TWI592309B - 超薄型鋁塑膜 - Google Patents

Description

超薄型鋁塑膜

本發明係有關一種軟包鋰電池封裝材料，特別是一種具有極高度黏著性、不易爆裂、耐高溫、抗腐蝕之超薄型鋁塑膜包裝材料，使軟包鋰電池體積更薄並可延長使用年限，提昇鋰電池之效能者。

隨著行動通訊設備的演進與發展，目前智慧型手機朝向薄形化之趨勢邁進，因此，軟包聚合物鋰電池能夠藉由薄片正、負極連接通訊設備以提供電源，亦成為目前市面上之主流通訊設備所使用之電池，並廣泛運用於iPhone、iPad及其他通訊設備，以取代厚度較大之鎳氫電池(Ni-MH)、磷酸鋰鐵(LiFePO4)、三元素(鋰鈷鎳電池Li(NiCo)O2)、鋰鈷(LiCoO2)、鋰錳(LiMno2)電池；因此，為符合薄形化之行動通訊設備，鋰電池封裝設備廠商係針對具有封裝功能之鋁塑膜進行研發及實驗之程序。

然而，目前鋰電池經常出現膨脹毀損之情況，當聚合物鋰電池內部由於異常化學反應產生氣體時，外包裝充滿氣體後，電池芯鼓脹使軟包電池呈現膨脹狀態，更甚者，將外包裝撐開爆破，使電池形成爆炸情況傷及使用者；目前造成鋰電池膨脹原因如下列所示：封裝不良；Pocket表面破損；角位破損；電池芯內部含水量超標；化成流程錯誤異常；SEI膜不穩定；過度充、放電；外部短路；內部短路；腐蝕及真空抽氣異常等原因 所造成，引發鋰電池膨脹造成行動裝置毀損。

軟包鋰電池經常因為頂部密封、側部密封及真空除氣，形成三邊封裝不良所造成，封裝不良容易造成空氣中水分進入電池芯內部，引發電解液分解產生氣體，或由於封裝表片破損、角位破損或上述其他因素造成軟包鋰電池形成膨脹甚至於爆裂，造成使用者受傷或電池毀損，目前聚合物鋰離子蓄電池軟包裝材料是由鋁箔、多種塑膠及多種粘合劑(包括粘結樹脂)所組成的複合軟包裝材料，由於內部包裝有具流動性、滲透性、腐蝕性、溶解性的電解液，因此，軟包鋰電池外部封裝便成為相關廠商極度重視的課題。

目前常見鋁塑膜大部分係為具有一外層、一第一接著劑、一中間層、一第二接著劑及一熱封層，第一接著劑係將外層內面與一中間層作結合，第二接著劑係將熱封層內面與一中間層作結合之結構，使得超薄型鋁塑膜在包裝時能夠輕薄便利，但在包覆性及防爆裂設備上容易造成毀損，造成電池的損壞；因此，便有相關業者研發一種鋁塑膜，其結構係包含一外層、一第一接著層、一第一底塗層、一中間層、一第二底塗層、一第二接著層、一熱封層，其主要目的乃在於藉由一第一底塗層及一第二底塗層，為功能性處理層，具有阻濕、阻氣的結構，第一底塗層係以改性壓克力(PMMA)，及聚乙烯醇、調節劑、奈米氧化矽、偶聯劑、增粘劑和水組成的，調節劑為甲醇與乙醇的混合物，偶聯劑由氨基矽烷、醇鈦酸脂、醇烷氧基鈦酸酯組成，增粘劑為聚乙烯；主要係以功能性處理層，處理於多層次複合膜內部，作為保護中間層及阻隔之結構處理，為提高該外層、中間層以及熱封層間的黏性，乃於底塗層中增加了偶聯劑及增粘劑…等，但 也因此增加了鋁塑膜的厚度，因此，黏性強度以及減少厚度便成為了相關業者鑽研之課題。

軟包鋰電池常用之鋁塑膜封裝材料便需要具備輕、薄、耐高溫、抗腐蝕、防穿刺…相關特性，因此，目前常見的鋁塑膜大致上包含一外保護層、一中間鋁箔層及一內層多功能層所組成，該外保護層主要是對中間層起良好的保護作用、其中間鋁箔層對氧氣或其它流體應可以產生絕對的阻隔作用，使氣體或其他流體透過率接近零，該內層多功能層則須具備良好的化學穩定性、良好的耐穿刺特性、耐高溫且熱封不短路以及保證封口強度，本案發明人便針對以上各層不斷研究發展，終於研發出一種極輕、極薄、耐高溫、抗腐蝕、防穿刺且黏著度極強之超薄型鋁塑膜封裝結構。

本發明係有關一種超薄型鋁塑膜，係依序包括有一頂層、一P處理層、一黏著層、一OC處理層、一鋁箔層、一OC處理層、一黏著層、一P處理層及一熱封層；其中，該頂層係為15μm以下，以聚醯胺所組成；該P處理層，介於該頂層、黏著層間以及熱封層、黏著層間，係包含有乙酸乙酯、聚醯亞胺及硬化劑成分，使該頂層、黏著層間以及熱封層、黏著層具備一強黏著力；黏著層，係包含光學無酸膠、硬化劑、助劑及添加劑…等內容物混合添加，中間層係為鋁箔層，厚度係介於20μm~25μm之間，具有隔絕光線、空氣及濕氣之結構特性，於鋁箔層與黏著層間係設有一OC處理層，該OC處理層係包含有二氧化矽及鎘，可提高黏著層與鋁箔層之間的附著力，在黏著層的部份係簡化製程，將偶聯劑及增粘劑去除，並利用雙夾 層的方式進行封裝，使其形成一超薄、黏性極強之鋁塑膜結構。

其中，較佳的是，該硬化劑係為聚苯乙烯、酚醛樹酯或聚異戊二烯其中之一或其組合。

其中，較佳的是，該助劑係為氫氧化鎂或氫氧化鋁。

其中，較佳的是，該添加劑係為酚酯、磷苯二甲酸酯、鉛鹽或苯甲酚其中之一或其組合。

其中，較佳的是，該P處理層構成厚度係小於2微米(μm)

(1)‧‧‧頂層

(2)‧‧‧鋁箔層

(3)‧‧‧黏著層

(4)‧‧‧P處理層

(5)‧‧‧OC處理層

(6)‧‧‧熱封層

第1圖係為本發明的層疊結構剖面示意圖。

為使 貴審查委員能瞭解本發明之內容，僅以下列說明搭配圖式，敬請參閱。

請參閱第1圖所示，本發明係提供一種超薄型鋁塑膜，主要用於軟包鋰電池之鋁塑膜外封裝結構，係依序包括有頂層(1)、P處理層(4)、黏著層(3)、OC處理層(5)、鋁箔層(2)、OC處理層(5)、黏著層(3)、P處理層(4)以及熱封層(6)所排列組成。

該頂層(1)係主要為厚度不大於15μm之聚醯胺纖維(NY)所組成，該頂層(1)主要功能係為保護鋁箔層(2)，防止空氣中的水氣。

該熱封層(6)係為厚度不大於20μm之流延聚丙烯(CPP)所組成；當鋁塑膜要進行封裝時，將熱封層(6)朝內對折後藉由高溫將內部之流延聚丙烯(CPP)加熱後緊密貼合；一般而言，當熱封層(6)受熱 封裝時，若沒有緊密貼合，經常產生鋁塑膜爆開，使封裝其中之電解液或其他內容物顯露於外界，形成電池故障之情況。

該鋁箔層(2)(AL)厚度介於20~25μm；主要功能係藉由鋁箔的緻密保護層提供鋰電池高度隔絕大氣中的水分，避免水氣進入鋰電池內部。

該黏著層(3)係夾置於頂層(1)、鋁箔層(2)以及鋁箔層(2)、熱封層(6)間，內含有光學無酸膠(OCA)、硬化劑、助劑及添加劑之主要成份；係主要將鋁塑膜內部相關物質藉由光學專用無酸環保接著劑、硬化劑、助劑以及添加劑混合運用緊密連接。

該P處理層(4)係介於頂層(1)與該黏著層(3)間及該熱封層(6)與該黏著層(3)間，厚度約為2μm，其主要成份係包含有乙酸乙酯、聚醯亞胺及硬化劑，使該頂層(1)與黏著層(3)間具備一強黏著力；為使鋁塑膜能夠更薄以符合未來行動通訊器材輕薄的特性，藉由多工序作業增加一P處理層(4)將黏著層(3)、頂層(1)以及黏著層(3)、底層進一步塗布形成超強黏性使其無法分離。

該OC處理層(5)係介於黏著層(3)與鋁箔層(2)間，主要成份係添加包括有二氧化矽及鎘，相對使黏著層(3)與鋁箔層(2)間形成一厚度小於2μm之薄層，提高鋁箔層(2)與黏著層(3)之貼合效果，避免鋁塑膜形成破損或貼合瑕疵之問題產生。因此，本發明之鋁塑膜之鋁箔層與外部複合層結構中係形成黏性極強無法剝落之結構，因此，便能夠強化避免空氣、水氣或其他物質接觸到內部鋁箔層，形成一極薄、具備良好耐穿刺性能、電池內部抗污染、高強度、嚴密熱封、耐高溫之特性，使 軟包鋰電池不會因為極耳與流延聚丙烯(CPP)黏合不良而形成電芯膨脹之問題。

以上所論述者，僅為本發明之實施例說明而已，並非用以限定本發明實施之範圍；故在不脫離本發明之精神與範圍下所作之均等結構變化與修飾，皆應涵蓋於本發明之專利範圍內。

(1)‧‧‧頂層

(2)‧‧‧鋁箔層

(3)‧‧‧黏著層

(4)‧‧‧P處理層

(5)‧‧‧OC處理層

(6)‧‧‧熱封層

Claims (7)

1. 一種超薄型鋁塑膜，係包含有一係為聚醯胺纖維(NY)所組成厚度不大於15μm之頂層、一係為流延聚丙烯(CPP)所組成厚度不大於20μm之熱封層、一厚度介於20~25μm夾置於該頂層與熱封層之間之鋁箔層(AL)、至少一介於頂層、鋁箔層以及鋁箔層、熱封層間藉包含有光學無酸膠(OCA)、硬化劑、助劑及添加劑所組成之黏著層，其特徵乃在於，該頂層與該黏著層間及該熱封層與該黏著層間係設有一包含乙酸乙酯、聚醯亞胺及硬化劑成分之P處理層，且該黏著層與鋁箔層間係設有一包括二氧化矽、鎘成分之OC處理層。
2. 如申請專利範圍第1項所述之超薄型鋁塑膜，其中該硬化劑係為聚苯乙烯、酚醛樹酯或聚異戊二烯其中之一或其組合。
3. 如申請專利範圍第1項所述之超薄型鋁塑膜，其中該助劑係為氫氧化鎂或氫氧化鋁。
4. 如申請專利範圍第1項所述之超薄型鋁塑膜，其中該添加劑係為酚酯、磷苯二甲酸酯、鉛鹽或苯甲酚其中之一或其組合。
5. 如申請專利範圍第1項所述之超薄型鋁塑膜，其中該P處理層構成厚度係小於2微米(μm)。
6. 如申請專利範圍第1項所述之超薄型鋁塑膜，其中該黏著層構成厚度係介於5~6微米(μm)之間。
7. 如申請專利範圍第1項所述之超薄型鋁塑膜，其中該OC處理層構成厚度係小於2微米(μm)。