聚合物鋰離子電池軟包裝鋁塑膜的研究

陳泳生

摘 要：本文主要從聚合物的鋰離子類電池當(dāng)中軟包裝的鋁塑膜該項(xiàng)技術(shù)要求及各方面性能要求入手，對聚合物的鋰離子類電池當(dāng)中軟包裝的鋁塑膜，進(jìn)行了深層次地研究，并對其競品開展了有效性地研究。從而能夠更為全面地了解與把握聚合物的鋰離子類電池當(dāng)中軟包裝的鋁塑膜該項(xiàng)技術(shù)，將軟包裝的鋁塑膜該項(xiàng)技術(shù)應(yīng)用優(yōu)勢充分地發(fā)揮出來，不斷提升軟包裝業(yè)的技術(shù)水平，讓軟包裝業(yè)能夠?qū)崿F(xiàn)大跨步地發(fā)展。

關(guān)鍵詞：聚合物；鋰離子電池；軟包裝；鋁塑膜；研究；

前言

聚合物的鋰離子類電池（Lithium ion batteries for polymers；PLB），它所使用的液態(tài)化鋰離子與正負(fù)極的材料基本相同，所應(yīng)用的電解質(zhì)性材料則有所不同，它主要是由固體類聚合物的電解質(zhì)來替代，聚合物屬于干態(tài)或者膠態(tài)，通常采用的是聚合物的凝膠這種電解質(zhì)。軟包裝的鋁塑膜（Flexible packaging of aluminum plastic film），對于聚合物的鋰離子類電池來說，屬于其核心原料之一，是電池的外殼部分，起著至關(guān)重要的作用。伴隨聚合物的鋰離子類電池在國內(nèi)廣泛性地應(yīng)用，軟包裝的鋁塑膜也逐漸成為廣大軟包裝業(yè)關(guān)注的重點(diǎn)，逐漸成為軟包裝業(yè)內(nèi)的一項(xiàng)核心技術(shù)，具有較高的應(yīng)用價(jià)值。那么，為了讓軟包裝的鋁塑膜能夠更好地在聚合物的鋰離子類電池中發(fā)揮其應(yīng)有的功能作用及價(jià)值，就需廣大專業(yè)的技術(shù)人員對其進(jìn)行全方位地、深層次化地研究。從而能夠切實(shí)地把握住聚合物的鋰離子類電池當(dāng)中軟包裝的鋁塑膜核心技術(shù)，將其更為科學(xué)地運(yùn)用至聚合物的鋰離子類電池當(dāng)中，以能夠進(jìn)一步帶動(dòng)軟包裝業(yè)在新時(shí)期背景下的持續(xù)性發(fā)展。

1、技術(shù)要求研究

1.1.1 耐穿刺性

因聚合物的鋰離子類電池在芯封裝期間，通常需進(jìn)行三次的抽真空處理及熱壓性封口處理。通常情況下，鋁網(wǎng)與銅網(wǎng)的邊緣會有毛刺存在，在抽真空處理期間，該軟包裝膜便會有收縮情況出現(xiàn)，該毛刺若刺穿了內(nèi)模至鋁箔中，氫氟酸、電解液必將直接接觸到鋁箔，導(dǎo)致鋁箔遭到腐蝕影響，嚴(yán)重會導(dǎo)致鋁箔被腐蝕穿而出現(xiàn)漏液、氣脹等情況，最終致使聚合物的鋰離子類電池報(bào)廢。

1.1.2 抗污染性、耐高溫?zé)嵝约案邚?qiáng)度性

聚合物的鋰離子類電池芯，通常會在二次、三次的熱壓性封口處理期間，出現(xiàn)電解液附著于內(nèi)膜的情況，這就需要該內(nèi)膜自身具有一定抗污染性、耐高溫?zé)嵝约案邚?qiáng)度性等。同時(shí)，內(nèi)膜層間需具備較高剝離的強(qiáng)度性，確保在經(jīng)過三次的熱壓性封口處理后具有較強(qiáng)地牢固性及嚴(yán)密性。

1.1.3 冷沖壓的成型性

為確保聚合物的鋰離子類電池芯其表面一直處于光潔平整，且封口具有一定牢固性及嚴(yán)密性、封邊保持平整，將聚合物的鋰離子類電池芯其外部的尺寸縮減，就需相關(guān)技術(shù)人員科學(xué)地利用機(jī)械生產(chǎn)模式，不斷提升生產(chǎn)效率及成品率。而若想達(dá)到這一效果，該軟包裝的鋁塑膜自身就必須具備冷沖壓的成型這一技術(shù)特性。

1.1.4 嚴(yán)密熱封及高強(qiáng)度性

電源在通過了寬度為2-6mm、厚度為50-100μm金屬箔后，可為正負(fù)的電極予以引出。在進(jìn)行熱壓性封口處理期間，金屬電極應(yīng)當(dāng)相比較于其它地方略微凸起一些，具有較大的受壓性。倘若其內(nèi)膜內(nèi)部熱封層自身并不具備175℃以上耐高溫性的軟化材料，該金屬電極則極易被壓至復(fù)合膜間鋁層，以至于出現(xiàn)短路問題。故要求內(nèi)膜必須具有一定嚴(yán)密熱封及高強(qiáng)度性。

2、各方面性能要求研究

2.1 在尼龍方面

在尼龍方面，其最佳厚度應(yīng)當(dāng)控制在12-40μm范圍，確保其中間層所在的鋁箔層并不會被劃傷，實(shí)際加工操作期間可實(shí)現(xiàn)連續(xù)性地操作，以提升產(chǎn)品實(shí)際成品率。同時(shí)，在出現(xiàn)跌落情況下可避免聚合物的鋰離子類電池因遭受到劇烈震蕩而出現(xiàn)損壞情況，更好地對聚合物的鋰離子類電池內(nèi)部實(shí)施保護(hù)。而倘若想切實(shí)地達(dá)到這一效果，對于尼龍方面就有著一定的硬性要求，要求其必須具備較強(qiáng)地絕緣特性、耐熱特性、耐摩擦特性、耐穿刺特性及抗沖擊特性等。

2.2 在鋁箔方面

因聚合物的鋰離子類電池對于耐水蒸汽及粘合強(qiáng)這些特性的要求相對較高，可確保其不會受到熱封性所影響。故要求其中間層所在的鋁箔層自身應(yīng)當(dāng)具備較強(qiáng)地抗針孔這一特性，可實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定性地加工成型，雙面的復(fù)合性較為良好。鋁箔的芯層，需具有著水蒸汽阻隔這一功能特性，原材料通常會采用鋁鐵合金、純鋁等這些軟質(zhì)性材料。該鋁箔芯層實(shí)際厚度通常需控制在30-50μm范圍之內(nèi)。為確保其可與樹脂的薄膜具有較強(qiáng)地耐腐蝕及粘合特性，就需采用鈦酸酯的偶聯(lián)劑、硅烷的偶聯(lián)劑來對該鋁箔芯層，實(shí)施鉻酸鹽與底部的涂層處理。

2.3 在CPP材料方面

聚合物的鋰離子類電池，其出現(xiàn)失效情況的根本因素多數(shù)在于電芯出現(xiàn)脹氣情況，該電芯出現(xiàn)脹氣情況的根本因素在于流延及極耳聚丙烯的薄膜出現(xiàn)不佳的粘合所誘發(fā)。故針對流延及極耳聚丙烯的薄膜設(shè)計(jì)，屬于聚合物的鋰離子類電池外部軟包裝原材料基本要素。聚合物的鋰離子類電池，它對于外部軟包裝的鋁塑膜CPP材料基本要求為：其一，需與極耳的膠塊、Ni、Al金屬等具有較強(qiáng)地?zé)岱庹迟N特性；其二，具備較強(qiáng)地抗 HF性及耐點(diǎn)解性；其三，具備較強(qiáng)地耐戳穿特性及絕緣特性，可避免電池的軟包裝原材料與電極出現(xiàn)短路情況。此外，CPP材料層的實(shí)際厚度通常需控制在20-100μm范圍。內(nèi)層，需采用多層或者單層的樹脂類薄膜。

2.4 在膠粘劑方面

針對層間的膠粘劑，特別是鋁箔與內(nèi)層的CPP間所在膠層，必須具備較強(qiáng)地耐點(diǎn)解液、耐老化、耐高溫等特性，以防止該膠粘劑層與點(diǎn)解液之間有化學(xué)反映情況出現(xiàn)。

3、結(jié)語

綜上所述，基于軟包裝的鋁塑膜對于聚合物的鋰離子類電池來說，占據(jù)重要比重，是其核心的原材料之一。故需廣大技術(shù)人員加以重視，提高對軟包裝的鋁塑膜重視程度，積極投身于實(shí)踐探索當(dāng)中，以積累豐富地實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，充分發(fā)揮軟包裝的鋁塑膜各項(xiàng)優(yōu)勢，將其更好地運(yùn)用至聚合物的鋰離子類電池包裝加工當(dāng)中，以能夠全面提升軟包裝的鋁塑膜技術(shù)水平，讓軟包裝業(yè)可穩(wěn)步邁向新的發(fā)展征程。

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（作者單位：東莞市卓安精機(jī)自動(dòng)化設(shè)備有限公司）