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图解铝塑膜制备工艺、性能评测、相关产业应用

国际新能源网  来源:塑膜网  日期:2019-01-28
  铝塑膜是由外层尼龙层(ON)、粘合剂、中间层铝箔(Al)、粘合剂、内层热封层(CPP)构成的多层膜,是软包锂电池的封装材料。
 
  电池用铝塑膜被要求具备如下特点:
 
  (1)具备极高的阻隔性。
 
  (2)具有良好的热封性能。
 
  (3)材料耐电解液及强酸腐蚀。
 
  (4)具有良好的延展性、柔韧性和机械强度。
 
  铝塑膜的制备方法
 
  铝塑膜的制备主要有干法和热法两种。
 
  干法工艺是铝和聚丙烯用粘合剂粘结后直接压合而成,热法工艺是铝和聚丙烯之间用MPP粘结着,在缓慢升温升压热压合而成。
 
  干法工艺铝塑膜主要优势有冲深成型效果好,外观一致性好,不易出现针孔、鱼眼、杂质等不良,但其耐电解液性较差。
 
  热法工艺可以提高Al层与PP层之间的粘附力,使内表层防电解液溶胀脱落能力大大提升,但是这种特殊处理的MPP 需要较高的温度将其熔化才能起到粘结作用,冷却后,因与PP的收缩系数存在较大差异,很容易出现向内卷曲的情况。
 
  
 
  干法、热法铝塑膜
 
  铝塑膜的性能评测
 
  合理的测试分析方法可以使我们更好的筛选出市场上纷杂的铝塑膜产品,选出更适用于不同锂电池的铝塑膜。
 
  1、外观
 
  测试方法:目测铝塑膜表面是否有坑点、划痕等,各复合层间是否有杂物、气泡等。使用千分尺取不少于10 个点测量铝塑膜的厚度和宽度,并判断其均匀性。
 
  评判标准:作为锂离子电池的密封外壳,铝塑膜必须满足表面无坑点、划痕等,各复合层间不能有杂物、气泡等。厚度必须要符合相应的规格要求且各处均匀,宽度符合工艺要求。
 
  2、热封强度
 
  测试方法:在一定的温度、时间、压力的封装条件下,将两片铝塑膜或与极耳粘合,取一定宽度封口裁切成条,使用拉力测试设备测试剥离强度。
 
  评判标准:观察剥离后的铝塑膜内表层是否呈均匀乳白色,要求Al 层与内表层不分层。
 
  软包装材料的热封工艺参数主要有热封时间、热封压力和热封温度,一般情况下,新的包装材料的应用都需要重新调整这3 个参数,使热封效果达到最佳。在热封强度能达到要求的基础上,考虑到热辐射和热传导对电池性能的影响,热封时间越短越好,热封温度越低越好
 
  
 
  铝塑膜封口处剥离强度测试后的四种状态
 
  从图中可以看出第二种状态是最佳的热封状态。状态一为未封合,状态三与状态四为过封,铝塑膜内层PP 已经完全溶解与中间的铝层脱离,其中状态四的铝层已经被热压变形。
 
  3、冲深能力
 
  测试方法:将铝塑膜用良好的成型模具冲深,在一定取值范围内调整成型深度,直至铝塑膜边角出现破裂,记录出现破裂前的深度最大值。
 
  评判标准:铝塑膜的冲深后必须满足以下条件:冲坑的四个边角最薄处不小于原来50%的厚度、内层PP 层厚度为60~65微米。否则会造成电池成型后有漏点,严重影响电池性能。
 
  4、耐电解液腐蚀性能
 
  测试方法:铝塑膜中与电解液接触的是内层的PP 层以及周边的热封口,这些地方必须具备良好的耐电解液腐蚀性能。将成型后的铝塑膜先封焊两边,不加极耳和电芯,注入一定量的电解液,在一定温度条件下烘烤一定的时间后进行观察。
 
  评判标准:放置一定时间的注完液的电池,观察铝塑膜封装袋的外观,必须满足四种铝塑膜外观平整,无任何电解液泄漏。将其拆开倒出电解液并清洗干净进行热封强度的测试必须满足2.2(热封强度分析)中的强度分析,且内层PP 上无任何污点和破损。
 
  5、阻隔性能
 
  测试方法:锂电池的电解液极易与水氧发生反应,降低电化学活性。铝塑膜具有良好的阻隔性能可以很好的延长电池的循环寿命。将封装袋置于水浴或高温高湿环境中,一段时间后取出,观察铝塑膜是否异常,且通过称重或水分测试判断其吸水量,表征铝塑膜的阻隔性能。
 
  评判标准:锂离子电池在使用的过程中是完全暴露在空气中的,要求铝塑膜具有良好的阻隔性能,以防水氧进入电池与内部的电池材料反应,影响电池性能。因此通过将铝塑膜置于水浴环境中,判断其吸水量以表征其对水氧的阻隔性能。
 
  铝塑膜的产业链
 
  铝塑膜作为软包电池的重要组成部分,其上游主要为四大结构组成原料尼龙膜、铝箔、CPP及胶黏剂,中游为铝塑膜产品制造及其软包装电池的制备,下游为软包电池的应用领域。
 
  
 
  铝塑膜产业结构图
 
  相比圆柱和方形铝壳,软包电池在能量密度、安全性和灵活度上的具备明显优势,并已经广泛应用到3C消费类、新能源汽车和储能领域。
 
  铝塑膜是软包锂电池封装的关键材料,目前铝塑膜市场主要被日韩企业垄断。随着我国新能源补贴政策和电池能量密度挂钩及轻量化要求,越来越多的车企和电池厂商开始采用软包技术路线以提高电池能量密度。
 
  国内企业近年来加大了研发投入,在一些关键材料和工艺上有所突破,愿不久的将来,“中国制造”遍布世界的每一个角落!
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