金属/聚合物层压复合膜与玻璃陶瓷膜的粘接方法技术

本发明专利技术涉及一种金属/聚合物层压复合膜与玻璃陶瓷膜的粘接方法，步骤包括：1：清洗、烘干微晶玻璃陶瓷膜；2：在微晶玻璃陶瓷膜一整面施镀一层过渡层；3：在金属/聚合物层压复合膜中心开一窗口；4：将PP材质的热熔胶制成密封粘接圈；5：将密封粘接圈置于金属/聚合物层压复合膜的聚合物层一面，微晶玻璃陶瓷膜带有过渡层的一面置于金属/聚合物层压复合膜上的密封粘接圈上，热压成一体，完成本发明专利技术金属/聚合物层压复合膜与玻璃陶瓷膜的粘接过程。本发明专利技术通过在微晶玻璃陶瓷膜需要与金属/聚合物层压复合膜粘接的表面整体施镀一层过渡层，无需掩膜加工和掩膜装配对位，工艺简单，密封粘接可靠性高；过渡层改善了锂电极的放电性能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于锂水电池
，特别是涉及一种防水型锂保护电极密封用的金属/聚合物层压复合膜与玻璃陶瓷膜的粘接方法。
技术介绍
锂水电池作为一种与传统有机体系锂电池不同的新型锂电池体系，具有比能量高的优点，其中防水型锂保护电极是锂水电池的核心部件。防水型锂保护电极的密封技术非常重要，因为它将直接关系到防水型锂保护电极在水溶液中工作的可靠性，封装处一旦出现开裂或渗漏，会导致电池在长时间储存及放电过程中失效甚至发生爆炸。经检索发现，申请号为200680037611.7、公开号为CN101313426A、名称为：用于被保护的活性金属阳极的适应性密封结构的专利技术专利，其说明书中公开了防水型锂保护电极的密封粘接工艺，该工艺过程是在微晶玻璃陶瓷膜需要粘接的边框与金属/聚合物层压复合膜的粘接处预镀一层金属氮化物过渡层SnxN，引入该金属氮化物过渡层可提高微晶玻璃陶瓷膜与金属/聚合物层压复合膜之间密封粘接的可靠性。但是，在镀过渡层过程中，需要对微晶玻璃陶瓷膜进行掩膜保护，以保证金属氮化物过渡层仅镀在边框需要粘接的部位，该过程需要针对不同面积尺寸的微晶玻璃陶瓷膜设计与之相对应的不同形状的掩膜，并且在镀膜操作时需要对掩膜的对位进行精确调整，不仅操作过程复杂，而且容易造成微晶玻璃陶瓷膜的破坏。
技术实现思路
本专利技术为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种制作方法简单、密封粘接可靠性高，能够改善锂电极的放电性能的金属/聚合物层压复合膜与玻璃陶瓷膜的粘接方法。本专利技术包括如下技术方案：其特点是：本专利技术还可以采用如下技术措施：本专利技术具有的优点和积极效果：1、本专利技术通过在微晶玻璃陶瓷膜需要与金属/聚合物层压复合膜粘接的表面整体施镀一层过渡层，该过渡层可以保持与微晶玻璃陶瓷膜之间的良好界面结合性，同时两者之间的界面不会渗透水气，无需掩膜加工和掩膜装配对位，工艺简单，密封粘接可靠性高；过渡层在微晶玻璃陶瓷膜的整体表面上不仅没有阻碍锂离子传递，反而改善了微晶玻璃陶瓷膜与水溶液之间的界面性能，减小了界面阻抗，改善了锂电极的放电性能。2、本专利技术在微晶玻璃陶瓷膜一面施镀的过渡层为金属氮化物，由于金属氮化物自身化学性能非常稳定，避免了微晶玻璃陶瓷膜在弱碱性和弱酸性水溶液中长时间工作受到水溶液的腐蚀。附图说明图1是本专利技术粘接的金属/聚合物层压复合膜与玻璃陶瓷膜主视示意图；图2是采用图1粘接的金属/聚合物层压复合膜与玻璃陶瓷膜制成的防水型锂保护电极内部结构示意图；图3是交流阻抗性能测试对比图；图4是恒电流极化性能测试对比图。其中，1-过渡层，2-微晶玻璃陶瓷膜，3-有机电解液，4-金属锂，5-密封粘接圈，6-金属/聚合物层压复合膜，7-极耳胶，8-极耳。具体实施方式为能进一步公开本专利技术的
技术实现思路
、特点及功效，特例举以下实例详细说明如下。金属/聚合物层压复合膜与玻璃陶瓷膜的粘接方法，其特点是：步骤包括：步骤1：对微晶玻璃陶瓷膜进行清洗、烘干；步骤2：在步骤1清洗、烘干后的微晶玻璃陶瓷膜一面施镀一层过渡层；步骤3：根据在步骤1中微晶玻璃陶瓷膜的尺寸，在金属/聚合物层压复合膜中心开一窗口，窗口的内周尺寸以能够将金属/聚合物层压复合膜与微晶玻璃陶瓷膜的外周全部粘接成一体为准；步骤4：根据步骤3中金属/聚合物层压复合膜与微晶玻璃陶瓷膜粘接的部位，将PP材质的热熔胶制成密封粘接圈；步骤5：将步骤4制成的密封粘接圈置于步骤3开有窗口的金属/聚合物层压复合膜的聚合物层一面，位于窗口的外周，微晶玻璃陶瓷膜带有过渡层的一面置于金属/聚合物层压复合膜上的密封粘接圈上，在160℃-170℃、5-50N/m2压力下热压0.5-2min，完成本专利技术金属/聚合物层压复合膜与玻璃陶瓷膜的粘接过程。所述微晶玻璃陶瓷膜包括厚度为80-450um、面积为0.5-100cm2，表面光滑平整的Li1+xAlxGe2-x(PO4)3(LAGP)固体电解质膜或Li1+xAlxTi2-x(PO4)3(LATP)固体电解质膜。所述过渡层的材料包括金属氮化物、LiMn2O4或Li4Ti5O12。所述金属氮化物包括SnxN或TixN材料。所述密封粘接圈的材料包括厚度20-70um的PP材质热熔胶、单层的马来酸改性PP热熔胶或单层的丙烯酸改性PP热熔胶之一种，或者为三层复合PP材质的白色、黄色或黑色极耳胶。所述金属/聚合物层压复合膜为85-150um厚，以PP作为热塑层的铝塑复合膜。实施例步骤1：以面积为40mm×40mm的LAGP微晶玻璃陶瓷膜2为例，将微晶玻璃陶瓷膜在丙酮溶液中进行超声清洗除尘除油，烘干；步骤2：采用射频反应磁控溅射方法在清洗烘干后的LAGP微晶玻璃陶瓷膜单面的整个表面镀一层1um厚的SnxN金属氮化物镀层作为过渡层1；步骤3：将面积为50mm×50mm、厚度为87um，PP作为热熔层的铝塑复合膜作为金属/聚合物层压复合膜6，在铝塑复合膜中心开一窗口，窗口的的面积为39mm×39mm；步骤4：将面积为40mm×40mm，厚度为70um的单层改性PP热熔胶中心挖去39mm×39mm的面积，留下宽度为0.5mm的外框作为密封粘接圈5；步骤5：如图1所示，铝塑复合膜带有PP热熔层的面朝上，依次对应放置密封粘接圈和微晶玻璃陶瓷膜，其中微晶玻璃陶瓷膜带有过渡层的面朝下置于密封粘接圈上，在165℃，20N/m2压力下进行1min热压，完成铝塑复合膜与LAGP微晶玻璃陶瓷膜的密封粘接过程。采用实施例1制出与金属/聚合物层压复合膜密封粘接后的微晶玻璃陶瓷膜作为金属锂4的表面保护层，在金属锂和微晶玻璃陶瓷膜之间有一层有机电解液3，从金属/聚合物层压复合膜中引出极耳8，通过极耳胶7密封，形成了锂水电池用防水型锂保护电极。整个防水型锂保护电极结构通过防水材质的金属/聚合物层压复合膜对其进行密闭封装，仅有镀在微晶玻璃陶瓷膜的SnxN金属氮化物镀层在水溶液中，微晶玻璃陶瓷膜的另一面、有机电解液、金属锂、金属集流体都被密封起来，与外界水溶液形成物理隔绝，如图3所示。微晶玻璃陶瓷膜水分子无法穿越微晶玻璃陶瓷膜到达金属锂的表面，而锂离子却可以在电场的作用下从金属锂的表面脱离，并经由电解液和微晶玻璃陶瓷膜迁移至水溶液中。镀在微晶玻璃陶瓷膜的整体表面上不仅没有阻碍锂离子传递，反而改善了微晶玻璃陶瓷膜与水溶液之间的界面性能，减小了...

【技术保护点】
金属/聚合物层压复合膜与玻璃陶瓷膜的粘接方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤1：对微晶玻璃陶瓷膜进行清洗、烘干；步骤2：在步骤1清洗、烘干后的微晶玻璃陶瓷膜一面施镀一层过渡层；步骤3：根据在步骤1中微晶玻璃陶瓷膜的尺寸，在金属/聚合物层压复合膜中心开一窗口，窗口的内周尺寸以能够将金属/聚合物层压复合膜与微晶玻璃陶瓷膜的外周全部粘接成一体为准；步骤4：根据步骤3中金属/聚合物层压复合膜与微晶玻璃陶瓷膜粘接的部位，将PP材质的热熔胶制成密封粘接圈；步骤5：将步骤4制成的密封粘接圈置于步骤3开有窗口的金属/聚合物层压复合膜的聚合物层一面，位于窗口的外周，微晶玻璃陶瓷膜带有过渡层的一面置于金属/聚合物层压复合膜上的密封粘接圈上，在160℃‑170℃、5‑50N/m2压力下热压0.5‑2min，完成本专利技术金属/聚合物层压复合膜与玻璃陶瓷膜的粘接过程。

【技术特征摘要】
1.金属/聚合物层压复合膜与玻璃陶瓷膜的粘接方法，其特征在于：包
括以下步骤：
步骤1：对微晶玻璃陶瓷膜进行清洗、烘干；
步骤2：在步骤1清洗、烘干后的微晶玻璃陶瓷膜一面施镀一层过渡层；
步骤3：根据在步骤1中微晶玻璃陶瓷膜的尺寸，在金属/聚合物层压复
合膜中心开一窗口，窗口的内周尺寸以能够将金属/聚合物层压复合膜与微晶
玻璃陶瓷膜的外周全部粘接成一体为准；
步骤4：根据步骤3中金属/聚合物层压复合膜与微晶玻璃陶瓷膜粘接的
部位，将PP材质的热熔胶制成密封粘接圈；
步骤5：将步骤4制成的密封粘接圈置于步骤3开有窗口的金属/聚合物
层压复合膜的聚合物层一面，位于窗口的外周，微晶玻璃陶瓷膜带有过渡层
的一面置于金属/聚合物层压复合膜上的密封粘接圈上，在160℃-170℃、
5-50N/m2压力下热压0.5-2min，完成本发明金属/聚合物层压复合膜与玻璃
陶瓷膜的粘接过程。
2.根据权利要求1所述金属/聚合物层压复合膜与玻璃陶瓷膜...

【专利技术属性】
技术研发人员：桑林，徐志彬，丁飞，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第十八研究所，
类型：发明
国别省市：天津;12