聚合物锂离子电池芯外包装成型材料制造技术

本发明专利技术提出的一种聚合物锂离子电池芯外包装成型材料，旨在提供一种具有超强阻隔性，良好的冷冲压成型性，耐穿刺性，耐电解液稳定性，能抗有机溶剂和高挥发性物质电池芯外包装成型材料。它的外阻层叠层体是由至少一层耐热性树脂薄膜：PET、BOPA，PEN任选其一，或者其中两者并存共挤复合构成的，阻透层叠层体中的铝箔至少含有含量为0.9wt％～1.5wt％的Fe，高阻隔层叠层体包括基层、功能层和热封层，所述基层是由PP、CPP、PE、PET、PA或MXD6、MPE弹性体共混物，PVDC、EVOH，PEN，GT中的至少两种薄膜基材组合或两两复合组成的共聚体薄膜，在所述共聚体薄膜基材上均涂布有高阻隔耐水改性聚乙烯醇(PVA)涂布膜。本发明专利技术革命性地解决了耐电解液的稳定性这一难题。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种主要用于电池、特别是能泛应用于手机、掌上电脑，手提电脑，便携军用工具，便携摄像机、DVD影碟机，电动车(电动自行车、摩托车及汽车)、电动轮椅、电动轿车及电动客车，军事航天领域的聚合物离子电池铝塑复合软包膜材料的组成结构。在国家包装通用术语(GB4122-8;3)中，软包装的定义为软包装是指在充填或取出内装物后， 容器形状可发生变化的包装。用纸、铝箔、纤维、塑料薄膜以及它们的复合物所制成的各种袋、盒、套、包封等均为软包装。一般将厚度在0.25mm以下的片状塑料称为薄膜。国际上将对氧气透过率小于3. 8Cm3. mm/24b. m2. MPa的聚合物称为阻隔性聚合物。高阻隔性包装材料的高阻隔标准是02透过量为5ml/m2，d以下，透湿量为2g/m2，d以下。
技术介绍
聚合物锂离子蓄电它的正极、负极、聚合物膜(亦称隔膜)、聚流体(铜网和铝网)、电解液及正负电极(铝和铜或铝和镍，亦称极耳)等是电池芯的内容物，它们与软包装材料经过热封后一起构成电池芯。一般来说，因为单一薄膜材料对内装物的保护性不够理想，所以多采用将两种以上的薄膜复合为一层的复合薄膜。复合薄膜的外层材料多选用不易划伤、磨毛，光学性能优良，印刷性能良好的材科，如纸、玻璃纸、拉伸聚丙烯、聚酯等；中间层是阻隔性聚合物，如铝箔、蒸镀铝、无毒、无味的聚乙烯等热塑性树脂。内层为 EVOH, MXD6，PVDC等，需要加黏结树脂。高阻透树脂通常选用EVOH，MXD6，PVDC, PAN等不需要加黏结树脂。一般可分为基层、功能层和热封层。基层主要起美观、印刷、阻湿等作用。如 BOPP、BOPET、ΒΟΡΑ、MT、KOP、KPET等；功能层主要起阻隔、避光等作用，如VMPET、AL、EV0H、 PVDC等；热封层与包装物品直接接触，起适应性、耐渗透性、良好的热封性，以及透明性等功能，如 LDPE、LLDPE、MLLDPE、CPP、VMCPP、EVA、EAA、E-MAA, EMA、EBA 等。国内外较普遍的阻透复合方式是，国外PE//TIE//EVOH//TIE//PE、PE(EVA)TIE/ PA/EVOH/PA/TIE/PE ；国内PP/TIE/PA/TIE/PP，LDPE/TIE/PA/TIE/LDPE, MLLDPE/TIE/ EVOH/TIE/MLLDPE, MLLDPE/TIE/PA/TIE/MLLDPE 等等。以单层LDPE或LDPE与其它树脂共混生产的薄膜，性能单一，无法满足现代物品发展对包装的要求，因此三层，五层结构的尼龙共挤膜、五层、七层的EVOH、PVDC高阻隔膜也在不断发展。复合软包装材料内层膜的发展，从LDPE、LLDPE、CPP、MLLDPE，发展到现在的共挤膜的大量使用，基本实现包装功能化、个性化，满足了包装内含物保质、加工性能、运输、 贮存条件。但对于聚合物锂离子电池来说，却显得微不足道，因为聚合物锂离子电池是电池行业中技术含量最高，最新的品种。它以钴酸锂材料为正极，碳材料为负极，电解质采用固态或凝胶态有机导电膜组成，并采用铝塑膜做外包装的最新一代可充锂离子电池。它是液态离电池的更新换代产品，不仅具有液态锂离子电池的高电压、长循环寿命、放电电压平稳以及清洁无污染等特点；而且消除了液态锂离子电池存在的爆炸的安全隐患，具有更高的能量密度；同时外形更灵活、方便，重量轻巧；产品性能均达到或超过液态锂离子的技术指标，更具有安全性。因此被誉为二十一世纪的绿色化学能源。聚合物锂离子电池产品不能脱离包装而存在，包装的使用寿命与产品的库存及使用寿命同期。包装已成为产品的一个不可缺少的重要组成部分，产品的寿命周期，实际上就是包装逐渐失效的过程，没有包装，就没有产品，或者说包装失效，产品随之报废。聚合物锂离子电池的研制成功，主要取决于制膜技术、层压技术和软包装技术三大技术难题的解决。软包装技术是聚合物锂离子电池这一顶尖的高新技术行业中要解决的三大技术难题之一，它被放在如此重要的地位，说明该产品的技术含量在设计、制造及其应用上和普通复合包装材料在性能上都有质的差别。到目前为止，国际上仍没有一家公司的该项目产品能够完全满足聚合物锂离子电池对该产品的综合技术要求。因此，聚合物锂离子电池芯内包装成型材料不仅仅是聚合物锂离子电池的包装问题，而且是构成聚合物锂离子电池的一个不可缺少的重要组成部分。聚合物锂离子电池是90年代中期实验室开发成功的，而批量化生产不过三五年的时间，包装膜的开发研制比电池更晚一些。难度最大的冷冲压成型软包装材料的冷冲压成型深度、铝箔伸长率和冷冲压前后铝箔厚度变化之间的关系中的些指标可以定量描述， 能通过合适的方法检测，有的却不能用先进的方法检测出来。有些要求只能定性描述，找不到合适的方法检测。因此还没有形成国际标准，国内进行深入研究的厂家微乎其微，更没有标准可循。通常意义上的多层共挤出复合薄膜结构根本无法满足聚合物锂离子电池外包装极其苛刻的要求。首先，聚合物锂离子电池的软包装材料不能与电解液起反应，既不能被电解液所溶解，也不能与电解液起溶胀作用，如果软包装材料被电解液所溶解，所溶解的成分将发生电化学反应而产生气体；如果软包装材料溶胀了电解液，将改变电解液的浓度而影响电池性能。其次，软包装材料必须具有极高的阻水、阻氧性能，且软包装材料的阻隔性(如水分、 氧气)比普通铝塑复合膜的阻隔性高10000倍，如此高的阻隔性，已经超出了仪器的检测精度。而且必须具有良好的耐电解液浸泡能力，电解液不能发生渗漏现象，必须具有较高柔韧性和机械强度，还必须具有极好的热封合性。聚合物锂离子电池对高温非常敏感，使用温度低于60°c，热封温度一般不能高于150°c。聚合物锂离子电池的使用过程是一个不断地充放电过程，也是一个动态的电化学反应过程，软包装材料本身要能有效抵制内部电解液对它的溶胀、溶解、渗透、吸收及电化学反应。电池内的电解液是由多种有机溶剂和遇水分能迅速产生强腐蚀性氢氟酸的锂盐。 该电解液由大约18种有机溶剂高挥发性物质和锂盐组成，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)、一甲基碳酸酯(DMC)、六氟磷酸锂(LiPF6)、六氟砷酸锂(LiASF6)钴酸锂(j、Lie - 2)等。单片电池中间有聚流体铜网和铝网。电解液及正负电极(铝和铜或铝和镍，亦称极耳)等是电池芯的内容物，它们与软包装材料经过热封后一起构成电池芯。由于电池内容物多种高挥发性物质和有机溶剂如遇水分，会迅速产生强腐蚀性氢氟酸，而且多种有机溶剂通常会溶胀，溶解、吸收软包装材料，它们又是软包装复合材料胶粘剂的良好溶剂，会破坏复合层间粘结效果，改变电解液中各组份的浓度，进而影响电池的电性能。从电解液中有机溶剂的组成看，它们不单是极性强、渗透性强的溶剂，根据有机物“极性相似相容”的原理，它们正是铝塑复合包装材料常用粘合剂良好的有机溶剂。事实上，铝塑复台包装材料用胶粘剂中最常用的溶剂是乙酸乙酯，它们同属于酯类，对粘合剂的溶解性很好，也就是说它们能严重破坏(溶胀、溶解或反应)复合膜层间粘结作用，使粘接强度降低或脱层，从而失去复合包装材料优异的阻隔保护性能。电解液中锂盐极易水解.遇水便迅速产生具有强腐蚀性的氢氟酸.而氢氟酸一本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：刘继福，
申请(专利权)人：刘继福，
类型：发明
国别省市：