CN117984627A - 复合铝塑膜、其制备方法及应用 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种复合铝塑膜、其制备方法及应用。该复合铝塑膜包括基本层结构，该基本层结构包括依次层叠设置的外封层、第一胶粘层、铝箔层、第二胶粘层和热封层；其中，基本层结构中除铝箔层以外的任选一层或多层中添加有热敏材料，或者，复合铝塑膜还包括至少一层热敏材料形成的功能层，且各功能层位于基本层结构表面或者任选的两层之间；复合铝塑膜在第一温度段的平均导热系数为k1，在第二温度段的平均导热系数为k2，k1为0.10～0.45W/(m·k)，且(k2‑k1)/k1≥30％；第一温度段的温度为50～120℃，第二温度段的温度高于120℃。

Description

复合铝塑膜、其制备方法及应用
技术领域
本发明涉及锂离子电池包装技术领域，具体而言，涉及一种复合铝塑膜、其制备方法及应用。
背景技术
软包电池凭借其质量轻、空间利用率高带来的能量密度优势而愈发受到人们青睐，同时其在快充、电池系统集成、外形设计等方面的出色表现成为新能源乘用车的优先选择。其中，铝塑膜是对软包电池进行外封装的关键材料，由外侧到内侧其通常由树脂层(外层)、铝箔层(中间层)、热封层(内层)所构成，且各层之间采用胶粘层粘结。
然而，软包电池的安全性能仍有很大提升空间，为尽可能降低软包电池发生热失控的风险，需要在不同温度区间范围内自由切换铝塑膜的导热系数，从而改善软包电池的导热能力。根据所处温度场的不同，分别发挥软包电池内部材料的吸热或者散热功能，使得电池在外部环温发生改变时避免发生起火爆炸的隐患。
因此，研究并开发出一种复合铝塑膜及其制备方法对于改善软包电池的导热能力、避免软包电池发生起火爆炸具有重要意义。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种复合铝塑膜、其制备方法及应用，以解决现有技术中软包电池存在不同温度段(包括50～120℃及120℃以上)条件下具备的吸热能力和散热能力差异较小，导致软包电池的导热能力较差，容易发生起火爆炸的问题。
为了实现上述目的，本发明一方面提供了一种复合铝塑膜，该复合铝塑膜包括基本层结构，该基本层结构包括依次层叠设置的外封层、第一胶粘层、铝箔层、第二胶粘层和热封层；其中，基本层结构中除铝箔层以外的任选一层或多层中添加有热敏材料，或者，复合铝塑膜还包括至少一层热敏材料形成的功能层，且各功能层位于基本层结构表面或者任选的两层之间；复合铝塑膜在第一温度段的平均导热系数为k1，在第二温度段的平均导热系数为k2，k1为0.15～0.45W/(m·k)，且(k2-k1)/k1≥30％；第一温度段的温度为50～120℃，第二温度段的温度高于120℃。
进一步地，热敏材料选自无机热敏材料和/或有机热敏材料；无机热敏材料选自碳化硅、氮化硅、硅酸铝和氮化铝组成的组中的一种或多种；有机热敏材料选自C4～C20的脂肪烃类化合物、C6～C12的脂肪酸类化合物、C1～C8的脂肪酯类化合物、液晶聚氨酯弹性体、液晶丙烯酸酯弹性体、重均分子量为3000～50000的聚胺酸组成的组中的一种或多种。
进一步地，热敏材料为无机热敏材料和有机热敏材料的混合物时，热敏材料为氮化硅和液晶聚氨酯弹性体的混合物，优选为重量比为1:(1～10)的氮化硅和液晶聚氨酯弹性体的混合物；和/或，热敏材料为碳化硅和液晶丙烯酸酯弹性体的混合物，优选为重量比为1:(1～10)的碳化硅和液晶丙烯酸酯弹性体的混合物；热敏材料为无机热敏材料时，热敏材料为碳化硅和硅酸铝的混合物，优选为重量比为1:(1～15)的碳化硅和硅酸铝的混合物；和/或，热敏材料为氮化硅和氮化铝的混合物，优选为重量比为1:(1～15)的氮化硅和氮化铝的混合物；热敏材料为有机热敏材料时，热敏材料为C4～C20的脂肪烃类化合物和液晶聚氨酯弹性体的混合物，优选为重量比为1:(0.1～2)的C4～C20的脂肪烃类化合物和液晶聚氨酯弹性体的混合物；和/或，热敏材料为C6～C12的脂肪酸类化合物和液晶聚氨酯弹性体的混合物，优选为重量比为1:(0.1～2)的C6～C12的脂肪酸类化合物和液晶聚氨酯弹性体的混合物。
进一步地，复合铝塑膜还包括至少一层功能层，以占基本层结构的总重量计，功能层的重量百分含量为0.5～15wt％；和/或，功能层的厚度为10～50μm。
进一步地，外封层为热敏材料与聚酰胺纤维的复合层，优选热敏材料与聚酰胺纤维的重量比为1:(1～10)；和/或，热封层为热敏材料与聚烯烃的复合层，优选热敏材料与聚烯烃的重量比为1:(0.5～2)；和/或，第一胶粘层为热敏材料与聚氨酯胶粘剂的复合层，优选热敏材料与聚氨酯胶粘剂的重量比为1:(1～10)；和/或，第二胶粘层为热敏材料与聚烯烃胶粘剂的复合层，优选热敏材料与聚烯烃胶粘剂的重量比为1:(1～10)。
进一步地，外封层的厚度为8～50μm，第一胶粘层的厚度为2～10μm，铝箔层的厚度为10～100μm，第二胶粘层的厚度为3～15μm，热封层的厚度为15～80μm，功能层的厚度为10～50μm。
进一步地，外封层的厚度为8～100μm，第一胶粘层的厚度为2～60μm，铝箔层的厚度为10～100μm，第二胶粘层的厚度为3～65μm，热封层的厚度为15～130μm。
为了实现上述目的，本发明另一个方面还提供了一种本申请提供的上述复合铝塑膜的制备方法，该复合铝塑膜的制备方法包括：步骤S1，制备基本层结构中的各层；步骤S2，在制备基本层结构中除铝箔层之外的任选一层或多层时进行热敏材料的添加，或者，将热敏材料涂覆在基本层结构表面或者任选的两层之间，经压合处理后得到叠层结构；步骤S3，对叠层结构进行热处理，得到复合铝塑膜。
进一步地，压合处理过程的压力为0.10～0.45MPa，温度为50～70℃，时间为5～45min；和/或，热处理的温度为30～50℃，时间为3～10天。
进一步地，热敏材料选自无机热敏材料和/或有机热敏材料；优选无机热敏材料的平均粒径为10～50nm。
进一步地，在制备基本层结构中除铝箔层之外的任选一层或多层时进行热敏材料的添加，外封层为热敏材料与聚酰胺纤维经混炼流延制成的复合层；和/或，热封层为热敏材料与聚烯烃经混炼流延制成的复合层；和/或，第一胶粘层为热敏材料与聚氨酯胶粘剂经混炼流延制成的复合层；第二胶粘层为热敏材料与聚烯烃胶粘剂经混炼流延制成的复合层。
进一步地，热敏材料为氮化硅和液晶聚氨酯弹性体的混合物时，压合处理过程的压力为0.25～0.45MPa，温度为55～60℃，时间为15～45min，热处理的温度为40～45℃，时间为3～10天；和/或，热敏材料为C4～C20的脂肪烃类化合物和液晶聚氨酯弹性体的混合物时，压合处理过程的压力为0.15～0.35MPa，温度为40～60℃，时间为5～35min，热处理的温度为40～45℃，时间为3～8天。
进一步地，将热敏材料涂覆在基本层结构表面或者任选的两层之间，热敏材料为氮化硅和液晶聚氨酯弹性体的混合物时，压合处理过程的压力为0.35～0.40MPa，温度为55～60℃，时间为30～45min，热处理的温度为40～45℃，时间为5～7天；和/或，热敏材料为C4～C20的脂肪烃类化合物和液晶聚氨酯弹性体的混合物时，压合处理过程的压力为0.15～0.20MPa，温度为40～50℃，时间为10～25min，热处理的温度为40～45℃，时间为3～8天。
进一步地，热处理过程后还包括静置过程；优选静置过程的温度为20～25℃，时间为1～7天。
本发明的又一方面提供了一种本申请提供的上述复合铝塑膜、或由本申请提供的上述复合铝塑膜的制备方法制得的复合铝塑膜在锂离子电池包装领域中的应用。
应用本发明的技术方案，与传统的铝塑膜相比，本申请提供的复合铝塑膜还添加有热敏材料或还包括热敏材料形成的功能层，该热敏材料的添加或功能层的设置能够提高复合铝塑膜的热敏性能，使软包电池在50～120℃的第一温度段具有更强的吸热能力，在120℃以上的第二温度段具有更强的散热能力，即通过调控不同温度段功能层的吸热与散热的平衡，改善软包电池在不同温度环境下的导热能力，从而显著提高软包电池的安全性。
相比于其它范围，将第一温度段的平均导热系数与第二温度段的平均导热系数的差异限定在上述范围内(即严格控制(k2-k1)/k1的取值范围在上述范围)有利于改善软包电池在不同温度环境下的导热能力，从而有利于提高软包电池的安全性。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1示出了本申请实施例1中制得的复合铝塑膜的叠层结构示意图；
图2示出了本申请实施例4中制得的复合铝塑膜的叠层结构示意图。
其中，上述附图包括以下附图标记：
10、外封层；20、第一胶粘层；30、铝箔层；40、第二胶粘层；50、热封层；60、功能层。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将结合实施例来详细说明本发明。
正如背景技术所描述的，现有的软包电池存在不同温度段(包括50～120℃及120℃以上)条件下具备的吸热能力和散热能力差异较小，难以实现改善软包电池的导热能力、避免软包电池发生起火爆炸的问题。为了解决上述技术问题，本申请提供了一种复合铝塑膜，如图1所示，该复合铝塑膜包括基本层结构，基本层结构包括依次层叠设置的外封层10、第一胶粘层20、铝箔层30、第二胶粘层40和热封层50；其中，基本层结构中除铝箔层30以外的任选一层或多层中添加有热敏材料，或者，如图2所示，复合铝塑膜还包括至少一层热敏材料形成的功能层60，且各功能层60位于基本层结构表面或者任选的两层之间；复合铝塑膜在第一温度段的平均导热系数为k1，在第二温度段的平均导热系数为k2，k1为0.15～0.45W/(m·k)，且(k2-k1)/k1≥30％；第一温度段的温度为50～120℃，第二温度段的温度高于120℃。
传统的铝塑膜仅包括依次层叠设置的外封层10、第一胶粘层20、铝箔层30、第二胶粘层40和热封层50。其中，外封层10发挥保护中间铝箔层30不被刮伤和增加铝箔延性的作用，需具有良好的抗冲击性和绝缘性；铝箔层30能够阻隔水分进入电池内部和电解液从内部渗出，需具有良好的阻隔性能、成形性能及双面复合加工性能；热封层50需具有良好的热封性能及对水和溶剂的阻隔性能；第一胶粘层20和第二胶粘层40发挥粘接各层的粘接作用。
与传统的铝塑膜相比，本申请提供的复合铝塑膜还添加有热敏材料或还包括热敏材料形成的功能层60，该热敏材料的添加或功能层60的设置能够提高复合铝塑膜的热敏性能，使软包电池在50～120℃的第一温度段具有更强的吸热能力，在120℃以上的第二温度段具有更强的散热能力，即通过调控不同温度段功能层60的吸热与散热的平衡，改善软包电池在不同温度环境下的导热能力，从而显著提高软包电池的安全性。
相比于其它范围，将第一温度段的平均导热系数与第二温度段的平均导热系数的差异限定在上述范围内(即严格控制(k2-k1)/k1的取值范围在上述范围)有利于改善软包电池在不同温度环境下的导热能力，从而有利于提高软包电池的安全性。
在一种优选的实施方式中，热敏材料包括但不限于无机热敏材料和/或有机热敏材料；无机热敏材料包括但不限于碳化硅、氮化硅、硅酸铝和氮化铝组成的组中的一种或多种；有机热敏材料包括但不限于C4～C20的脂肪烃类化合物、C6～C12的脂肪酸类化合物、C1～C8的脂肪酯类化合物、液晶聚氨酯弹性体、液晶丙烯酸酯弹性体、重均分子量为3000～50000的聚胺酸组成的组中的一种或多种。相比于其它范围，采用上述种类的热敏材料有利于进一步提高复合铝塑膜的热敏性能，进一步改善软包电池在不同温度环境下的导热能力，从而进一步提高软包电池的安全性。
在一种优选的实施方式中，热敏材料为无机热敏材料和有机热敏材料的混合物时，热敏材料为氮化硅和液晶聚氨酯弹性体的混合物，优选为重量比为1:(1～10)的氮化硅和液晶聚氨酯弹性体的混合物；和/或，热敏材料为碳化硅和液晶丙烯酸酯弹性体的混合物，优选为重量比为1:(1～10)的碳化硅和液晶丙烯酸酯弹性体的混合物。相比于其它种类，采用上述种类的混合物作为该热敏材料有利于发挥无机热敏材料和有机热敏材料的协同作用，有利于进一步提高复合铝塑膜的热敏性能，进一步改善软包电池在不同温度环境下的导热能力，从而进一步提高软包电池的安全性；同时，相比于其它范围，将上述种类的混合物中各成分的重量比限定在上述范围内有利于更进一步发挥无机热敏材料和有机热敏材料的协同作用，有利于更进一步提高复合铝塑膜的热敏性能，更进一步改善软包电池在不同温度环境下的导热能力，从而更进一步提高软包电池的安全性。
在一种优选的实施方式中，热敏材料为无机热敏材料时，热敏材料为碳化硅和硅酸铝的混合物，优选为重量比为1:(1～15)的碳化硅和硅酸铝的混合物；和/或，热敏材料为氮化硅和氮化铝的混合物，优选为重量比为1:(1～15)的氮化硅和氮化铝的混合物。相比于其它种类，采用上述种类的混合物作为该热敏材料有利于进一步提高复合铝塑膜的热敏性能，进一步改善软包电池在不同温度环境下的导热能力，从而进一步提高软包电池的安全性；同时，相比于其它范围，将上述种类的混合物中各成分的重量比限定在上述范围内有利于更进一步发挥无机热敏材料的热敏性能，有利于更进一步提高复合铝塑膜的热敏性能，更进一步改善软包电池在不同温度环境下的导热能力，从而更进一步提高软包电池的安全性。
在一种优选的实施方式中，热敏材料为有机热敏材料时，热敏材料为C4～C20的脂肪烃类化合物和液晶聚氨酯弹性体的混合物，优选为重量比为1:(0.1～2)的C4～C20的脂肪烃类化合物和液晶聚氨酯弹性体的混合物；和/或，热敏材料为C6～C12的脂肪酸类化合物和液晶聚氨酯弹性体的混合物，优选为重量比为1:(0.1～2)的C6～C12的脂肪酸类化合物和液晶聚氨酯弹性体的混合物。相比于其它种类，采用上述种类的混合物作为该热敏材料有利于进一步提高复合铝塑膜的热敏性能，进一步改善软包电池在不同温度环境下的导热能力，从而进一步提高软包电池的安全性；同时，相比于其它范围，将上述种类的混合物中各成分的重量比限定在上述范围内有利于更进一步发挥有机热敏材料的热敏性能，有利于更进一步提高复合铝塑膜的热敏性能，更进一步改善软包电池在不同温度环境下的导热能力，从而更进一步提高软包电池的安全性。
在一种优选的实施方式中，复合铝塑膜还包括至少一层功能层60，以占基本层结构的总重量计，功能层60的重量百分含量为0.5～15wt％。功能层60的重量百分含量包括但不限于上述范围，将其限定在上述范围内有利于提高功能层60与其它层之间的粘结性，有利于抑制各层之间容易分层的现象；同时有利于进一步提高复合铝塑膜的热敏性能，进一步改善软包电池在不同温度环境下的导热能力，从而进一步提高软包电池的安全性。
在一种优选的实施方式中，功能层60的厚度为10～50μm。功能层60的厚度包括但不限于上述范围，将其限定在上述范围内有利于提高功能层60与其它层之间的粘结性，有利于抑制各层之间容易分层的现象；同时有利于进一步提高复合铝塑膜的热敏性能，进一步改善软包电池在不同温度环境下的导热能力，从而进一步提高软包电池的安全性。
本申请中热敏材料还可以用于作为外封层10、热封层50、第一胶粘层20、第二胶粘层40中的一层或多层的材料。
在一种优选的实施方式中，外封层10为热敏材料与聚酰胺纤维的复合层。当外封层10中含有热敏材料成分时，能够将电池内部产生的热量及时传导至电池外部，从而提高软包电池的散热能力，同时有利于减少外封层10对外部热量的吸收，有利于降低软包电池内部的温度，从而有利于提高软包电池的安全性。
为了在提高外封层10热敏性能的同时保持外封层10具有良好的保护中间铝箔层30不被刮伤和增加铝箔延性的作用以及良好的抗冲击性和绝缘性，优选地，以占外封层10的总重量计，热敏材料与聚酰胺纤维的重量比为1:(1～10)。
在一种优选的实施方式中，热封层50为热敏材料与聚烯烃的复合层。当热封层50中含有热敏材料成分时，能够将软包电池内部电芯的热量及时传导至复合铝塑膜的外部，从而提高软包电池的散热能力，有利于提高软包电池的安全性。
为了在提高热封层50热敏性能的同时保持热封层50具有良好的对水和电解液的阻隔性能，优选地，以占热封层50的总重量计，热敏材料与聚烯烃的重量比为1:(0.5～2)。
在一种优选的实施方式中，第一胶粘层20为热敏材料与聚氨酯胶粘剂的复合层。当第一胶粘层20中含有热敏材料成分时，能够将软包电池内部电芯的热量及时传导至复合铝塑膜的外部，从而提高软包电池的散热能力，有利于提高软包电池的安全性。
为了在提高第一胶粘层20热敏性能的同时保持第一胶粘层20具有较好的粘结性，优选地，以占第一胶粘层20的总重量计，热敏材料与聚氨酯胶粘剂的重量比为1:(1～10)，更优选为1:(1～5)。
在一种优选的实施方式中，第二胶粘层40为热敏材料与聚烯烃胶粘剂的复合层。当第二胶粘层40中含有热敏材料成分时，能够将软包电池内部电芯的热量及时传导至复合铝塑膜的外部，从而提高软包电池的散热能力，有利于提高软包电池的安全性。
为了在提高第二胶粘层40热敏性能的同时保持第一胶粘层20具有较好的粘结性，优选地，以占第二胶粘层40的总重量计，热敏材料与聚烯烃胶粘剂的重量比为1:(1～10)，更优选为1:(1～5)。
在一种优选的实施方式中，外封层10的厚度为8～50μm，第一胶粘层20的厚度为2～10μm，铝箔层30的厚度为10～100μm，第二胶粘层40的厚度为3～15μm，热封层50的厚度为15～80μm，功能层60的厚度为10～50μm。复合铝塑膜中各层的厚度包括但不限于上述范围，将其限定在上述范围内有利于更好地发挥复合铝塑膜的热敏性能、隔绝氧气和水汽的性能以及防止电解液渗漏的性能，有利于提高复合铝塑膜的综合性能。
在另一种优选的实施方式中，外封层10的厚度为8～100μm，第一胶粘层20的厚度为2～60μm，铝箔层30的厚度为10～100μm，第二胶粘层40的厚度为3～65μm，热封层50的厚度为15～130μm。复合铝塑膜中各层的厚度包括但不限于上述范围，将其限定在上述范围内有利于更好地发挥复合铝塑膜的热敏性能、隔绝氧气和水汽的性能以及防止电解液渗漏的性能，有利于提高复合铝塑膜的综合性能。
本申请第二方面还提供了一种复合铝塑膜的制备方法，该复合铝塑膜的制备方法包括：步骤S1，制备基本层结构中的各层；步骤S2，在制备基本层结构中除铝箔层30之外的任选一层或多层时进行热敏材料的添加，或者，将热敏材料涂覆在基本层结构表面或者任选的两层之间，经压合处理后得到叠层结构；步骤S3，对叠层结构进行热处理，得到复合铝塑膜。
对上述各层进行压合处理后得到叠层结构，对叠层结构进行热处理以形成依次层叠设置的外封层10、第一胶粘层20、铝箔层30、第二胶粘层40和热封层50，从而得到复合铝塑膜，且该复合铝塑膜还包括至少一层功能层60。与传统的铝塑膜相比，本申请提供的复合铝塑膜还添加有热敏材料或还包括热敏材料形成的功能层，该热敏材料的添加或功能层的设置能够提高复合铝塑膜的热敏性能，使软包电池在50～120℃的第一温度段具有更强的吸热能力，在120℃以上的第二温度段具有更强的散热能力，即通过调控不同温度段功能层的吸热与散热的平衡，改善软包电池在不同温度环境下的导热能力，从而显著提高软包电池的安全性。
在一种优选的实施方式中，采用平面刮涂法涂覆热敏材料。该涂覆方法操作简单，制备成本低，且便于大规模制备。
在一种优选的实施方式中，压合处理过程的压力为0.10～0.45MPa，温度为50～70℃，时间为5～45min。压合处理过程的压力、温度和时间包括但不限于上述范围，将其限定在上述范围内有利于压合处理过程中各层贴合地更加紧密，从而有利于提高复合铝塑膜的综合性能。
在一种优选的实施方式中，热处理的温度为30～50℃，时间为3～10天。热处理的温度和时间包括但不限于上述范围，将其限定在上述范围内有利于更好地发挥复合铝塑膜的热敏性能、隔绝氧气和水汽的性能以及防止电解液渗漏的性能，有利于提高复合铝塑膜的综合性能。
在一种优选的实施方式中，热敏材料包括但不限于无机热敏材料和/或有机热敏材料；优选无机热敏材料的平均粒径为10～50nm。无机热敏材料的平均粒径包括但不限于上述范围，将其限定在上述范围内有利于提高其可加工性能(如便于进行流延成型)，从而有利于材料复合成型。
在一种优选的实施方式中，在制备基本层结构中除铝箔层30之外的任选一层或多层时进行热敏材料的添加，外封层10为热敏材料与聚酰胺纤维经混炼流延制成的复合层；和/或，热封层50为热敏材料与聚烯烃经混炼流延制成的复合层；和/或，第一胶粘层20为热敏材料与聚氨酯胶粘剂经混炼流延制成的复合层；第二胶粘层40为热敏材料与聚烯烃胶粘剂经混炼流延制成的复合层。
针对不同的复合层采用不同的处理工艺。在一种优选的实施方式中，热敏材料为氮化硅和液晶聚氨酯弹性体的混合物时，压合处理过程的压力为0.25～0.45MPa，温度为55～60℃，时间为15～45min，热处理的温度为40～45℃，时间为3～10天；和/或，热敏材料为C4～C20的脂肪烃类化合物和液晶聚氨酯弹性体的混合物时，压合处理过程的压力为0.15～0.35MPa，温度为40～60℃，时间为5～35min，热处理的温度为40～45℃，时间为3～8天。压合处理过程的压力、温度和时间以及热处理的温度和时间分别包括但不限于上述范围，将其限定在上述范围内有利于更好地发挥复合铝塑膜的热敏性能、隔绝氧气和水汽的性能以及防止电解液渗漏的性能，有利于提高复合铝塑膜的综合性能。
针对不同成分的功能层60采用不同的处理工艺。在一种优选的实施方式中，将热敏材料涂覆在基本层结构表面或者任选的两层之间，热敏材料为氮化硅和液晶聚氨酯弹性体的混合物时，压合处理过程的压力为0.35～0.40MPa，温度为55～60℃，时间为30～45min，热处理的温度为40～45℃，时间为5～7天；和/或，热敏材料为C4～C20的脂肪烃类化合物和液晶聚氨酯弹性体的混合物时，压合处理过程的压力为0.15～0.20MPa，温度为40～50℃，时间为10～35min，热处理的温度为40～45℃，时间为3～8天。压合处理过程的压力、温度和时间以及热处理的温度和时间分别包括但不限于上述范围，将其限定在上述范围内有利于更好地发挥复合铝塑膜的热敏性能、隔绝氧气和水汽的性能以及防止电解液渗漏的性能，有利于提高复合铝塑膜的综合性能。
在一种优选的实施方式中，热处理过程后还包括静置过程。在热处理过程后进行静置有利于热敏材料复合地更加充分，有利于提高复合铝塑膜的综合性能。
为了进一步使得功能层60与相邻层之间贴合平整，同时为了节约设备资源，优选地，静置过程的温度为20～25℃，时间为1～7天。
本申请第三方面还提供了一种上述复合铝塑膜、或由上述复合铝塑膜的制备方法制得的复合铝塑膜在锂离子电池包装领域中的应用。
本申请提供的上述复合铝塑膜具有优异的热敏性能，在不同温度段条件下具有相应的吸热性能和散热性能，将其应用在锂离子电池包装领域中能够显著改善锂离子电池的导热能力，从而显著提高锂离子电池的安全性。
以下结合具体实施例对本申请作进一步详细描述，这些实施例不能理解为限制本申请所要求保护的范围。
实施例1
一种复合铝塑膜的制备方法，包括：
(1)制备基本层结构，其中，外封层10为热敏材料与聚酰胺纤维经混炼流延制成的层，热敏材料为氮化硅(平均粒径为35nm)与液晶聚氨酯弹性体(中国台湾日盛，BTE-75)的混合物，聚酰胺纤维为尼龙PA66，重均分子量为20000，且该热敏材料与PA66的重量比为1:3；第一胶粘层20的材料为聚氨酯胶粘剂(中国东莞市研泰化学有限公司，TS-9015)，铝箔层30的材料为金属Al，第二胶粘层40的材料为聚丙烯胶粘剂(中国东莞市研泰化学有限公司，MX-8347)，热封层50的材料为聚丙烯(重均分子量为3500)；
(2)将外封层10、第一胶粘层20、铝箔层30、第二胶粘层40和热封层50依次层叠设置，并进行压合处理，压合处理的压力为0.32MPa，温度为55℃，处理38min后得到叠层结构；
(3)对上述制得的叠层结构进行热处理，热处理的温度为40℃，处理4天后再静置2天，得到复合铝塑膜。
如图1所示，本实施例制得的复合铝塑膜包括依次层叠设置的外封层10、第一胶粘层20、铝箔层30、第二胶粘层40和热封层50，其中，外封层10的厚度为45μm，第一胶粘层20的厚度为2μm，铝箔层30的厚度为40μm，第二胶粘层40的厚度为8μm和热封层50的厚度为40μm。
实施例2
与实施例1的区别在于：外封层10的材料为聚酰胺纤维；而热封层50为热敏材料与聚丙烯经混炼流延制成的层，该热敏材料的种类与实施例1相同，其中，聚丙烯的重均分子量为3500，且该热敏材料与聚丙烯的重量比为1:1.8；其余各层与实施例1相同，其余制备过程也与实施例1相同，得到复合铝塑膜。
实施例3
与实施例1的区别在于：外封层10的材料为聚酰胺纤维；而第一胶粘层20为热敏材料与聚氨酯胶粘剂经混炼流延制成的层，该热敏材料和聚氨酯胶粘剂的种类分别与实施例1相同，且该热敏材料与聚氨酯胶粘剂的重量比为1:1.5；其余各层与实施例1相同，其余制备过程也与实施例1相同，得到复合铝塑膜。
实施例4
一种复合铝塑膜的制备方法，包括：
(1)制备基本层结构，其中，外封层10的材料为聚酰胺纤维PA66(重均分子量为20000)，第一胶粘层20的材料为聚氨酯胶粘剂(中国东莞市研泰化学有限公司，TS-9015)，铝箔层30的材料为金属Al，第二胶粘层40的材料为聚丙烯胶粘剂(中国东莞市研泰化学有限公司，MX-8347)，热封层50的材料为聚丙烯(重均分子量为3500)；
(2)采用平面刮涂法将热敏材料涂覆在外封层10的一侧表面，该热敏材料为氮化硅(平均粒径为35nm)与液晶聚氨酯弹性体(中国台湾日盛，BTE-75)的混合物，氮化硅与液晶聚氨酯弹性体的重量比为1:5，经55℃固化处理后得到单位面积涂覆量为1.8g/cm3的功能层60；
(3)将外封层10、功能层60、第一胶粘层20、铝箔层30、第二胶粘层40和热封层50按顺序叠置，进行压合处理，压合处理的压力为0.32MPa，温度为55℃，时间为38min，得到叠层结构；
(4)对上述叠层结构进行热处理，热处理的温度为40℃，处理4天后再静置2天，得到复合铝塑膜。
如图2所示，本实施例制得的复合铝塑膜包括依次层叠设置的外封层10、功能层60、第一胶粘层20、铝箔层30、第二胶粘层40和热封层50，其中，外封层10的厚度为10μm，功能层60的厚度为35μm，第一胶粘层20的厚度为2μm，铝箔层30的厚度为40μm，第二胶粘层40的厚度为8μm和热封层50的厚度为40μm，且以占外封层10、第一胶粘层20、铝箔层30、第二胶粘层40和热封层50的总重量计，上述功能层60的重量百分含量为8wt％。
实施例5
与实施例4的区别在于：步骤(2)中，热敏材料为氮化硅和氮化铝的混合物，其中，氮化硅的平均粒径为50nm，氮化铝的平均粒径为35nm，且氮化硅与氮化铝的重量比为1:1；其余步骤与实施例4相同，得到复合铝塑膜。
实施例6
与实施例4的区别在于：步骤(2)中，热敏材料为氮化硅和氮化铝的混合物，其中，氮化硅的平均粒径为50nm，氮化铝的平均粒径为35nm，且氮化硅与氮化铝的重量比为1:10；其余步骤与实施例4相同，得到复合铝塑膜。
实施例7
与实施例4的区别在于：步骤(2)中，氮化硅和液晶聚氨酯弹性体的重量比为1:1；其余步骤与实施例4相同，得到复合铝塑膜。
实施例8
与实施例4的区别在于：步骤(2)中，氮化硅和液晶聚氨酯弹性体的重量比为1:10；其余步骤与实施例4相同，得到复合铝塑膜。
实施例9
与实施例4的区别在于：步骤(2)中，氮化硅和液晶聚氨酯弹性体的重量比为2:3；其余步骤与实施例4相同，得到复合铝塑膜。
实施例10
与实施例4的区别在于：步骤(2)中，热敏材料为三甲基辛烷和液晶聚氨酯弹性体的混合物，且三甲基辛烷与液晶聚氨酯弹性体的重量比为1:0.1。
实施例11
与实施例4的区别在于：步骤(2)中，热敏材料为三甲基辛烷和液晶聚氨酯弹性体的混合物，且三甲基辛烷与液晶聚氨酯弹性体的重量比为1:2。
实施例12
与实施例4的区别在于：步骤(2)中，热敏材料为三甲基辛烷和液晶聚氨酯弹性体的混合物，且三甲基辛烷和液晶聚氨酯弹性体的重量比为1:3。
实施例13
与实施例4的区别在于：步骤(3)中，压合处理过程的压力0.10MPa，温度为50℃，时间为50min。
实施例14
与实施例4的区别在于：步骤(3)中，压合处理过程的压力0.35MPa，温度为70℃，时间为25min。
实施例15
与实施例4的区别在于：步骤(3)中，压合处理过程的压力0.40MPa，温度为40℃，时间35min。
实施例16
与实施例4的区别在于：步骤(3)中，压合处理过程的压力0.25MPa，温度为60℃，时间为45min；步骤(4)中，热处理的温度为40℃，时间为10天；其余步骤与实施例5相同，得到复合铝塑膜。
实施例17
与实施例4的区别在于：步骤(3)中，压合处理过程的压力0.45MPa，温度为55℃，时间为15min；步骤(4)中，热处理的温度为45℃，时间为3天；其余步骤与实施例5相同，得到复合铝塑膜。
实施例18
与实施例4的区别在于：步骤(3)中，压合处理过程的压力0.10MPa，温度为65℃；步骤(4)中，热处理的温度为55℃；其余步骤与实施例5相同，得到复合铝塑膜。
对比例1
与实施例1的区别在于：外封层10采用重均分子量为20000的尼龙66经流延制成，即外封层10中未包含热敏材料成分；外封层10的厚度与实施例1中功能层60的厚度相同，其余制备过程也与实施例1相同，得到铝塑膜。
对比例2
与实施例2的区别在于：热封层50采用重均分子量为3500的聚丙烯经流延制成，即热封层50中未包含热敏材料成分；热封层50的厚度与实施例1相同，其余制备过程也与实施例1相同，得到铝塑膜。
对比例3
与实施例3的区别在于：第一胶粘层20由聚氨酯胶粘剂(东莞市研泰化学有限公司，TS-9015)经流延制成，即第一胶粘层20未包含热敏材料成分；第一胶粘层20的厚度与实施例1相同，其余制备过程也与实施例1相同，得到铝塑膜。
对本申请上述全部实施例和对比例中制得的复合铝塑膜进行不同温度段的平均导热系数测试，测试方法为ASTM D5470进行测试。测试结果见表1。
表1
从以上的描述中，可以看出，本发明上述的实施例实现了如下技术效果：与传统的铝塑膜相比，本申请提供的复合铝塑膜还添加有热敏材料或还包括热敏材料形成的功能层60，该热敏材料的添加或功能层60的设置能够提高复合铝塑膜的热敏性能，使软包电池在50～120℃的第一温度段具有更强的吸热能力，在120℃以上的第二温度段具有更强的散热能力，即通过调控不同温度段功能层60的吸热与散热的平衡，改善软包电池在不同温度环境下的导热能力，从而显著提高软包电池的安全性。
相比于其它范围，将第一温度段的平均导热系数与第二温度段的平均导热系数的差异限定在上述范围内(即严格控制(k2-k1)/k1的取值范围在上述范围)有利于改善软包电池在不同温度环境下的导热能力，从而有利于提高软包电池的安全性。
需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的术语在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施方式例如能够以除了在这里描述的那些以外的顺序实施。
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 (12)

1.一种复合铝塑膜，其特征在于，所述复合铝塑膜包括基本层结构，所述基本层结构包括依次层叠设置的外封层(10)、第一胶粘层(20)、铝箔层(30)、第二胶粘层(40)和热封层(50)；其中，所述基本层结构中除所述铝箔层(30)以外的任选一层或多层中添加有热敏材料，或者，所述复合铝塑膜还包括至少一层所述热敏材料形成的功能层(60)，且各所述功能层(60)位于所述基本层结构表面或者任选的两层之间；
所述复合铝塑膜在第一温度段的平均导热系数为k1，在第二温度段的平均导热系数为k2，k1为0.15～0.45W/(m·k)，且(k2-k1)/k1≥30％；所述第一温度段的温度为50～120℃，所述第二温度段的温度高于120℃。
2.根据权利要求1所述的复合铝塑膜，其特征在于，所述热敏材料选自无机热敏材料和/或有机热敏材料；
所述无机热敏材料选自碳化硅、氮化硅、硅酸铝和氮化铝组成的组中的一种或多种；
所述有机热敏材料选自C4～C20的脂肪烃类化合物、C6～C12的脂肪酸类化合物、C1～C8的脂肪酯类化合物、液晶聚氨酯弹性体、液晶丙烯酸酯弹性体、重均分子量为3000～50000的聚胺酸组成的组中的一种或多种。
3.根据权利要求2所述的复合铝塑膜，其特征在于，所述热敏材料为所述无机热敏材料和所述有机热敏材料的混合物时，所述热敏材料为氮化硅和液晶聚氨酯弹性体的混合物，优选为重量比为1:(1～10)的氮化硅和液晶聚氨酯弹性体的混合物；和/或，所述热敏材料为碳化硅和液晶丙烯酸酯弹性体的混合物，优选为重量比为1:(1～10)的碳化硅和液晶丙烯酸酯弹性体的混合物；
所述热敏材料为无机热敏材料时，所述热敏材料为碳化硅和硅酸铝的混合物，优选为重量比为1:(1～15)的碳化硅和硅酸铝的混合物；和/或，所述热敏材料为氮化硅和氮化铝的混合物，优选为重量比为1:(1～15)的氮化硅和氮化铝的混合物；
所述热敏材料为有机热敏材料时，所述热敏材料为C4～C20的脂肪烃类化合物和液晶聚氨酯弹性体的混合物，优选为重量比为1:(0.1～2)的C4～C20的脂肪烃类化合物和液晶聚氨酯弹性体的混合物；和/或，所述热敏材料为C6～C12的脂肪酸类化合物和液晶聚氨酯弹性体的混合物，优选为重量比为1:(0.1～2)的C6～C12的脂肪酸类化合物和液晶聚氨酯弹性体的混合物。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的复合铝塑膜，其特征在于，所述复合铝塑膜还包括至少一层所述功能层(60)，以占所述基本层结构的总重量计，所述功能层(60)的重量百分含量为0.5～15wt％；和/或，
所述功能层(60)的厚度为10～50μm。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的复合铝塑膜，其特征在于，所述外封层(10)为所述热敏材料与聚酰胺纤维的复合层，优选所述热敏材料与所述聚酰胺纤维的重量比为1:
(1～10)；和/或，
所述热封层(50)为所述热敏材料与聚烯烃的复合层，优选所述热敏材料与所述聚烯烃的重量比为1:(0.5～2)；和/或，
所述第一胶粘层(20)为所述热敏材料与聚氨酯胶粘剂的复合层，优选所述热敏材料与所述聚氨酯胶粘剂的重量比为1:(1～10)；和/或，
所述第二胶粘层(40)为所述热敏材料与聚烯烃胶粘剂的复合层，优选所述热敏材料与所述聚烯烃胶粘剂的重量比为1:(1～10)。
6.根据权利要求1所述的复合铝塑膜，其特征在于，所述外封层(10)的厚度为8～50μm，所述第一胶粘层(20)的厚度为2～10μm，所述铝箔层(30)的厚度为10～100μm，所述第二胶粘层(40)的厚度为3～15μm，所述热封层(50)的厚度为15～80μm，所述功能层的厚度为10～50μm；或，所述外封层(10)的厚度为8～100μm，所述第一胶粘层(20)的厚度为2～60μm，所述铝箔层(30)的厚度为10～100μm，所述第二胶粘层(40)的厚度为3～65μm，所述热封层(50)的厚度为15～130μm。
7.一种权利要求1至6中任一项所述的复合铝塑膜的制备方法，其特征在于，所述复合铝塑膜的制备方法包括：
步骤S1，制备基本层结构中的各层；
步骤S2，在制备所述基本层结构中除铝箔层(30)之外的任选一层或多层时进行热敏材料的添加，或者，将所述热敏材料涂覆在所述基本层结构表面或者任选的两层之间，经压合处理后得到叠层结构；
步骤S3，对所述叠层结构进行热处理，得到所述复合铝塑膜。
8.根据权利要求7所述的复合铝塑膜的制备方法，其特征在于，所述压合处理过程的压力为0.10～0.45MPa，温度为50～70℃，时间为5～45min；和/或，
所述热处理的温度为30～50℃，时间为3～10天。
9.根据权利要求7所述的复合铝塑膜的制备方法，其特征在于，所述热敏材料选自无机热敏材料和/或有机热敏材料；优选所述无机热敏材料的平均粒径为10～50nm；
优选地，在制备所述基本层结构中除铝箔层(30)之外的任选一层或多层时进行所述热敏材料的添加，所述外封层(10)为所述热敏材料与聚酰胺纤维经混炼流延制成的复合层；和/或，所述热封层(50)为所述热敏材料与聚烯烃经混炼流延制成的复合层；和/或，所述第一胶粘层(20)为所述热敏材料与聚氨酯胶粘剂经混炼流延制成的复合层；所述第二胶粘层(40)为所述热敏材料与聚烯烃胶粘剂经混炼流延制成的复合层；
更优选地，所述热敏材料为氮化硅和液晶聚氨酯弹性体的混合物时，所述压合处理过程的压力为0.25～0.45MPa，温度为55～60℃，时间为15～45min，所述热处理的温度为40～45℃，时间为3～10天；和/或，所述热敏材料为C4～C20的脂肪烃类化合物和液晶聚氨酯弹性体的混合物时，所述压合处理过程的压力为0.15～0.35MPa，温度为40～60℃，时间为5～35min，所述热处理的温度为40～45℃，时间为3～8天。
10.根据权利要求7或8所述的复合铝塑膜的制备方法，其特征在于，将所述热敏材料涂覆在所述基本层结构表面或者任选的两层之间，所述热敏材料为氮化硅和液晶聚氨酯弹性体的混合物时，所述压合处理过程的压力为0.35～0.40MPa，温度为55～60℃，时间为30～45min，所述热处理的温度为40～45℃，时间为5～7天；和/或，
所述热敏材料为C4～C20的脂肪烃类化合物和液晶聚氨酯弹性体的混合物时，所述压合处理过程的压力为0.15～0.20MPa，温度为40～50℃，时间为10～25min，所述热处理的温度为40～45℃，时间为3～8天。
11.根据权利要求7至10中任一项所述的复合铝塑膜的制备方法，其特征在于，所述热处理过程后还包括静置过程；优选所述静置过程的温度为20～25℃，时间为1～7天。
12.一种权利要求1至6中任一项所述的复合铝塑膜、或由权利要求7至11中任一项所述的复合铝塑膜的制备方法制得的复合铝塑膜在锂离子电池包装领域中的应用。
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