一种锂离子电池铝塑膜及其制备方法技术

本发明专利技术属于电池生产技术领域，具体涉及一种电池铝塑膜，还涉及上述的电池铝塑膜的制备方法。本发明专利技术所提供的一种锂离子电池铝塑膜，其特征在于，所述的电池铝塑膜从外到内依次为外层尼龙层、第一粘结层、外层高吸水性纳米聚合物层、中间层铝层、第二粘结层、内层热封层、内层高吸水性纳米聚合物层。本发明专利技术的有益效果在于，(1)从电池的内部和外部环境同时阻断或减少水分，提高安全性；(2)采用的高吸水性纳米聚合物层，吸水保水性能好、吸水速度快、稳定性高，吸水后具有很好的阻燃性；(3)提高了电池循环性能；还可以减少对集流体的腐蚀，减少锂枝晶与水剧烈反应的可能性，降低安全事故的风险。

【技术实现步骤摘要】
一种锂离子电池铝塑膜及其制备方法
本专利技术属于电池生产
，具体涉及一种电池铝塑膜，还涉及上述的电池铝塑膜的制备方法。
技术介绍
锂离子电池对水分十分敏感，因此锂离子电池生产制造过程中需要严格控制水分的含量。电池中痕量水有利于SEI的形成和稳定，但过量的水存在时，一方面，将会与电解液中锂盐反应，消耗锂盐，同时伴随大量气体产生，导致电池产气鼓胀，造成电池失效；另一方面，水分会对正负极集流体造成腐蚀，同时水分也不利于负极成膜和稳定性，当负极表面有锂枝晶析出时，锂与水发生剧烈的反应，产生大量热量，导致安全事故。总之，过量水分存在将造成电池内部发生副反应，电池内阻增大，极化现象加剧，导致电池容量及循环性能下降，并引发安全问题。电池中的水分一方面来源于电池材料本身的水分，如正极、负极、电解液、隔膜及其他组分的水分，另一方面由于生产过程中如极片烘烤、注液等操作过程环境指标不严格所致。软包电池封装效果不佳，外界水分也会进入电池内部。电池中水分超标将对电池的容量、内阻、循环性能及安全性能造成恶劣影响，因此，控制电池水分含量至关重要。关于锂离子电池铝塑膜，以下的专利文献作过披露：CN104966800A公开了一种锂电池复合包装功能化铝塑膜，包括改性聚丙烯层、纳米粒子层、第一粘结剂层、氟碳涂料层、铝箔层、第二粘结剂层、尼龙层，所述铝塑膜由内到外依次层叠所述改性聚丙烯层、纳米粒子层、第一粘结剂层、氟碳涂料层、铝箔层、第二粘结剂层、尼龙层。上述的文献中添加了吸水性强的纳米粒子层，可抵制水汽进入电解液产生氢氟酸等腐蚀性酸和其他气体，提高了铝塑膜的阻隔性能。但上述的技术方案中，由于添加纳米级氧化铝、纳米级氯化钙等物质含有金属元素，有导致电池短路的风险。CN109986850A公开了一种铝塑膜，其特征在于，包括保护层、第一粘结层、耐高温层、第二粘结层、铝箔层、第三粘结层和热封层，第一粘结层介于保护层和耐高温层之间，第二粘结层介于耐高温层和铝箔层之间，第三粘结层介于铝箔层和热封层之间。上述的文献中的方案提高了锂离子电池铝塑膜的耐高温、耐腐蚀、防刮擦的性能，但是对于电池中内部的水分去除问题，并未给出有效的解决措施。上述的文献中所公开的技术方案中，锂离子电池吸收水分具有不可逆性，材料吸水后出现挤压或加热，又有水分返回到电池的风险；除此之外，上述的文献，并未考虑材料的阻燃性及发生热失控的风险，容易导致安全事故扩大的风险。因此，需要针对上述的技术缺陷进行改进，专利技术一种不含有纳米级氯化钙等物质含有金属元素避免电池短路并且能解决电池材料由于外部和内部水分所导致的安全性、腐蚀性等问题的锂离子电池功能型铝塑膜。
技术实现思路
为了解决上述的技术问题，本专利技术提供了一种锂离子电池功能型铝塑膜及其制备方法，以解决现有技术中电池水分含量超标问题，防止因水分超标带来的电池容量、内阻、循环及安全性能恶化等现象，增强了铝塑膜的阻隔性、耐腐蚀性、高温稳定性及热封性能。本专利技术所提供的一种锂离子电池铝塑膜，是将高吸水性纳米聚合物复合在铝层或热封层表面，形成具有多层复合的功能型铝塑膜。本专利技术所提供的电池铝塑膜从外到内依次为外层尼龙层、第一粘结层、外层高吸水性纳米聚合物层、中间层铝层、第二粘结层、内层热封层、内层高吸水性纳米聚合物层。外层高吸水性纳米聚合物层和内层高吸水性纳米聚合物层都是由高吸水性纳米聚合物制备而成的；本专利技术所提供的锂离子电池铝塑膜为多层柔性薄膜。高吸水性纳米聚合物选自淀粉类聚合物、纤维素类聚合物、聚丙烯腈类聚合物、聚丙烯酰胺类聚合物、聚乙烯醇类聚合物、聚丙烯酸类聚合物中的至少一种。外层高吸水性纳米聚合物层/内层高吸水性纳米聚合物层的纤维直径为10～100nm。外层高吸水性纳米聚合物层/内层高吸水性纳米聚合物层的厚度为50～500nm。上述的一种锂离子电池铝塑膜的制备方法，包括以下的步骤：1)将粘结剂、导电剂、高吸水性纳米聚合物混合均匀，并加热至粘结剂和高吸水性纳米聚合物为熔融态，获得熔体；2)将铝层平放于收集板上；3)通过气流加压将1)中的熔体挤出注射泵针头形成“泰勒锥”，在高压电场下喷射至2)中的铝层外表面，形成外层高吸水性纳米聚合物喷射流；4)喷射结束后，获得外层高吸水性纳米聚合物层；5)按以下的先后顺序将尼龙层、第一粘结层、外层高吸水性纳米聚合物层、中间层铝层、第二粘结层、内层热封层直接加压或加热复合；6)冷却后，将5)中得到的铝塑膜放置于收集板上，内层热封层朝上；7)重复1)，然后通过气流加压将熔体挤出注射泵针头形成“泰勒锥”，在高压电场下形成内层高吸水性纳米聚合物喷射流，喷射至内层热封层上，喷射结束后，获得锂离子电池铝塑膜。优选的，1)中导电剂选自咪唑、吡啶、季铵、季磷、吡咯、噻唑、胍类离子液体中的至少一种；导电剂添加量为电池铝塑膜的0.5～10wt％。加入导电剂，使得在高压电场下，混合熔融液体受电场作用力形成纳米聚合物喷射流。1)中粘结剂选自环氧聚合物、聚氨酯、热熔胶中的至少一种。粘结剂添加量控制在电池铝塑膜的0.3～0.5wt％，粘结剂用于增强导电剂与高吸水性纳米聚合物之间的粘结强度。1)中，加热的温度为310～350℃；优选的，1)中，粘结剂、导电剂、高吸水性纳米聚合物的质量比为：质量比0.5～3：0.5～3：96～100；优选的，1)中，粘结剂、导电剂、高吸水性纳米聚合物的质量比为：质量比1：1：98；优选的，5)中加热温度为150～1000℃。本专利技术的有益效果在于：(1)从电池的内部和外部环境同时阻断或减少水分，提高安全性；本专利技术所提供的锂离子电池铝塑膜，由于采用了内层高吸水性纳米聚合物层和外层高吸水性纳米聚合物层，不仅可以快速从环境中吸收水分，有效阻挡外界环境中的水分进入电池内部，防止电池内阻升高，容量、循环、安全性能降低，而且还可以吸收电池内部多余水分，防止电池内部水分含量过多从而引发的电解液分解，降低电池容量，产生气体导致电池鼓包胀气；(2)高吸水性纳米聚合物层，吸水保水性能好、吸水速度快、稳定性高，吸水后具有很好的阻燃性；这是因为，本专利技术所采用的高吸水性纳米聚合物层，含有强吸水性基团，还具有一定交联度的三维空间网络结构，对水分的吸附速度快，吸附后形成含水凝胶，保水能力好，即使在施压或加热状态下吸附的水分也不被挤出，具有很好的阻燃性，在电池发生热失控时，有效形成热失控电池与相邻电池的阻燃屏障，延缓热失控转移至相邻电池，降低安全事故扩大的风险；同时，高吸水性纳米聚合物耐酸碱腐蚀性好，对铝塑膜起到保护作用，防止电解液及腐蚀性气体对铝塑膜的腐蚀，提高铝塑膜的耐腐蚀性，并且还具有高温稳定性；(3)本专利技术所采用的吸水性纳米聚合物层，还有利于均匀、稳定、且低内阻SEI膜的形成，提高电池循环性能；除此之外，还可以减少对集流体的腐蚀，减少锂枝晶与水剧烈反应的可能性，降低安全事故的风险。<本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种锂离子电池铝塑膜，其特征在于，所述的电池铝塑膜从外到内依次为外层尼龙层(1)、第一粘结层(2)、外层高吸水性纳米聚合物层(3)、中间层铝层(4)、第二粘结层(5)、内层热封层(6)、内层高吸水性纳米聚合物层(7)。/n

【技术特征摘要】
1.一种锂离子电池铝塑膜，其特征在于，所述的电池铝塑膜从外到内依次为外层尼龙层(1)、第一粘结层(2)、外层高吸水性纳米聚合物层(3)、中间层铝层(4)、第二粘结层(5)、内层热封层(6)、内层高吸水性纳米聚合物层(7)。


2.如权利要求1所述的一种锂离子电池铝塑膜，其特征在于，外层高吸水性纳米聚合物层(3)和内层高吸水性纳米聚合物层(7)都是由高吸水性纳米聚合物制备而成的；
优选的，所述的锂离子电池铝塑膜为多层柔性薄膜。


3.如权利要求2所述的一种锂离子电池铝塑膜，其特征在于，高吸水性纳米聚合物选自淀粉类聚合物、纤维素类聚合物、聚丙烯腈类聚合物、聚丙烯酰胺类聚合物、聚乙烯醇类聚合物、聚丙烯酸类聚合物中的至少一种。


4.如权利要求1所述的一种锂离子电池铝塑膜，其特征在于，外层高吸水性纳米聚合物层/内层高吸水性纳米聚合物层的纤维直径为10～100nm。


5.如权利要求1所述的一种锂离子电池铝塑膜，其特征在于，外层高吸水纳米聚合物层/内层高吸水纳米聚合物层的厚度为50～500nm。


6.如权利要求1所述的一种锂离子电池铝塑膜的制备方法，包括以下的步骤：
1)将粘结剂、导电剂、高吸水性纳米聚合物混合均匀，并加热至粘结剂和高吸水性纳米聚合物为熔融态，获得熔体；
2)将铝层平放于收集板上；
3)通过气流加压将1)中的熔体挤出注射泵针头形成“泰勒锥”，在高压电场下喷射至2)中的铝层外表面，形成外层高吸水性纳...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘妮娜，邱扬，孙延先，
申请(专利权)人：华鼎国联四川动力电池有限公司，
类型：发明
国别省市：四川;51