CN118435430A - 软包膜层压体和使用其制造的电池壳 - Google Patents

软包膜层压体和使用其制造的电池壳 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种能够制造具有优异的对外部应力的抗性的高强度电池壳的软包膜层压体和使用其制造的电池壳，并且本发明的软包膜层压体包括：厚度为60μm以上的气体阻挡层；设置在气体阻挡层的一个表面上并且TD方向上的拉伸强度为10kgf/15mm至20kgf/15mm且TD方向上的伸长率为150％至235％的基层；以及设置在所述气体阻挡层的另一表面上的密封剂层。

Description

软包膜层压体和使用其制造的电池壳
技术领域
本申请要求在韩国知识产权局于2021年12月24日提交的韩国专利申请第10-2021-0187273号的权益，该专利申请的公开内容通过引用全部并入本文。
本发明涉及一种软包膜层压体和使用该软包膜层压体制造的电池壳，更具体地，涉及一种能够制造具有较少的由外部应力引起的裂纹的高强度电池壳的软包膜层压体和使用该软包膜层压体制造的电池壳。
背景技术
二次电池应用和使用于小型产品(如数码相机、P-DVD、MP3P、手机、PDA、便携式游戏设备、电动工具和电动自行车)、需要高功率的大型产品(如电动汽车和混合动力汽车)、用于储存过剩发电或可再生能源的储能设备以及用于备用电源的储能装置中。
通常，通过如下方式制造二次电池：在正极集流体和负极集流体上涂布电极活性材料浆料以制造正极和负极，将正极和负极堆叠在隔膜的两侧以形成具有预定形状的电极组件，然后将电极组件容纳在电池壳中，接着将电解质注入其中并密封电池壳。
根据容纳电极组件的壳的材料，二次电池被分类为软包型二次电池和罐型二次电池。软包型二次电池将电极组件容纳在由柔性聚合物材料制成的软包中。此外，罐型二次电池将电极组件容纳在由诸如金属或塑料的材料制成的壳中。
通过对柔性软包膜层压体进行冲压加工而制造软包型电池壳，从而形成杯部。然后，当形成杯部时，将电极组件储存在杯部的容纳空间中，并将密封部分密封以制造二次电池。
在冲压加工中，通过将软包膜插设到冲压设备中并用冲头对软包膜层压体施加压力来进行拉伸成型，从而拉伸软包膜层压体。软包膜层压体通常由多个层形成，其中诸如聚对苯二甲酸乙二醇酯的聚合物膜层压在由金属制成的气体阻挡层的一个表面上，并且密封剂层层压在其另一表面上。
近来，随着对诸如电动汽车电池或ESS电池的高容量电池的需求增加，对能够容纳更多电极组件的电池壳的需求也增加。因此，已经尝试了用于增加软包型电池壳的杯部成型深度的方法，或者用于在上壳和下壳中各自成型杯部从而增加杯部体积的双杯成型方法。然而，当杯成型深度增加，或进行双杯成型时，由于过度伸长而使电池壳的刚度降低，结果，由于在物流作业过程期间发生的应力或来自外部的应力而产生裂纹。
因此，需要开发一种软包型电池壳，该电池壳具有高刚度，同时具有大的杯体积，以增加电极组件的容纳体积。
发明内容
技术问题
为了解决上述问题，本发明提供一种软包膜层压体和使用其制造的电池壳，即使在通过将气体阻挡层的厚度以及基层的拉伸强度和伸长率控制在特定范围内以增加杯部成型深度或进行双杯成型之后，软包膜层压体也具有优异的刚度。
技术方案
在一个方面，本发明提供一种软包膜层压体，包括：厚度为60μm以上的气体阻挡层；设置在气体阻挡层的一个表面上并且在TD方向上的拉伸强度为10kgf/15mm至20kgf/15mm且在TD方向上的伸长率为150％至235％的基层；以及设置在气体阻挡层的另一表面上的密封剂层。
在根据本发明的软包膜层压体中，当对通过使层压体进行双杯成型至9.6mm的成型深度然后将软包膜层压体切割为15mm×80mm的尺寸而制备的样品重复施加载荷为100N和150N的力时，到发生破裂时施加力的次数可以为2000次以上。
另外，在根据本发明的软包膜层压体中，当使用直径为1.0mm的销以20N的载荷重复穿刺通过将软包膜层压体切割为90mm×100mm的尺寸而制备的样品时，到发生穿孔时施加力的次数可以为250次以上。
另外，在根据本发明的软包膜层压体中，当使用直径为1.0mm的销以22N的载荷重复穿刺通过将软包膜层压体切割为90mm×100mm的尺寸而制备的样品时，到发生穿孔时施加力的次数可以为150次以上。
气体阻挡层可以具有60μm至80μm的厚度。
优选地，基层在TD方向上的拉伸强度可以为10kgf/15mm至18kgf/15mm，并且在TD方向上的伸长率可以为170％至235％。
基层可以具有聚对苯二甲酸乙二醇酯膜和尼龙膜的层压结构，此时，聚对苯二甲酸乙二醇酯膜可以具有5μm至20μm的厚度，尼龙膜可以具有20μm至30μm的厚度。
气体阻挡层可以包括铝合金薄膜，其中，铝合金薄膜可以包含1.2重量％至1.7重量％的铁，并且可以具有10μm至13μm的晶粒尺寸。
密封剂层可以具有60μm至100μm的厚度，并且可以包含流延聚丙烯、酸处理的聚丙烯、聚丙烯-丁烯-乙烯共聚物或其组合。
在另一方面中，本发明提供一种电池壳，通过对上述根据本发明的软包膜层压体进行拉伸成型来制造该电池壳。
有益效果
对根据本发明的软包膜层压体应用了厚度为60μm以上的气体阻挡层和TD方向的拉伸强度为10kgf/15mm至20kgf/15mm且TD方向的伸长率为150％至235％的基层，该软包膜层压体不仅成型性能优异，而且即使在成型之后也具有强的对外部应力的抗性。
具体地，当对通过将本发明的层压体进行双杯成型至9.6mm的成型深度，然后将软包膜层压体切割为15mm×80mm的尺寸而制备的样品重复施加载荷为100N和150N的力时，到发生破裂时施加力的次数可以为2000次以上，并且当使用直径为1.0mm的销以20N的载荷重复穿刺通过将软包膜层压体切割为90mm×100mm的尺寸而制备的样品时，到发生穿孔时施加力的次数为250次以上，并且当以22N的载荷重复穿刺时，到发生穿孔时施加力的次数为150次以上，因此，对外部应力的抗性优异。
因此，当使用本发明的软包膜层压体时，能够制造一种具有大的电极组件容纳空间的电池壳，从而能够实现高能量密度，并且能够使由在物流过程或充电/放电过程期间发生的外部应力所引起的损坏最小化。
附图说明
图1是根据本发明的一个实施方案的软包膜层压体的剖视图。
图2是示出根据本发明的一个实施方案的电池壳的图。
图3是示出根据本发明的另一实施方案的电池壳的图。
图4是示出基层的拉伸强度测量设备的照片。
图5是示出双杯成型的软包膜层压体和该软包膜层压体的疲劳试验的过程中的样品的切割位置的照片。
图6是示出软包膜层压体的穿刺循环试验设备的照片。
具体实施方式
下文中，将更详细地描述本发明。
应当理解的是，本说明书和权利要求书中使用的术语或词语不应理解为局限于具有在常用词典中定义的含义，而是应当基于发明人可以适当地定义术语的概念以最好地解释发明的原则，解释为具有与本发明的技术构思一致的含义和概念。
在本发明中，机器方向(MD)是指软包膜层压体的长度方向，横向方向(TD)是指软包膜层压体的宽度方向。
本发明的发明人反复地进行研究以制造一种电池壳，该电池壳具有大的电池组件的容纳空间，由此能够实现高能量密度，并且该电池壳能够抑制由在物流过程或充电/放电过程中发生的外部应力所引起的裂纹，因此，发现可以通过将软包膜层压体的气体阻挡层的厚度以及软包膜层压体的基层的TD方向拉伸强度和伸长率控制在特定范围内来实现上述目的，并完成了本发明。
<软包膜层压体>
图1示出了根据本发明的软包膜层压体的一个实施例。下文中，参照图1，将描述根据本发明的软包膜层压体。
参照图1，根据本发明的软包膜层压体1包括气体阻挡层20、设置在气体阻挡层的一个表面上的基层10和设置在气体阻挡层的另一表面上的密封剂层30。此时，气体阻挡层20可以具有60μm以上(优选地，60μm至100μm)的厚度，并且基层10的TD方向上的拉伸强度可以为10kgf/15mm至20kgf/15mm(优选地，10kgf/15mm至18kgf/15mm，更优选地，10kgf/15mm至15kgf/15mm，还更优选地，10kgf/15mm至13kgf/15mm)，并且TD方向上的伸长率可以为150％至235％(优选地，170％至235％，更优选地，200％至235％的。根据本发明人的研究，当气体阻挡层20的厚度以及基层10的TD方向的拉伸强度和伸长率同时满足上述范围时，成型之后对外部应力的抗性显著增加，同时具有优异的成形性。相反，当气体阻挡层的厚度或基层的拉伸强度中的一个超出本发明的范围时，成型之后对外部应力的抗性显著降低。
具体地，当将载荷为100N(低力)和150N(高力)的力重复施加至通过对本发明的软包膜层压体进行双杯成型至9.6mm的成型深度然后将软包膜层压体切割为15mm×80mm的尺寸而制备的样品时，到发生破裂时施加力的次数为2000次以上，优选地为2000次至10000次。
此时，样品被切割为包括杯部，并且被切割为使得软包膜层压体的TD方向与样品的长度方向一致。
另外，在双杯成型中，将软包膜层压体插设到双杯成型设备中，然后用冲头将压力施加至软包膜层压体的部分区域以形成杯部，从而制造电池壳100。此时，压力可以为约0.3MPa至约1MPa，优选为约0.3MPa至约0.8MPa，更优选为约0.4MPa至约0.6MPa。如果在杯部的成型过程中压力太低，则拉伸会过度，这会引起褶皱，如果压力太高，则拉伸不能良好地实现，这会引起较低的成型深度。
同时，冲头的移动速度可以是20mm/min至80mm/min，优选地30mm/min至70mm/min，更优选地40mm/min至60mm/min。如果冲头的移动速度太快，则杯部的圆周表面没有被充分拉伸，使得产生压缩力，这会由于压弯而引起褶皱，如果冲头的移动速度太慢，则在成型过程中集中在杯部的角部上的应力增加，使得针孔或裂纹会增加。
同时，本发明中使用的双杯成型设备的成型条件示于下面[表1]中。
[表1]
另外，在本发明的软包膜层压体中，当使用直径为1.0mm的销以20N的载荷重复穿刺通过将软包膜层压体切割为90mm×100mm的尺寸而制备的样品时，到发生穿孔时施加力的次数为250次以上，并且当以22N的载荷重复穿刺时，到发生穿孔时施加力的次数为150次以上。因此，即使从外部重复施加力，本发明的软包膜层压体也不容易破裂或穿孔，并且即使在成型之后也保持高刚度。因此，当使用本发明的软包膜层压体制造电池壳时，能够有效地防止电池壳因外部冲击而损坏或破裂。
下文中，将详细描述根据本发明的软包膜层压体的各个层。
基层
基层10设置在电池壳的最外层上，以保护电极组件免受外部冲击并且使电极组件电绝缘。
基层10可以由聚合物材料制成，例如，可以由选自聚乙烯、聚丙烯、聚碳酸酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚氯乙烯、丙烯酸类聚合物、聚丙烯腈、聚酰亚胺、聚酰胺、纤维素、芳族聚酰胺、尼龙、聚酯、聚对苯撑苯并双恶唑、聚芳酯和特氟隆中的聚合物材料制成。
基层10可以具有单层结构，或者可以具有其中不同的聚合物膜12和14被层压的多层结构，如图1中所示。当基层10具有多层结构时，粘合剂层16a可以插设在聚合物膜之间。
同时，基层10可以具有10μm至60μm，优选地20μm至50μm，更优选地30μm至50μm的总厚度。如果基层具有多层结构，则上述厚度是包括粘合剂层的厚度。当基层10满足上述范围时，耐久性、绝缘性和成型性能优异。如果基层太薄，则耐久性会降低，并且在成型过程中基层会破裂，如果太厚，则成型性能会降低，软包膜层压膜的总厚度会增加，并且电池容纳空间会减小，导致能量密度降低。
在本发明中，基层的TD方向上的拉伸强度可以为约10kgf/15mm至约20kgf/15mm，更优选地约10kgf/15mm至约18kgf/15mm，更优选地约10kf/15mm至约15kgf/15mm，还更优选地约10kgf/15mm至约13kgf/15mm。如果基层的TD方向上的拉伸强度小于10kgf/15mm，则改善杯成型后的抗疲劳和抗穿刺性的效果不显著。同时，如果基层的TD方向的拉伸强度太大，则成型性能会降低，因此，优选地，基层的TD方向拉伸强度为20kgf/15mm以下。
同时，基层的拉伸强度是当基层在TD方向上拉伸时发生破裂时的强度，并且可以通过如下方法测量，在该方法中，将构成基层的膜或膜层压体切割为使得TD方向是纵向，以制备测量样品，然后将测量样品安装在UTM设备上并拉伸，以测量发生破裂时的最大强度。
另外，基层的TD方向上的伸长率可以为约150％至约235％，优选地170％至235％，更优选地200％至235％，还更优选地210％至235％。当基层的TD方向伸长率满足上述范围时，气体阻挡层被良好地保持，以得到改善成型性能的效果。
基层的TD方向上的拉伸强度和伸长率在构成基层的膜的材料、膜的制备方法、膜的厚度、粘合剂层的厚度等的影响下变化。此外，由于各个制造商的膜制备工艺不同，因此，具有相同材料和相同厚度的膜的物理性能(如拉伸强度和伸长率)会根据制造商而不同。因此，可以适当地选择构成基层的膜的制造商(生产商)、膜的材料、膜的厚度、粘合剂层的厚度等，以形成具有期望的拉伸强度和伸长率的基层。
根据一个实施例，基层10可以具有层压结构，其中聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)膜和尼龙膜在其间插设有粘合剂层的情况下被层压。此时，优选地，将尼龙膜设置在气体阻挡层20侧，即，设置在内侧，并且将聚对苯二甲酸乙二醇酯膜设置在电池壳的表面侧。
聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)具有优异的耐久性和电绝缘性，因此，当PET膜设置在表面侧时，耐久性和绝缘性能优异。然而，由于PET膜与构成气体阻挡层20的铝合金薄膜具有弱的粘合性，并且具有不同的拉伸行为，因此，当将PET膜设置在气体阻挡层侧时，在成型过程中会发生基层和气体阻挡层的剥离，并且气体阻挡层被不均匀地拉伸，这会引起成型性能降低的问题。相比之下，由于尼龙膜具有与构成气体阻挡层20的铝合金薄膜相似的拉伸行为，因此，当将尼龙膜设置在聚对苯二甲酸乙二醇酯与气体阻挡层之间时，可以具有改善成型性能的效果。
聚对苯二甲酸乙二醇酯膜可以具有5μm至20μm(优选地，5μm至15μm，更优选地，7μm至15μm)的厚度，尼龙膜可以具有20μm至40μm(优选地，20μm至35μm，更优选地，20μm至30μm，还更优选地，23μm至27μm)的厚度。当聚对苯二甲酸乙二醇酯膜的厚度和尼龙膜的厚度满足上述范围时，成型性能和成型后的刚度优异。
气体阻挡层
气体阻挡层20用于确保电池壳的机械强度，阻挡二次电池外部的气体、水分等的进入，并且防止电解质泄漏。
气体阻挡层可以具有60μm以上(优选地，60μm至100μm，更优选地，60μm至80μm)的厚度。当气体阻挡层的厚度为60μm以上时，成型性能得到改善，从而增加极限成型深度，并且成型之后对外部应力的抗性得到改善。
同时，气体阻挡层可以由金属材料制成，并且具体地可以由铝合金薄膜组成。
铝合金薄膜可以包含铝和除了铝之外的金属元素，例如，选自铁(Fe)、铜(Cu)、铬(Cr)、锰(Mn)、镍(Ni)、镁(Mg)、硅(Si)和锌(Zn)中的一种或两种以上。
优选地，铝合金薄膜可以具有1.2重量％至1.7重量％(优选地，1.3重量％至1.7％，更优选地，1.3重量％至1.45重量％)的铁(Fe)含量。当铝合金薄膜中的铁(Fe)含量小于1.2重量％时，铝合金薄膜的强度降低，这会在成型过程中引起裂纹和穿孔，并且当铝合金薄膜中的铁(Fe)含量大于1.7重量％时，铝合金薄膜的柔性降低，从而对改善成型性能和弯曲性能有限制。
另外，铝合金薄膜包括晶粒尺寸为10μm至13μm(优选地，10.5μm至12.5μm，更优选地，11μm至12μm)的铝合金薄膜。当铝合金薄膜的晶粒尺寸满足上述范围时，可以增加成型深度，而不在杯形成过程中产生穿孔或裂纹。当铝合金薄膜的晶粒尺寸大于13μm时，铝合金薄膜的强度降低，并且由于在拉伸过程中难以分散内应力而产生更多的裂纹和穿孔，当晶粒尺寸小于10μm时，铝合金薄膜的柔性降低，使得对改善成型性能和弯曲性能有限制。
晶粒尺寸根据铝合金薄膜的组成和铝合金薄膜加工方法而变化，并且可以通过用扫描电镜(SEM)观察铝合金薄膜的厚度方向上的横截面来测量。具体地，在本发明中，使用扫描电镜得到铝合金薄膜的厚度方向上的横截面的SEM图像，并且测量在SEM图像中观察到的晶粒中的任意30个晶粒的最大直径，然后将其平均值评估为晶粒尺寸。
具体地，铝合金薄膜可以是合金号为AA8021的铝合金，但不限于此。
密封剂层
密封剂层30通过热压缩而接合，从而密封电池壳，并且设置在软包膜层压体1的最内层中。
密封剂层30是在成型到电池壳中之后与电解质和电极组件接触的表面，因此，要求具有绝缘性能和耐腐蚀性，并且要求完全密封内部以阻挡物质在内部和外部之间的移动，因此要求具有高密封性能。
密封剂层30可以由聚合物材料制成，并且例如，可以由选自聚乙烯、聚丙烯、聚碳酸酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚氯乙烯、丙烯酸类聚合物、聚丙烯腈、聚酰亚胺、聚酰胺、纤维素、芳族聚酰胺、尼龙、聚酯、聚对苯撑苯并双恶唑、聚芳酯和特氟隆中的一种或多种制成，其中，特别优选包含聚丙烯(PP)，其具有优异的机械性能(如拉伸强度、刚度、表面硬度、耐磨性和耐热性)，以及优异的化学性能(如耐腐蚀性)。
更具体地，密封剂层30可以包含聚丙烯、流延聚丙烯(CPP)、酸改性聚丙烯、聚丙烯-丁烯-乙烯共聚物或其组合。
密封剂层30可以具有单层结构，或者可以具有包括由不同聚合物材料组成的两层或更多层的多层结构。
密封剂层可以具有60μm至100μm(优选地，60μm至90μm，更优选地，60μm至80μm)的总厚度。如果密封剂层太薄，则密封耐久性和绝缘性能会降低，如果密封剂层太厚，则弯曲性能会降低并且软包膜层压体的总厚度会增加，导致能量密度相对于体积降低。
可以通过本领域已知的制造软包膜层压体的方法来制造如上所述的本发明的软包膜层压体。例如，可以通过以下方法制造本发明的软包膜层压体，其中通过粘合剂将基层10附接至气体阻挡层20的上表面，然后通过共挤出或粘合剂层在气体阻挡层20的下表面上形成密封剂层30，但不限于此。
根据本发明的软包膜层压体可以具有160μm至200μm(优选地，180μm至200μm)的总厚度。当软包膜层压体的厚度满足上述范围时，能够增加成型深度，同时使由于软包层压体的厚度的增加而引起的电池容纳空间的减小、密封耐久性的劣化等最小化。
<电池壳>
接下来，将描述根据本发明的电池壳。
图2和图3示出了根据本发明的电池壳的实施方案。下文中，将参照图2和图3描述根据本发明构思的电池壳。
如图2和图3中所示，通过将上述本发明的软包膜层压体1拉伸成型来制造根据本发明的电池壳100，并且电池壳100包括杯部110a或110b中的至少一个。
由于软包膜层压体1与上面描述的相同，因此，将省略其具体描述。
杯部110a和110b是用于容纳电极组件(未示出)和电解质(未示出)的空间112，并且通过使用冲头等将软包膜层压体1拉伸成型来制备。此时，可以通过将冲头加压至软包膜层压体1的密封剂层的一侧来进行拉伸成型。
同时，根据本发明的电池壳100可以包括一个杯部110a，如图2中所示，或者两个杯部110a和110b，如图3中所示。
同时，根据本发明的电池壳100包括下壳110和上壳120，并且杯部110a和110b可以仅形成在下壳110和上壳120中的一个中，或者形成在两者中。当如图2中所示使用单杯成型设备来成型软包膜层压体1时，能够制造具有一个杯部的电池壳，并且当如图3中所示使用双杯成型设备来成型软包膜层压体1时，能够制造其中杯部形成在下壳110和上壳120两者中的电池壳。
将电极组件容纳在杯部110a和110b中并且将电解质注入其中之后，将上壳120合拢以放置在下壳110的上端上，使得将电极组件和电解质与外部阻隔。
之后，将上壳120的边缘部分和下壳110的边缘部分热压缩，以进行密封工序。
如上所述制造的本发明的电池壳具有大的电极组件的容纳空间，由此能够实现高能量密度，并且能够使由在物流过程或充电/放电过程期间中发生的外部应力所引起的损坏最小化。
实施方式
下文中，将参照具体实施例更详细地描述本发明。
实施例1
使用氨基甲酸乙酯粘合剂以干层压方式在厚度为80μm的AA8021铝(Al)合金薄膜(制造商：SaMa aluminum)的一个表面上层压厚度为25μm的尼龙膜(产品名称：尼龙6，制造商：Toray)和厚度为12μm的聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)膜(制造商：Toray)，以形成基层。此时，氨基甲酸乙酯粘合剂涂布为使得粘合剂层的厚度为5μm。接下来，将在铝合金薄膜的另一表面上熔融的酸改性聚丙烯(PPa)和聚丙烯(PP)各自共挤出至厚度为30μm，从而形成厚度为60μm的密封剂层，以制造软包膜层压体。
实施例2
使用氨基甲酸乙酯粘合剂以干层压方式在厚度为80μm的AA8021铝(Al)合金薄膜(制造商：SaMaaluminum)的一个表面上层压厚度为25μm的尼龙膜(产品名称：尼龙6，制造商：Hyosung)和厚度为12μm的聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)膜(制造商：Hyosung)，以形成基层。此时，氨基甲酸乙酯粘合剂涂布为使得粘合剂层的厚度为3μm。接下来，将在铝合金薄膜的另一表面上熔融的聚丙烯(PP)挤出至厚度为30μm，并将其与厚度为30μm的流延聚丙烯膜(CPP)结合，从而形成厚度为60μm的密封剂层，以制造软包膜层压体。
实施例3
使用氨基甲酸乙酯粘合剂以干层压方式在厚度为60μm的AA8021铝(Al)合金薄膜(制造商：SaMa aluminum)的一个表面上层压厚度为25μm的尼龙膜(产品名称：尼龙6，制造商：Toray)和厚度为12μm的聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)膜(制造商：Toray)，以形成基层。此时，氨基甲酸乙酯粘合剂涂布为使得粘合剂层的厚度为5μm。接下来，将在铝合金薄膜的另一表面上熔融的酸改性聚丙烯(PPa)和聚丙烯(PP)各自共挤出至厚度为40μm，从而形成厚度为80μm的密封剂层，以制造软包膜层压体。
实施例4
使用氨基甲酸乙酯粘合剂以干层压方式在厚度为60μm的AA8021铝(Al)合金薄膜(制造商：SaMa aluminum)的一个表面上层压厚度为25μm的尼龙膜(产品名称：尼龙6，制造商：Hyosung)和厚度为12μm的聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)膜(制造商：Hyosung)，以形成基层。此时，氨基甲酸乙酯粘合剂涂布为使得粘合剂层的厚度为3μm。接下来，将在铝合金薄膜的另一表面上熔融的聚丙烯(PP)挤出至厚度为30μm，并将其与厚度为30μm的流延聚丙烯膜(CPP)结合，从而形成厚度为60μm的密封剂层，以制造软包膜层压体。
比较例1
使用氨基甲酸乙酯粘合剂以干层压方式在厚度为40μm的AA8021铝(Al)合金薄膜(制造商：SaMa aluminum)的一个表面上层压厚度为15μm的尼龙膜(产品名称：尼龙6，制造商：Hyosung)和厚度为12μm的聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)膜(制造商：Hyosung)，以形成基层。此时，氨基甲酸乙酯粘合剂涂布为使得粘合剂层的厚度为5μm。接下来，将在铝合金薄膜的另一表面上熔融的酸改性聚丙烯(PPa)和聚丙烯(PP)各自共挤出至厚度为40μm，从而形成厚度为80μm的密封剂层，以制造软包膜层压体。
比较例2
使用氨基甲酸乙酯粘合剂以干层压方式在厚度为60μm的AA8021铝(Al)合金薄膜(制造商：SaMa aluminum)的一个表面上层压厚度为15μm的尼龙膜(产品名称：尼龙6，制造商：Hyosung)和厚度为12μm的聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)膜(制造商：Hyosung)，以形成基层。此时，氨基甲酸乙酯粘合剂涂布为使得粘合剂层的厚度为5μm。接下来，将在铝合金薄膜的另一表面上熔融的酸改性聚丙烯(PPa)和聚丙烯(PP)各自共挤出至厚度为40μm，从而形成厚度为80μm的密封剂层，以制造软包膜层压体。
比较例3
使用氨基甲酸乙酯粘合剂以干层压方式在厚度为40μm的AA8021铝(Al)合金薄膜(制造商：SaMa aluminum)的一个表面上层压厚度为25μm的尼龙膜(产品名称：尼龙6，制造商：Toray)和厚度为12μm的聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)膜(制造商：Toray)，以形成基层。此时，氨基甲酸乙酯粘合剂涂布为使得粘合剂层的厚度为5μm。接下来，将在铝合金薄膜的另一表面上熔融的酸改性聚丙烯(PPa)和聚丙烯(PP)各自共挤出至厚度为40μm，从而形成厚度为80μm的密封剂层，以制造软包膜层压体。
比较例4
使用氨基甲酸乙酯粘合剂以干层压方式在厚度为80μm的AA8021铝(Al)合金薄膜(制造商：SaMa aluminum)的一个表面上层压厚度为25μm的尼龙膜(产品名称：尼龙6，制造商：Kolon)和厚度为12μm的聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)膜(制造商：Kolon)，以形成基层。此时，氨基甲酸乙酯粘合剂涂布为使得粘合剂层的厚度为5μm。接下来，将在铝合金薄膜的另一表面上熔融的酸改性聚丙烯(PPa)和聚丙烯(PP)各自共挤出至厚度为30μm，从而形成厚度为60μm的密封剂层，以制造软包膜层压体。
实验例1：基层膜拉伸强度和伸长率的测量
将在实施例1至实施例4和比较例1至比较例4各自中使用的基层膜(尼龙膜/粘合剂层/聚对苯二甲酸乙二醇酯膜层压体)切割为宽度×长度为15mm×80mm，以制备样品。此时，进行切割，使得样品的长度方向与软包膜层压体的TD方向一致。之后，如图4中所示，将样品固定至具有30mm的夹持间隔的UTM装置上，然后以50mm/min的拉伸速度拉动样品，以测量发生破裂时的强度作为拉伸强度。
此外，将破裂时的夹持间隔除以拉伸前的夹持间隔(30mm)，然后乘以100来得到一个数值，将该数值评估为伸长率(％)。
测量结果示于下面[表2]中。
试验例2：疲劳试验
将在实施例1至实施例4和比较例1至比较例4各自中制造的软包膜层压体切割为266mm×240mm的尺寸，并安装在设置有模头和冲头的双杯成型设备上，然后通过以0.5MPa的压力和50mm/min的速度降低冲头来对其进行拉伸成型。此时，将实施例1至实施例4和比较例2的软包膜层压体成型为具有9.6mm的成型深度，并且将比较例1和比较例3的软包膜层压体成型为不产生裂纹的7.0mm的极限成型深度。
同时，上述双杯成型设备的成型条件如上面[表1]中所示。
之后，将双杯成型的软包膜层压体切割为长度80mm×宽度15mm的尺寸，以制备测量样品。切割进行为使得样品的长度方向与软包膜层压体的TD方向一致。图4示出了双杯成型的软包膜层压体的切割位置(盒子区域)。接下来，将样品以30mm的夹持间隔固定至UTM装置，并且将较低的力设置为100N并将较高的力设置为150N之后，重复施加力以测量到样品破裂时施加力的次数。测量结果示于下面[表2]中。
试验例3：穿刺试验
将在实施例1至实施例4和比较例1至比较例4各自中制造的软包膜层压体切割为宽度90mm×长度100mm的尺寸，以制备测量样品。然后，将样品插设在图6中所示的穿刺强度试验仪的夹具中，并且使用直径为1.0mm且尖端曲率为θ.5mm的销对样品重复施加分别具有20N和22N的载荷的力，以测量到样品穿孔时施加力的次数。
此外，通过在改变销的下落载荷的同时将销降落到样品上来测量各个样品的穿刺强度。
测量结果示于下面[表2]中。
[表2]
通过上面[表2]，可以确认，在其中金属层的厚度以及基层的TD方向上的拉伸强度和伸长率满足本发明的范围的实施例1至实施例4的情况下，疲劳试验、穿刺循环和穿刺强度测量结果显著优于比较例1至比较例3。同时，在其中使用具有高TD方向上的拉伸强度和低伸长率的基层的比较例4的情况下，穿刺强度和穿刺循环性能优异，但是成型性能差，并且疲劳试验结果差于其中使用相同厚度的金属层的实施例1和实施例2的疲劳试验结果。因此，当使用实施例1至实施例4的各个软包膜层压体来制造电池壳时，可以具有在保持优异的成型性能的同时显著改善对外部应力的抗性的效果。
<附图标记说明>
1：软包膜层压体
10：基层
20：气体阻挡层
30：密封剂层
16a、16b：粘合剂层
100：电池壳
110：下壳
120：上壳
110a、110b：杯部
130：桥

Claims (15)

1.一种软包膜层压体，包括气体阻挡层、设置在所述气体阻挡层的一个表面上的基层和设置在所述气体阻挡层的另一表面上的密封剂层，其中：
所述气体阻挡层具有60μm以上的厚度，并且
所述基层的TD方向上的拉伸强度为10kgf/15mm至20kgf/15mm，并且TD方向上的伸长率为150％至235％。
2.根据权利要求1所述的软包膜层压体，其中，当对通过使所述软包膜层压体进行双杯成型至9.6mm的成型深度然后将所述软包膜层压体切割为15mm×80mm的尺寸而制备的样品重复施加100N和150N的载荷的力时，到发生破裂时施加力的次数为2000次以上。
3.根据权利要求1所述的软包膜层压体，其中，当使用直径为1.0mm的销以20N的载荷重复穿刺通过将所述软包膜层压体切割为90mm×100mm的尺寸而制备的样品时，到发生穿孔时施加力的次数为250次以上。
4.根据权利要求1所述的软包膜层压体，其中，当使用直径为1.0mm的销以22N的载荷重复穿刺通过将所述软包膜层压体切割为90mm×100mm的尺寸而制备的样品时，到发生穿孔时施加力的次数为150次以上。
5.根据权利要求1所述的软包膜层压体，其中，所述气体阻挡层具有60μm至100μm的厚度。
6.根据权利要求1所述的软包膜层压体，其中，所述基层的TD方向上的拉伸强度为10kgf/15mm至18kgf/15mm。
7.根据权利要求1所述的软包膜层压体，其中，所述基层的TD方向上的伸长率为170％至235％。
8.根据权利要求1所述的软包膜层压体，其中，所述基层具有聚对苯二甲酸乙二醇酯膜和尼龙膜的层压结构。
9.根据权利要求8所述的软包膜层压体，其中：
所述聚对苯二甲酸乙二醇酯膜具有5μm至20μm的厚度，并且
所述尼龙膜具有20μm至30μm的厚度。
10.根据权利要求1所述的软包膜层压体，其中，所述气体阻挡层包括铝合金薄膜。
11.根据权利要求10所述的软包膜层压体，其中，所述铝合金薄膜包含1.2重量％至1.7重量％的铁。
12.根据权利要求10所述的软包膜层压体，其中，所述铝合金薄膜具有10μm至13μm的晶粒尺寸。
13.根据权利要求1所述的软包膜层压体，其中，所述密封剂层具有60μm至100μm的厚度。
14.根据权利要求1所述的软包膜层压体，其中，所述密封剂层包含聚丙烯、流延聚丙烯、酸改性聚丙烯、聚丙烯-丁烯-乙烯共聚物或其组合。
15.一种电池壳，通过对权利要求1至14中任一项所述的软包膜层压体进行拉伸成型来制造所述电池壳。
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