[發(fā)明專利]一種具有優(yōu)異耐酸腐蝕性能的鋁塑復合膜及其制備方法

有效

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• 申請日: 2016-11-02
• 公開（公告）號: CN106553403B
• 公開（公告）日: 2018-04-13
• 發(fā)明（設計）人: 王丹旭
• 申請（專利權）人: 廣東安德力新材料有限公司
• 主分類號: B32B15/085
• 分類號: B32B15/085;B32B15/088;B32B15/09;B32B15/20;H01M2/02;C23F1/20;C23C22/05;B32B38/08;B32B37/12
• 代理公司: 汕頭市潮睿專利事務有限公司44230
• 代理人: 林天普,丁德軒

技術領域

本發(fā)明涉及電池外殼用包裝材料，具體涉及一種具有優(yōu)異耐酸腐蝕性能的鋁塑復合膜及其制備方法。

背景技術

鋰離子二次電池被廣泛用于筆記本電腦、攝像機、便攜電話、電動汽車等的電源。作為該鋰離子二次電池，利用外殼保衛(wèi)電池本體周圍的結構，稱為外殼用包裝材料。鋰離子軟包電池需要用鋁塑復合膜對其進行熱封包裝，包裝對其來說是一個不可或缺的重要組成部分，鋰電池不能脫離包裝而獨立存在，包裝的使用壽命與鋰電池的使用壽命具有相同的壽命周期。

鋼殼或鋁殼等硬盒封裝的鋰電池在化成(指對新生產(chǎn)的電池初次充電過程，是對電池材料激活活性)和后續(xù)使用過程中均會釋放氣體，如未能及時排氣將會影響電池的電化學性能，當內(nèi)部氣壓增大到一定值會導致電池爆炸。目前已有將由拉伸聚酰胺層、鋁箔層、熱塑性樹脂層按順序粘合一體化而成的包裝材料，俗稱鋁塑復合膜。采用鋁塑復合膜作為封裝材料的軟包裝鋰電池，可以利用鋁塑復合膜這種柔性材料膨脹釋放壓力，從而防止電池爆炸，增加使用安全性。

鋰電池內(nèi)含有作為離子傳輸載體的電解液，一般是由碳酸酯類有機溶劑和六氟磷酸鋰鹽組成。六氟磷酸鋰易吸潮，產(chǎn)生氫氟酸，腐蝕電池包裝材料，致使鋰電池脹氣鼓包，最終失效。為滿足電池使用質量的穩(wěn)定性要求，要求作為包裝材料的鋁塑復合膜具有足夠強的耐酸腐蝕性能。

為了增強鋁塑復合膜的耐酸腐蝕性能，目前采用的方法有：采用六價鉻鹽、酸、氟化物的混合溶液對鋁箔進行單面或雙面的化學處理，以提高鋁箔材料的抗酸腐蝕性能；或者在鋁塑復合膜的內(nèi)層熱塑性樹脂層上再涂覆功能性涂層(如油酸酰胺、芥酸酰胺、液體石蠟等)，以避免電解液直接接觸熱塑性樹脂層。然而上述包裝材料尚存在下述缺陷：(1)使用六價鉻離子，對環(huán)境和人體有重大危害，且處理后的鋁箔層與其內(nèi)側的熱塑性樹脂層及其外側的拉伸聚酰胺層粘結性能降低；(2)雖然改善了材料與模具的機械性能適應性，但犧牲了自身部分的密封性能；(3)僅靠熱塑性樹脂層及其功能性涂層無法保證達到耐電解液腐蝕的目的。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術問題是提供一種鋁塑復合膜以及這種鋁塑復合膜的制備方法，這種鋁塑復合膜可作為鋰離子電池的外殼用包裝材料，具有優(yōu)異的耐酸腐蝕性能。采用的技術方案如下：

一種具有優(yōu)異耐酸腐蝕性能的鋁塑復合膜，其特征在于自內(nèi)至外依次包括流延聚丙烯層、第一膠黏層、第一硬脂酸膜層、鋁箔層、第二硬脂酸膜層、第二膠黏層和外保護層，所述外保護層為雙向拉伸聚對苯二甲酸乙二醇酯層(雙向拉伸PET層)或雙向拉伸聚酰胺層(雙向拉伸PA層)。

優(yōu)選方案中，在鋁箔層的內(nèi)側表面、外側表面上形成第一硬脂酸膜層、第二硬脂酸膜層的方法依次包括下述步驟：

(1)將鋁箔浸入溫度為20-30℃的鹽酸-草酸混合溶液中，浸泡0.5-2min；

每升鹽酸-草酸混合溶液由下述比例的原料配制而成：草酸5-20克，濃鹽酸(氯化氫含量為37wt％)5-100克，余量為水；

(2)將鋁箔從鹽酸-草酸混合溶液中取出并浸入溫度為20-30℃的高錳酸鉀溶液中，浸泡1-2min；

每升高錳酸鉀溶液含有：高錳酸鉀5-32克，余量為水；

(3)將鋁箔從高錳酸鉀溶液中取出，用水將鋁箔洗凈后，再將鋁箔干燥(優(yōu)選在70-80℃下烘干)；

(4)將鋁箔浸入質量百分比濃度為0.1-1％的硬脂酸乙醇溶液中，浸泡1-10分鐘；然后將鋁箔從硬脂酸乙醇溶液中取出并干燥(優(yōu)選用50-70℃熱風干燥)，在鋁箔的內(nèi)側表面、外側表面上分別形成第一硬脂酸膜層、第二硬脂酸膜層，所述鋁箔構成鋁塑復合膜的鋁箔層。

優(yōu)選步驟(1)中，所用鋁箔是厚度為30-50μm的鋁合金箔。

上述步驟(1)中，鹽酸-草酸混合溶液對鋁箔浸漬酸刻蝕，在鋁箔表面形成微米級多孔結構。鹽酸-草酸混合液對鋁箔表面作用：將鋁箔浸入鹽酸-草酸混合溶液中，鋁箔表面的氧化膜首先被溶解；接著鋁箔表面的高能量點區(qū)在遇到鹽酸時，會優(yōu)先腐蝕(點狀腐蝕)，隨后在氫氣以及酸的作用下使腐蝕孔內(nèi)部金屬發(fā)生溶解，由于金屬內(nèi)部晶格缺陷的不均勻性，使金屬刻蝕速度不一致，也就導致表面腐蝕程度不一樣，出現(xiàn)了許多尺寸不一的凹凸微細結構，從而在鋁箔表面形成微米級的無規(guī)則多孔結構。草酸屬于弱酸，對鋁及氧化膜溶解性小，起到酸性緩蝕劑的作用。