[發明專利]一種用于鋰電池的軟包裝鋁塑復合膜及其制備方法

在審

• 申請號: 201610579500.4
• 申請日: 2016-07-21
• 公開（公告）號: CN107639905A
• 公開（公告）日: 2018-01-30
• 發明（設計）人: 池松林;李紅階;池學文
• 申請（專利權）人: 上海宏利藥用包裝材料有限公司
• 主分類號: B32B15/08
• 分類號: B32B15/08;B32B15/095;B32B15/085;B32B15/092;B32B15/20;H01M2/02
• 代理公司: 上海勝康律師事務所31263
• 代理人: 李獻忠,包孟如

技術領域

本發明涉及電池包裝材料領域，特別涉及一種用于鋰電池的軟包裝鋁塑復合膜。

背景技術

聚合物鋰離子動力電池在同等容量的前提下，因具有體積小、重量輕、循環壽命長、無記憶效應等優點而廣泛應用于手機、掌上電腦、手提電腦、便攜軍用工具、便攜攝像機、DVD影碟機等領域，并正加速開發應用于電動車領域。它的研制成功，主要取決于三大技術難題的解決，即制膜技術、層壓技術和軟包裝技術，其中軟包裝技術指的是聚合物鋰離子電池芯內包裝成型材料的設計制造工藝技術和該材料的應用工藝技術。

軟包裝技術在設計、制造及其應用上都和普通的復合包裝材料在性能上有質的差別。具體表現在以下方面：聚合物鋰離子電池要求軟包裝材料的阻隔性(如水分、氧氣)比普通鋁塑復合膜的阻隔性高10000倍；產品不能脫離包裝而存在，包裝的使用壽命與產品的庫存及使用壽命同期。產品的使用過程是一個動態的電化學反應過程，軟包裝材料本身要能有效抵制內部電解液對它的溶脹、溶解、滲透、吸收及電化學反應。電池內的電解液是由多種有機溶劑和遇水分能迅速產生強腐蝕性氫氟酸的鋰鹽組成，而多種有機溶劑通常會溶脹、溶解、吸收軟包裝材料，尤其是它們是通用復合材料用膠粘劑的良好溶劑，會破壞復合層間粘結效果，改變電解液中各組份的濃度，進而影響電池的電性能，而強腐蝕性氫氟酸的存在，將嚴重腐蝕鋁箔，使內膜與鋁箔分離，進而使鋁箔腐蝕穿孔，從而破壞了整個包裝；軟包裝材料內膜必須耐電池電芯周邊毛刺的穿刺及高溫和壓力作用下熱封時金屬電極與軟包裝材料中鋁箔的絕緣性。聚合物鋰離子電池芯周邊有銅網和鋁網的毛刺，在抽真空收縮時，毛刺會猛刺內膜，可能會刺穿內膜直至鋁箔，那么電芯內的氫氟酸將直通鋁箔造成點狀腐蝕，加速電化學腐蝕，改變電解液的組 成，嚴重時將鋁箔腐蝕穿而漏液，同時也會造成短路，導致電池報廢。金屬電極片厚度100u左右，在170℃左右的熱封溫度和3kg/cm²左右的壓力下熱封時，內膜中如果沒有耐高溫的絕緣層存在的話，金屬電極常常被壓到包裝鋁箔上，造成短路，使電池報廢，成品率降低。綜上所述，聚合物鋰離子電池芯內包裝成型材料與普通復合膜相比，應具有：①極高的阻隔性；②良好的冷沖壓成型性；③耐穿刺性；④耐電解液穩定性；⑤良好的電性能。

聚合物鋰離子電池芯內包裝成型材料開發的技術要求說明如下：

一、外觀：不允許有針孔、異物、粘連、涂層不均勻、復合層間分離及明顯損傷、氣泡、皺紋、臟物等缺陷。

二、厚度：復合膜總厚度152u以內。

三、阻隔性：

1、水蒸汽透過量＜10^-4g/m²·d·1atm

2、氧氣透過量＜0.1cm³/m²·d·1atm

四、冷沖壓成型性：

1、冷沖壓深度為3-8mm

2、不允許分層、破裂、針孔漏光

3、形狀保持性，變形度a＜50

五、熱封強度：內膜被電解液浸泡滲透到三封口(在大約12天)時，封口強度＞40u/15mm。

六、耐水泡性能：成品電池放在常溫水中浸泡二十天封口嚴密，不產生鼓氣現象。

七、電絕緣性：熱封極片電阻率＞1×10⁷s²·cm^-1(電極與復合膜鋁箔間的電阻率)。

八、內膜耐穿刺性能：內膜能經受電芯周邊毛刺穿刺及熱封時金屬電極與膜中間鋁箔不發生短路。成品點狀腐蝕率和短路率＜1‰。

九、耐電解液穩定性：電解液會溶脹、溶解吸收內層復合膜，特別是膜層間膠粘劑或粘結樹脂，其中產生的HF會腐蝕復合膜中間的鋁箔，造成鋁箔與內膜的分離，從而產生漏液或氣脹，使電池報廢。三封口時，鋁箔以內各層間剝離強度＞5.5N/15mm，從而保證封口的嚴密牢固性。

十、電性能：電性能的實質是包裝膜對電池充放電的影響，這種影響 包括電絕緣性，對電解液組分平衡性影響，復合膜特別是鋁箔以內膜被電解液浸泡后的電絕緣性等。

十一、其它：膜的厚度偏差、尺寸偏差、熱封耐折剝離、原膜層間初始剝離強度、斷裂強度、斷裂伸長率等。

發明內容

本發明主要解決的技術問題是提供滿足上述技術指標的用于鋰電池的軟包裝鋁塑復合膜及其制備方法，其提高了軟包裝鋁塑復合膜的使用壽命。