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1、多層塑料鋁箔復合膜(鋁塑復合膜)液態(tài)軟包裝鋰離子電池采用同聚合物鋰離子電池相類似的鋁塑復合膜作為電池的外殼,取代一般鋰離子電池的鋼制或鋁制外殼。這種鋁塑復合膜大致可以分為三層:內(nèi)層為粘結(jié)層,多采用聚乙烯或聚丙烯材料,起封口粘結(jié)作用;中間層為鋁箔,能夠防止電池外部水汽的滲入,同時防止內(nèi)部電解液的滲出;外層為保護層,多采用高熔點的聚酯或尼龍材料,有很強的機械性能,防止外力對電池的損傷,起保護電池的作用。這種包裝膜價格便宜,制作成本低,作為電池殼制作工藝簡單方便,這樣既降低了電池成本又簡化了工藝過程。高質(zhì)量的鋁塑復合膜的研制和開發(fā)是
2、液態(tài)軟包裝鋰離子電池這一高新技術產(chǎn)品研制成功的關鍵。作為液態(tài)軟包裝鋰離子電池的外殼,該鋁塑復合膜不再僅僅是電池的簡單外包裝,而且是構(gòu)成液態(tài)軟包裝鋰離子電池的一個不可缺少的重要組成部分。如果對這種軟包裝材料的重要性認識不夠,將很不利于軟包裝電池的設計和開發(fā)。它在液態(tài)軟包裝鋰離子電池的研制中有如此重要的地位,說明該產(chǎn)品有高的技術含量,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(zhì)的差別。到目前為止,國際上仍沒有一家公司的該項目產(chǎn)品能夠完全滿足液態(tài)軟包裝鋰離子電池對該產(chǎn)品的綜合技術要求。國內(nèi)外各生產(chǎn)廠正抓緊對自己的產(chǎn)品進行
3、不斷改良,鋁塑復合膜的生產(chǎn)技術也正處于不斷研究發(fā)展之中。2.1.2液態(tài)軟包裝鋰離子電池對鋁塑復合膜的一般要求1、具有極好的熱封合性整個電池外殼的成型是靠鋁塑復合膜的熱封來實現(xiàn)的,這就要求鋁塑復合膜內(nèi)層熱封性能良好,有足夠的剝離強度,而且熱封接縫處耐電解液的浸泡能力良好。一般要求內(nèi)膜被電解液浸泡滲透到封口(在大約12天)時,封口強度大于40N/15mm。鋰離子電池對高溫也很敏感,一般使用溫度低于60℃,要求軟包裝材料在熱封強度足夠的情況下,熱封溫度越低越好。就一般而言,熱封溫度應不高于150℃,采用更高的熱封溫度時,必須采用適當
4、的邊緣降溫措施,以防止熱封時的傳導和輻射對電池起破壞作用。2、鋁塑復合膜不與電解液起反應電池的使用過程,是一個動態(tài)的電化學反應過程(不斷地充放電),作為電池外殼的鋁塑復合膜要能有效抵制內(nèi)部電解液對它的溶脹、溶解、滲透、吸收及電化學反應。電池內(nèi)的電解液是由多種有機溶劑和遇水分能迅速產(chǎn)生強腐蝕性氫氟酸的鋰鹽存在。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或粘接樹脂的良好溶劑,破壞復合層間粘接效果,而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。尤
5、其是鋁塑復合膜的內(nèi)層材料既不能被電解液所溶解,又不能與電解液起溶脹作用。如果內(nèi)層材料被電解液所溶解,由于電池的工作電壓高達3.6V以上,所溶解的成分將發(fā)生電化學反應而產(chǎn)生氣體,使電池發(fā)生氣脹而報廢;如果軟包裝材料溶脹了電解液,將改變電解液的組成而影響電池的性能。3、具有極高的阻水阻氧性能液態(tài)軟包裝鋰離子電池要求鋁塑復合膜的阻隔性(如水分、氧氣)比普通鋁塑復合膜的阻隔性高10000倍,一般水蒸氣滲透系數(shù)要求達到10-4~10-6g/m2·d·1atm,氧氣滲透系數(shù)要求達到10-1~10-3cm3/m2·d·1atm。4、具有高的
6、柔韌性、機械強度及延展性液態(tài)軟包裝鋰離子電池的生產(chǎn)和裝配,對軟包裝材料的柔韌性提出了較高的要求,而使用過程中的安全性保障對軟包裝材料的機械強度及熱封強度提出了高的要求。鋁塑復合膜在做成電池殼時要進行冷壓成型,即將平面的鋁塑復合膜拉伸成長方體型腔,這就要求復合材料整體要有良好的延展性。特別是鋁箔,要選用軟態(tài)的,否則在拉伸成型時四周的R處易產(chǎn)生皺褶和針孔,會降低材料的阻隔性能。在電芯包裝完畢后進行最后整型和折熱封邊(一般熱封區(qū)寬度為3~5mm)時,同樣要求組成鋁塑復合膜的各層薄膜有良好的機械物理性能,否則在折邊的折線處會出現(xiàn)斷裂、
7、反彈等問題。5、電性能良好電性能的實質(zhì)是包裝膜對電池充放率的影響,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(nèi)膜被電解液浸泡后的電絕緣性等等。電性能指標正在進一步的摸索探討之中。1、按是否需要冷沖壓成型分為冷沖壓成型膜和非冷沖壓成型膜。冷沖壓成型膜的典型結(jié)構(gòu)為:NY15~25/AL40~60/NPP50~70PET12/NY15~25/AL40~60/NPP50~70NY15~25/AL40~60/NPE50~70PET12/NY15~25/AL40~60/NPE50~70非冷沖成型膜結(jié)構(gòu)為:NY15~2
8、5/AL26~30/NPP50~70PET12/AL26~30/NPP50~70NY15~25/AL26~30/NPE50~70PET12/NY15/AL26~30/NPE50~70PET12/AL26~30/NPE50~70PET12/NY15/AL26~30/NPP50~