净水将浆料粘度控制到3000±300mPa·s；将制备好的浆料通过涂布机涂覆到聚丙烯薄膜上，通过工艺调节，控制其中：聚丙烯薄膜厚度为15μm，聚丙烯薄膜左右两侧的空余宽度控制到5±1mm，经烘干机干燥，收卷后涂层厚度为50±10μm；辊压时将一层聚丙烯薄膜热压到上述涂覆后的聚丙烯薄膜的上方，主辊温度为150±5℃。调节工艺，控制压实后的阻燃膜总厚度为50±10μm，得到阻燃膜。
将对比例5得到的阻燃膜进行垂直燃烧测试，部分阻燃膜样品会被引燃，说明阻燃性不稳定，无法通过测试。经分析，我们认为葡萄糖酸钙含量过高后，受热时，其膨胀速度过快；聚磷酸铵的催化成炭速度与葡萄糖酸钙的膨胀速度不匹配；导致膨胀阻燃剂形成的碳层不够致密，被火焰冲破，无法有效发挥阻燃功效。
对比例6
称取聚磷酸铵100份、葡萄糖酸钙5份、羧甲基纤维素钠1份于搅拌桶中，启动搅拌，搅拌速度从10rpm逐级提速到60rpm；粉末混合均匀后，加入粉末总质量份数80％的纯净水，搅拌直至形成均一的浆料；测定浆料的粘度，通过少量加纯净水将浆料粘度控制到9000±900mPa·s；将制备好的浆料通过涂布机涂覆到聚丙烯薄膜上，通过工艺调节，控制其中：聚丙烯薄膜厚度为8μm，聚丙烯薄膜左右两侧的空余宽度控制到5±1mm，经烘干机干燥，收卷后涂层厚度为50±10μm；辊压时将一层聚丙烯薄膜热压到上述涂覆后的聚丙烯薄膜的上方，主辊温度为150±5℃。调节工艺，控制压实后的阻燃膜总厚度为50±10μm，得到阻燃膜。
将对比例6得到的阻燃膜进行垂直燃烧测试，大部分阻燃膜可被引燃，说明其阻燃性较差。经分析，我们认为葡萄糖酸钙含量低时，其膨胀后的体积过小，无法有效包覆样品，继而导致阻燃功效降低，无法达到要求。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施例的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有实施例予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。
Claims (10)
1.软包锂电池阻燃膜，其特征在于，由依次设置的第一聚丙烯薄膜、膨胀阻燃剂涂层和第二聚丙烯薄膜组成；
所述膨胀阻燃剂涂层由质量比为100:40-10:0.5-1的聚磷酸铵、葡萄糖酸钙和羧甲基纤维素钠组成。
2.根据权利要求1所述的软包锂电池阻燃膜，其特征在于，所述软包锂电池阻燃膜的厚度为40-60μm。
3.根据权利要求1所述的软包锂电池阻燃膜，其特征在于，所述聚磷酸铵的中值粒径不大于6μm。
4.权利要求1-3任何一项所述的软包锂电池阻燃膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一、按配比称取聚磷酸铵、葡萄糖酸钙和羧甲基纤维素钠，搅拌均匀后，加入纯净水，搅拌均匀，得到粘度为2700-9900mPa·s的阻燃浆料；
步骤二、在第一聚丙烯薄膜的上表面涂布阻燃浆料，经烘干后，形成阻燃涂层，收卷，再将第二聚丙烯薄膜覆盖在阻燃涂层的上表面上，经辊压后，得到软包锂电池阻燃膜。
5.根据权利要求4所述的软包锂电池阻燃膜的制备方法，其特征在于，所述步骤一中，
称取聚磷酸铵、葡萄糖酸钙和羧甲基纤维素钠后，以10-60rpm的搅拌速度搅拌均匀；
纯净水的添加量为聚磷酸铵、葡萄糖酸钙和羧甲基纤维素钠总质量的60-80％；
加入纯净水后，搅拌时间为4-8h。
6.根据权利要求4所述的软包锂电池阻燃膜的制备方法，其特征在于，所述步骤二中，辊压前，第一聚丙烯薄膜的厚度为8-15μm，第二聚丙烯薄膜的厚度为8-15μm，阻燃涂层的厚度为40-60μm；
第一聚丙烯薄膜的上表面涂布阻燃浆料时，第一聚丙烯薄膜的左右两侧留余4-6mm；
第二聚丙烯薄膜和第一聚丙烯薄膜对齐。
7.根据权利要求4所述的软包锂电池阻燃膜的制备方法，其特征在于，所述步骤二中，辊压采用热压成型，主辊温度为150±5℃。
8.权利要求1-3任何一项所述的软包锂电池阻燃膜或权利要求4-7任何一项所述的软包锂电池阻燃膜的制备方法制备的软包锂电池阻燃膜在制备阻燃电芯中的应用，其特征在于，将软包锂电池阻燃膜烘干至水分值为150ppm以下，在电芯叠片完成后缠绕烘干的软包锂电池阻燃膜。
9.根据权利要求8所述的软包锂电池阻燃膜在制备阻燃电芯中的应用，其特征在于，烘干为真空干燥，真空度为50-200Pa，烘干温度为115-125℃；缠绕厚度为缠绕至阻燃电芯所允许的最大厚度。
10.权利要求1-3任何一项所述的软包锂电池阻燃膜或权利要求4-7任何一项所述的软包锂电池阻燃膜的制备方法制备的软包锂电池阻燃膜制备的阻燃电芯。
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