一種聚合物鋰電池冷成型包裝膜的制作方法
【專利摘要】本實用新型提供了一種聚合物鋰電池冷成型包裝膜，包括冷成型強度支撐層（1），位于外層；冷成型高阻隔層（2），位于中層，為鋁箔材料；新型高阻隔層（3），位于內(nèi)層，為多層共擠功能材料；雙組份聚氨酯膠黏劑層（4）,位于次外層；馬來酸桿改性聚丙烯樹脂層（5），位于次內(nèi)層。本實用新型公開的一種聚合物鋰電池冷成型包裝膜，對鋰電池電解除液具有極高的阻隔性能、耐電解液腐蝕耐溶脹，能長期保持解液的含水量基本保持一致；其新型高阻隔層對電解液具有極高的阻隔性能，而且具有平衡電解液中水分含量及避免強腐蝕性HF滲透遷移的能力。
【專利說明】一種聚合物鋰電池冷成型包裝膜
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種復合包裝材料，特別涉及一種用于聚合物鋰電池的鋁塑料復合包裝材料。
【背景技術(shù)】
[0002]聚合物鋰離子電池至1996年實驗室開發(fā)成功已近二十幾年，在全球技術(shù)成熟并商業(yè)化已經(jīng)有8年時間了，但在我國的發(fā)展卻受到了嚴重制約。究其原因，主要由于制膜技術(shù)、層壓技術(shù)和軟包裝技術(shù)三大技術(shù)難題的核心技術(shù)目前完全被日本所壟斷。前者兩項關(guān)鍵技術(shù)雖然已被我國國內(nèi)企業(yè)所突破，但國內(nèi)能夠生產(chǎn)隔膜的企業(yè)仍然屈指可數(shù)，尤其是與聚合物鋰離子電池內(nèi)容物一起形成電芯和裝配而成電池的“軟包裝材料”，有很多指標不能用先進的方法檢測出來，有些要求只能定性描述，找不到合適的方法檢測，沒有標準可尋，國內(nèi)進行深入研究的廠家微乎其微。通常意義上的多層共擠出復合薄膜結(jié)構(gòu)根本無法滿足聚合物鋰離子電池外包裝極其苛刻的要求，整個軟包裝材料核心技術(shù)完全被日本所壟斷，導致一直受制于國外進口，價格居高不下，這是鋰電制造成本很高的一個主要原因。目前國際上能大批量生產(chǎn)該軟包裝材料的只有大日本印刷株式會社(DNP)和昭和電工株式會社(Showa)兩家公司生產(chǎn)聚合物鋰離子電池軟包裝材料，在全世界形成生產(chǎn)和技術(shù)壟斷。國內(nèi)雖有多家企業(yè)研發(fā)，耗時多年并投入大量資金，但至今未果。
[0003]由于聚合物鋰離子電池軟包裝材料所處的技術(shù)環(huán)境苛刻，所以對包裝材料的要求也極為苛刻。首先，聚合物鋰離子電池的軟包裝材料不能與電解液起反應，既不能被電解液所溶解，也不能與電解液起溶脹作用。其次，軟包裝材料必須具有極高的阻水、阻氧性能，且軟包裝材料的阻隔性比普通鋁塑復合膜的阻隔性高10000倍，已經(jīng)超出了現(xiàn)有技術(shù)儀器的檢測精度。而且必須具有良好的耐電解液浸泡能力，電解液不能發(fā)生滲漏現(xiàn)象，必須具有較高柔韌性和機械強度，還必須具有極好的熱封合性。軟包裝材料本身要能有效抵制內(nèi)部電解液對它的溶脹、溶解、滲透、吸收及電化學反應。電解液由大約18種有機溶劑高揮發(fā)性物質(zhì)和鋰鹽組成，主要成分有碳酸乙烯酯(EC)、碳酸丙烯酯(PC)、二乙基碳酸酯(DEC)、二甲氧基乙烷(DME)、二甲基碳酸酯(DMC)、六氟磷酸鋰(LiPF6)、六氟砷酸鋰(LiASF6)、鈷酸鋰(LiCOO2)等。強腐蝕性氫氟酸的存在，將嚴重腐蝕鋁箔，使內(nèi)膜與鋁箔分離，進而把鋁箔腐蝕穿孔，從而破壞了整個包裝。由此可見，軟包裝技術(shù)是聚合物鋰離子電池這一項尖的高新技術(shù)行業(yè)中，三大技術(shù)難題中的難題。
[0004]日本SUMITOMO電工研究出一種新型的包裝材料(軟包裝膜)，這種材料的結(jié)構(gòu)為PET12/DL/AL20 (40)/EL/X100，其中鋁箔的厚度為20 μ (或40 μ )，X材料是特殊的阻隔層，對Η20和FP有良好的阻隔作用、耐電解液且密封性好。此包裝材料為真空狀態(tài)密閉儲存及運輸，制袋或冷壓成型在露點約_40°C環(huán)境下生產(chǎn)，XlOO層貼有保護層，在生產(chǎn)時將其撕開。包裝好的電池在60°C，95%RH的環(huán)境下做測試，連續(xù)120d后成品電池內(nèi)的含水量仍與加入的電解液的含水量基本保持一致。這是目前所知的最佳材料之一，之所以稱為“X100阻隔層軟包裝材料”，說明了該層的技術(shù)尖端性，同時也說明了該技術(shù)的商業(yè)秘密性。[0005]因此，研發(fā)一種真正具有商業(yè)應用價值的新型聚合物鋰電池冷成型包裝膜將解決我國鋰電產(chǎn)業(yè)面臨的包裝材料技術(shù)瓶頸，也將具有廣泛的產(chǎn)業(yè)開發(fā)前景。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]針對我國聚合物鋰電池包裝材料技術(shù)被國外壟斷，極大制約了我國聚合物鋰電池產(chǎn)業(yè)的發(fā)展的現(xiàn)狀，本發(fā)明提供了一種聚合物電池冷成型包裝膜，對鋰電池電解除液具有極高的阻隔性能、耐電解液腐蝕耐溶脹，能長期保持解液的含水量基本保持一致。
[0007]本發(fā)明提供了一種聚合物鋰電池冷成型包裝膜，包括冷成型強度支撐層(1)，位于外層；冷成型高阻隔層(2)，位于中層，為鋁箔材料；新型高阻隔層(3)，位于內(nèi)層，為多層共擠功能材料；雙組份聚氨酯膠黏劑層(4)，位于次外層；馬來酸桿改性聚丙烯樹脂層(5)，位于次內(nèi)層。
[0008]新型高阻隔層(3)，為多層共擠功能材料，層結(jié)構(gòu)從外到內(nèi)依次設置為，外保護層(3-1)、外功能粘接層(3-2)、電解液阻隔層(3-3)、內(nèi)功能粘接層(3-4)、功能熱封合層(3-5)，該多層共擠功能材料具有對電解液的高阻透性、減少水分側(cè)面滲透、防止強腐蝕性HF向內(nèi)層滲透的多重功能。
[0009]所述的冷成型強度支撐層(1)，為雙向均衡拉伸聚酯薄膜或雙向拉伸尼龍薄膜，厚度為12?25 μ m。
[0010]所述的冷成型高阻隔層(2)，為冷沖壓成型鋁箔材料，厚度為25?65μπι。
[0011]所述的膠黏劑層(4)，為雙組份聚氨酯膠黏劑，涂層厚度為3?5μπι。
[0012]所述的樹脂層(5)，為馬來酸桿改性聚乙烯樹脂層，對鋁箔具有良好的粘接性能，厚度為8?15 μ m。該層使用樹脂粘接，避免了從內(nèi)側(cè)滲透過來的有機溶劑對聚氨酯及層溶脹脫層的問題。
[0013]所述的新型高阻隔層(3)，為多層共擠功能材料，其中:
[0014]所述的外保護層(3-1)，為環(huán)烯烴共聚物共混改性的聚乙烯材料，環(huán)烯烴的比例為70%以上，使聚乙烯的阻水性提高4-5倍，對極性有機溶劑的阻隔性提高到30倍以上。
[0015]所述的外功能粘接層(3-2)，為環(huán)烯烴共聚物共混改性的馬來酸桿聚丙烯材料，其中還均布有不可逆吸濕功能的納米級或低亞微米級的氧化鈣、氧化鎂、氧化鋇等微粒子。
[0016]所述的電解液阻隔層(3-3)，為PA、EV0H材料中的一種。PA和EVOH材料均具有極高的有機溶劑阻隔性能，使電解除液中的成分保持一致。
[0017]所述的內(nèi)功能粘接層(3-4)，為環(huán)烯烴共聚物共混改性的馬來酸桿聚丙烯材料，其中還均布有不可逆吸濕功能的納米級或低亞微米級的氧化鈣、氧化鎂、氧化鋇等微粒子。馬來酸桿聚丙烯材料對PA、EVOH有良好的粘接性能，環(huán)烯烴共聚物共混強化了該層材料的水蒸氣阻隔性，層中均布的不可逆吸濕功能的納米級或低亞微米級的氧化鈣、氧化鎂、氧化鋇等微粒子能吸除從材料正面和側(cè)面滲透進來的微量水蒸氣。
[0018]所述的功能熱封合層(3-5)，為改性的馬來酸桿聚丙烯共混改性的聚丙烯熱封層材料，與鋰電池金屬極耳有良好的密封性。
[0019]所述新型高阻隔層(3)，對電解液具有極高的阻隔性能，而且具有平衡電解液中水分含量及避免強腐蝕性HF滲透遷移的能力，總厚度為60?120 μ m，其中各層厚度配比可任意調(diào)節(jié)。[0020]本發(fā)明公開的一種聚合物鋰電池冷成型包裝膜，對鋰電池電解除液具有極高的阻隔性能、耐電解液腐蝕耐溶脹，能長期保持解液的含水量基本保持一致；其新型高阻隔層對電解液具有極高的阻隔性能，而且具有平衡電解液中水分含量及避免強腐蝕性HF滲透遷移的能力。本發(fā)明的技術(shù)關(guān)鍵在于，內(nèi)層中包含了 PA或EVOH的高阻隔層，而且鋁箔層與內(nèi)層材料采用馬來酸桿改性聚乙烯樹脂層進行粘接，而不是采用雙組份聚氨酯膠黏劑進行粘接，避免了從內(nèi)層滲透過來的溶劑成分對聚氨酯膠黏劑的溶解或溶脹現(xiàn)象，從而在原理設計上，解決了電解除液對包裝材料的溶脹、滲透引發(fā)的鋁箔腐蝕、及膠黏劑脫層現(xiàn)象，突破了聚合鋰電池包裝材料的技術(shù)瓶頸，將促進我國鋰電池產(chǎn)業(yè)的技術(shù)進步。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0021]圖1為本發(fā)明所述的一種聚合物鋰電池冷成型包裝膜的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022]圖2為本發(fā)明中所述的新型高阻隔層(3)的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0023]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進一步的詳細說明，以令本領(lǐng)域技術(shù)人員參照說明書文字能夠據(jù)以實施。
[0024]聚合物鋰離子電池軟包裝材料所處的技術(shù)環(huán)境苛刻，對包裝材料的要求也極為苛亥IJ，軟包裝材料技術(shù)是聚合物鋰離子電池這一項尖的高新技術(shù)行業(yè)中，三大技術(shù)難題中的難題。本發(fā)明提供的聚合物鋰電池冷成型包裝膜，對鋰電池電解除液具有極高的阻隔性能、耐電解液腐蝕耐溶脹，能長期保持解液的含水量基本保持一致；其新型高阻隔層對電解液具有極高的阻隔性能，而且具有平衡電解液中水分含量及避免強腐蝕性HF滲透遷移的能力。從原理設計上，解決了電解除液對包裝材料的溶脹、滲透引發(fā)的鋁箔腐蝕、及膠黏劑脫層現(xiàn)象，突破了聚合鋰電池包裝材料的技術(shù)瓶頸，將促進我國鋰電池產(chǎn)業(yè)的技術(shù)進步。
實施例
[0025]本發(fā)明提供了一種聚合物鋰電池冷成型包裝膜，包括冷成型強度支撐層(1)，位于外層；冷成型高阻隔層(2)，位于中層，為鋁箔材料；新型高阻隔層(3)，位于內(nèi)層，為多層共擠功能材料；雙組份聚氨酯膠黏劑層(4)，位于次外層；馬來酸桿改性聚丙烯樹脂層(5)，位于次內(nèi)層；其中雙組份聚氨酯膠黏劑層(4)和馬來酸桿改性聚丙烯樹脂層(5)在復合膜中主要起粘接作用，使各層組合成為一種聚合物鋰電池冷成型包裝膜；新型高阻隔層(3)，為多層共擠功能材料，層結(jié)構(gòu)從外到內(nèi)依次設置為，外保護層(3-1)、外功能粘接層(3-2)、電解液阻隔層(3-3)、內(nèi)功能粘接層(3-4)、功能熱封合層(3-5)，該多層共擠功能材料具有對電解液的高阻透性、減少水分側(cè)面滲透、防止強腐蝕性HF向內(nèi)層滲透的多重功能；所述的冷成型強度支撐層(1)，為雙向均衡拉伸聚酯薄膜或雙向拉伸尼龍薄膜，厚度為12?25 μ m ;所述的冷成型高阻隔層(2)，為冷沖壓成型鋁箔材料，厚度為25?65 μ m ;所述的新型高阻隔層(3)，為多層共擠功能材料；所述的膠黏劑層(4)，為雙組份聚氨酯膠黏劑，涂層厚度為3?5 μ m ;所述的粘接樹脂層(5)，為馬來酸桿改性聚乙烯樹脂層，厚度為8?15 μ m0
[0026]所述新型高阻隔層(3)，其中:所述的外保護層(3-1)，為環(huán)烯烴共聚物共混改性的聚乙烯材料；所述的外功能粘接層(3-2)，為環(huán)烯烴共聚物共混改性的馬來酸桿聚丙烯材料，其中還均布有不可逆吸濕功能的納米級或低亞微米級的氧化鈣、氧化鎂、氧化鋇等微粒子；所述的電解液阻隔層(3-3)，為PA、EVOH材料中的一種；所述的內(nèi)功能粘接層(3-4)，為環(huán)烯烴共聚物共混改性的馬來酸桿聚丙烯材料，其中還均布有不可逆吸濕功能的納米級或低亞微米級的氧化鈣、氧化鎂、氧化鋇等微粒子；所述的功能熱封合層(3-5)，為改性的馬來酸桿聚丙烯共混改性的聚丙烯熱封層材料；該新型高阻隔層總厚度為60?120 μ m，其中各層厚度配比可任意調(diào)節(jié)。
【權(quán)利要求】
1.一種聚合物鋰電池冷成型包裝膜，其特征在于，包括: 冷成型強度支撐層(I)，位于外層； 冷成型高阻隔層(2)，位于中層，為鋁箔材料； 新型高阻隔層(3)，位于內(nèi)層，為多層共擠功能材料； 雙組份聚氨酯膠黏劑層(4)，位于次外層； 馬來酸桿改性聚丙烯樹脂層(5)，位于次內(nèi)層。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚合物鋰電池冷成型包裝膜，其特征在于，所述的新型高阻隔層(3)，為多層共擠功能材料，層結(jié)構(gòu)從外到內(nèi)依次設置為，外保護層(3-1)、外功能粘接層(3-2 )、電解液阻隔層(3-3 )、內(nèi)功能粘接層(3-4 )、功能熱封合層(3-5 )。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的聚合物鋰電池冷成型包裝膜，其特征在于，所述的電解液阻隔層(3-3 )，為PA、EVOH材料中的一種。
【文檔編號】H01M2/08GK203733850SQ201320707704
【公開日】2014年7月23日 申請日期:2013年11月11日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月11日
【發(fā)明者】伍秋濤 申請人:滄州精彩塑膠印刷有限公司