CN111376545A - 一种高冲深成型性能铝塑复合膜及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高冲深成型性能铝塑复合膜。该高冲深成型性能铝塑复合膜依次包括改性材料外层保护层、外层胶水层、外层无铬防腐层、铝箔、内层无铬防腐层、内层胶水层和内层热封层；其中，所述改性材料外层保护层的原料包括尼龙和/或聚酯、以及聚轮烷，所述聚轮烷的重量占原料总重量的0.5％‑10％。本发明的一种高冲深成型性能铝塑复合膜，通过其多层复合结构、通过聚轮烷改性剂对尼龙或聚酯薄膜进行改性、定量确定外层保护层与铝箔层间胶水的弹性率和延伸率等性能参数；能够提高复合膜的冲深成型性能。
Description
技术领域
本发明涉及动力电池软包铝塑复合膜技术领域，尤其涉及一种高冲深成型性能铝塑复合膜及其制备方法。
背景技术
软包锂离子电池已被广泛利用于电子产品，随着新能源汽车产业的迅速发展，市场进一步扩大，软包锂离子电池在能量密度方面具有明显的优势。
成型性能是软包铝塑复合膜的最重要性能之一，目前，市售产品中一般认为外层为尼龙膜的产品较好，外层为聚酯薄膜类产品较差。
现有的软包锂离子电池封装所采用的铝塑复合膜，其主流结构一般为外层保护层(尼龙或聚酯薄膜)+铝箔层(单面或双面进行防腐处理)+内层热封层(一般为聚烯烃系材料)。
其中外层保护层对铝塑复合膜的成型性能具有较大影响。外层保护层具有一定的拉伸强度、延伸率是保障铝塑复合膜成形性能的必要条件。在保持尼龙(或聚脂薄膜)的强度在一定范围的前提下最大限度提高其断裂延伸率一直以来是业界的重要课题。
为了提高复合膜的冲深性能，各铝塑复合膜厂家已开发出多种技术，例如利用力学性能更均衡的吹膜尼龙，或者在铝塑膜表面涂布爽滑剂以增加成型时的滑动等。总的来说，现有技术中为提高铝塑复合膜的冲深成型性能，主要采用以下几种方法：采用强度、断裂延伸率均较高的尼龙等材料；采用各向力学性能相对均衡的吹塑薄膜；通过控制尼龙或聚酯薄膜的拉伸比等工艺参数或者材料改性获得力学性能更为均一的薄膜材料；通过在外层保护层涂布爽滑涂层以增加滑动补偿。
以上诸法均尚存不足。首先，使用尼龙材料，无论是双向拉伸或吹塑，虽可获得较好的成型性能，但尼龙易吸湿，在不同环境下性能变化较大，且尼龙本身的延伸性能尚不能满足较严苛的成型条件(如圆筒形电池或者双坑冲深)。通过添加涂布爽滑剂时易附着于成型模具造成污染等问题。
发明内容
鉴于上述现有技术中存在的缺陷，本发明的目的是提出一种高冲深成型性能铝塑复合膜及其制备方法，能够提高冲深成型性能。
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
一种高冲深成型性能铝塑复合膜，该高冲深成型性能铝塑复合膜依次包括改性材料外层保护层、外层胶水层、外层无铬防腐层、铝箔、内层无铬防腐层、内层胶水层和内层热封层；
其中，所述改性材料外层保护层的原料包括：尼龙和/或聚酯、以及聚轮烷，所述聚轮烷的重量占原料总重量的0.5％-10％。
上述的聚轮烷可以是本领域常用的聚轮烷，包括4,4’-双吡啶/双四环素乙烯吡啶盐(4,4'-bipyridium/bis(4-pyridinium)ethylene tetracationic cyclophane)和/或双甲藻(1,5-dinaphtho crown-10)。
上述的高冲深成型性能铝塑复合膜中，改性材料外层保护层中，尼龙和聚酯可以同时使用也可以择一使用，然后与聚轮烷配合，聚轮烷作为改性剂对尼龙或聚酯薄膜进行改性，能够改善铝塑复合膜的冲深成形性能，能够改善纯尼龙膜或纯聚酯薄膜的强度和延伸率，即在保障一定强度范围的同时其断裂延伸率可提高3-10倍，从而大幅度提高铝塑复合膜的冲深成型性能。
上述的高冲深成型性能铝塑复合膜中，优选的，所述改性材料外层保护层是通过将改性材料外层保护层的原料混合造粒后通过吹膜或双向拉伸制膜制备得到的。
上述的高冲深成型性能铝塑复合膜中，聚酯可以是本领域的常用聚酯；优选的，所述聚酯包括PET和/或PBT。
上述的高冲深成型性能铝塑复合膜中，所述改性材料外层保护层的原料包括尼龙和聚酯时，聚酯与尼龙的质量比可以根据需要进行调整；优选的，所述改性材料外层保护层的原料包括尼龙和聚酯时，聚酯与尼龙的质量比为1∶4。
上述的高冲深成型性能铝塑复合膜中，吹膜或双向拉伸制膜按照本领域的常规方法进行。
上述的高冲深成型性能铝塑复合膜中，外层胶水层的两个层面分别影响改性材料外层保护层与铝箔，能够对冲深成型性能具有较大影响；其影响冲深成型性能的主要因素为胶水层的接着力、弹性率以及本身的延伸性能；优选的，所述外层胶水层熟成后具有4-12N/15mm的接着力、3-70GPa的自身弹性率，自身可被延伸40％以上。
上述的高冲深成型性能铝塑复合膜中，优选的，所述外层胶水层的原料包括硬化性聚氨酯胶水。
上述的高冲深成型性能铝塑复合膜中，优选的，所述聚轮烷的重量占原料总重量的1％-6％。
上述的高冲深成型性能铝塑复合膜中，优选的，所述改性材料外层保护层的厚度为5-50μm，更优选10-30μm。
上述的高冲深成型性能铝塑复合膜中，优选的，所述外层胶水层的厚度为0.5-10μm，更优选1-6μm。
上述的高冲深成型性能铝塑复合膜中，优选的，所述内层胶水层的厚度为0.5-10μm，更优选1-6μm。
上述的高冲深成型性能铝塑复合膜中，内层胶水层能够在保障贴合强度的同时具有长期电解液耐性；优选的，内层胶水层的原料为聚烯烃系胶水；更有选的，所述内层胶水层的原料为酸改性聚丙烯胶水。
上述的高冲深成型性能铝塑复合膜中，铝箔在铝塑复合膜中主要起阻隔水分的作用；优选的，所述铝箔的厚度为10-80μm；更有选的，所述铝箔为8000系或1000系软质(O态)铝箔，能够提高终产品的冲深性能。
上述的高冲深成型性能铝塑复合膜中，内层热封层为电池封装时使用的熔融封装层；优选的，所述内层热封层的厚度为10-200μm；更优选20-100μm。
上述的高冲深成型性能铝塑复合膜中，优选的，内层热封层使用流延聚烯烃材料。
本发明还提供上述的高冲深成型性能铝塑复合膜的制备方法，包括如下步骤：
改性材料外层保护层的原料混合造粒，然后将通过吹膜或双向拉伸制膜，收卷，得到改性材料外层保护层；
在铝箔上双面涂布完全无铬的内层无铬防腐层和外层无铬防腐层；
在外层无铬防腐层的外侧或改性材料外层保护层的内侧涂布外层胶水层，再对应地与改性材料外层保护层的内侧或外层无铬防腐层的外侧贴合；
在内层无铬防腐层的内侧涂布内层胶水层，烘干后贴合内层热封层，经熟成处理后即得到高冲深成型性能铝塑复合膜。
上述的高冲深成型性能铝塑复合膜的制备方法中，熟成处理按照本领域的常规方法进行。
本发明的高冲深成型性能铝塑复合膜中，外层无铬防腐层主要作用为防止电解液污染外层时或在电解液气氛下对外层贴合性能产生影响；其为完全无铬化处理。内层无铬防腐层为完全无铬化处理。铝塑复合膜内层需长期包裹锂离子电池电芯，并长期(2-10年)浸泡在电解液中，因此为了保持铝塑复合膜的长期电解液耐性，内层需做防腐处理，所以设置内层无铬防腐层。
本发明的突出效果为：
本发明的一种高冲深成型性能铝塑复合膜，通过其多层复合结构、通过聚轮烷改性剂对尼龙或聚酯薄膜进行改性、定量确定外层保护层与铝箔层间胶水的弹性率和延伸率等性能参数；能够提高复合膜的冲深成型性能。
附图说明
图1为本发明实施例的高冲深成型性能铝塑复合膜的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
实施例1
如图1所示，本实施例提供一种高冲深成型性能铝塑复合膜，该高冲深成型性能铝塑复合膜依次包括改性材料外层保护层1、外层胶水层2、外层无铬防腐层3、铝箔4、内层无铬防腐层5、内层胶水层6和内层热封层7。所述改性材料外层保护层的原料包括：尼龙以及聚轮烷，所述聚轮烷的重量占原料总重量的0.5％；所述改性材料外层保护层是通过将改性材料外层保护层的原料混合造粒后通过吹膜或双向拉伸制膜制备得到的。
改性材料外层保护层1的厚度为5μm。
外层胶水层2的厚度为0.5μm；其原料为硬化性聚氨酯胶水；所述外层胶水层熟成后具有4-12N/15mm的接着力、3-70GPa的自身弹性率，自身可被延伸40％以上。
内层胶水层6的厚度为0.5μm；所述内能胶水层的原料为酸改性聚丙烯胶水。
铝箔4的厚度为10μm；所述铝箔为8000系或1000系软质铝箔。
内层热封层7的厚度为10μm；内层热封层使用流延聚烯烃材料。
本实施例的高冲深成型性能铝塑复合膜是这样制备的：
改性材料外层保护层的原料分别造粒，然后混合，然后吹膜或拉伸制膜，收卷；得到改性材料外层保护层1。
在8000系(或1000系)软质(O态)铝箔4的双面涂布外层无铬防腐层3和内层无铬防腐层5。
在外层无铬防腐层3的外侧面上涂布外层胶水层2(采用的胶水经熟成后具有4-12N/15mm的高接着力以及3-70GPa的自身弹性率，并且自身可被延伸40％以上)，再贴上改性材料外层保护层1；在内层无铬防腐层5的内侧面上涂布内层胶水层6，烘干后贴合内层热封层7(热封CPP薄膜)。
经熟成处理后得到成品高冲深成型性能铝塑复合膜。
实施例2
如图1所示，本实施例提供一种高冲深成型性能铝塑复合膜，该高冲深成型性能铝塑复合膜依次包括改性材料外层保护层1、外层胶水层2、外层无铬防腐层3、铝箔4、内层无铬防腐层5、内层胶水层6和内层热封层7。所述改性材料外层保护层的原料包括聚酯(PET)以及聚轮烷，所述聚轮烷的重量占原料总重量的10％；所述改性材料外层保护层是通过将改性材料外层保护层的原料混合造粒后通过吹膜或双向拉伸制膜制备得到的。
改性尼龙膜或改性聚酯薄膜外层保护层1的厚度为50μm。
外层胶水层2的厚度为10μm；其原料为硬化性聚氨酯胶水；所述外层胶水层熟成后具有4-12N/15mm的接着力、3-70GPa的自身弹性率，自身可被延伸40％以上。
内层胶水层6的厚度为10μm；所述内能胶水层的原料为聚烯烃系胶水。
铝箔4的厚度为80μm；所述铝箔为8000系或1000系软质铝箔。
内层热封层7的厚度为200μm；内层热封层使用流延聚烯烃材料。
本实施例的高冲深成型性能铝塑复合膜是这样制备的：
改性材料外层保护层的原料分别造粒，然后混合，然后吹膜或拉伸制膜，收卷；得到改性材料外层保护层1。
在8000系(或1000系)软质(O态)铝箔4的双面涂布外层无铬防腐层3和内层无铬防腐层5。
在外层无铬防腐层3的外侧面上涂布外层胶水层2(采用的胶水经熟成后具有4-12N/15mm的高接着力以及3-70GPa的自身弹性率，并且自身可被延伸40％以上)，再贴上改性材料外层保护层1；在内层无铬防腐层5的内侧面上涂布内层胶水层6，烘干后贴合内层热封层7(热封CPP薄膜)。
经熟成处理后得到成品高冲深成型性能铝塑复合膜。
实施例3
如图1所示，本实施例提供一种高冲深成型性能铝塑复合膜，该高冲深成型性能铝塑复合膜依次包括改性材料外层保护层1、外层胶水层2、外层无铬防腐层3、铝箔4、内层无铬防腐层5、内层胶水层6和内层热封层7。所述改性材料外层保护层的原料包括聚酯(PBT)以及聚轮烷，所述聚轮烷的重量占原料总重量的1％；所述改性材料外层保护层是通过将改性材料外层保护层的原料混合造粒后通过吹膜或双向拉伸制膜制备得到的。
改性材料外层保护层1的厚度为10μm。
外层胶水层2的厚度为1μm；其原料为硬化性聚氨酯胶水；所述外层胶水层熟成后具有4-12N/15mm的接着力、3-70GPa的自身弹性率，自身可被延伸40％以上。
内层胶水层6的厚度为1μm；所述内能胶水层的原料为酸改性聚丙烯胶水。
铝箔4的厚度为20μm；所述铝箔为8000系或1000系软质铝箔。
内层热封层7的厚度为20μm；内层热封层使用流延聚烯烃材料。
本实施例的高冲深成型性能铝塑复合膜是这样制备的：
改性材料外层保护层的原料分别造粒，然后混合，然后吹膜或拉伸制膜，收卷；得到改性材料外层保护层1。
在8000系(或1000系)软质(O态)铝箔4的双面涂布外层无铬防腐层3和内层无铬防腐层5。
在外层无铬防腐层3的外侧面上涂布外层胶水层2(采用的胶水经熟成后具有4-12N/15mm的高接着力以及3-70GPa的自身弹性率，并且自身可被延伸40％以上)，再贴上改性材料外层保护层1；在内层无铬防腐层5的内侧面上涂布内层胶水层6，烘干后贴合内层热封层7(热封CPP薄膜)。
经熟成处理后得到成品高冲深成型性能铝塑复合膜。
实施例4
如图1所示，本实施例提供一种高冲深成型性能铝塑复合膜，该高冲深成型性能铝塑复合膜依次包括改性材料外层保护层1、外层胶水层2、外层无铬防腐层3、铝箔4、内层无铬防腐层5、内层胶水层6和内层热封层7。所述改性材料外层保护层的原料包括：尼龙和聚酯(PBT)、以及聚轮烷，所述聚轮烷的重量占原料总重量的6％，尼龙和聚酯的质量比为1∶4；所述改性材料外层保护层是通过将改性材料外层保护层的原料混合造粒后通过吹膜或双向拉伸制膜制备得到的。
改性材料外层保护层1的厚度为30μm。
外层胶水层2的厚度为6μm；其原料为硬化性聚氨酯胶水；所述外层胶水层熟成后具有4-12N/15mm的接着力、3-70GPa的自身弹性率，自身可被延伸40％以上。
内层胶水层6的厚度为6μm；所述内能胶水层的原料为聚烯烃系胶水。
铝箔4的厚度为50μm；所述铝箔为8000系或1000系软质铝箔。
内层热封层7的厚度为100μm；内层热封层使用流延聚烯烃材料。
本实施例的高冲深成型性能铝塑复合膜是这样制备的：
改性材料外层保护层的原料分别造粒，然后混合，然后吹膜或拉伸制膜，收卷；得到改性材料外层保护层1。
在8000系(或1000系)软质(O态)铝箔4的双面涂布外层无铬防腐层3和内层无铬防腐层5。
在外层无铬防腐层3的外侧面上涂布外层胶水层2(采用的胶水经熟成后具有4-12N/15mm的高接着力以及3-70GPa的自身弹性率，并且自身可被延伸40％以上)，再贴上改性材料外层保护层1；在内层无铬防腐层5的内侧面上涂布内层胶水层6，烘干后贴合内层热封层7(热封CPP薄膜)。
经熟成处理后得到成品高冲深成型性能铝塑复合膜。
由上可见，本发明的一种高冲深成型性能铝塑复合膜，通过其多层复合结构、通过聚轮烷改性剂对尼龙或聚酯薄膜进行改性、定量确定外层保护层与铝箔层间胶水的弹性率和延伸率等性能参数；能够提高复合膜的冲深成型性能。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种高冲深成型性能铝塑复合膜，其特征在于：该高冲深成型性能铝塑复合膜依次包括改性材料外层保护层、外层胶水层、外层无铬防腐层、铝箔、内层无铬防腐层、内层胶水层和内层热封层；
其中，所述改性材料外层保护层的原料包括：尼龙和/或聚酯、以及聚轮烷，所述聚轮烷的重量占原料总重量的0.5％-10％。
2.根据权利要求1所述的高冲深成型性能铝塑复合膜，其特征在于：所述改性材料外层保护层是通过将改性材料外层保护层的原料混合造粒后通过吹膜或双向拉伸制膜制备得到的；
优选的，所述聚酯包括PET和/或PBT；
优选的，所述改性材料外层保护层的原料包括尼龙和聚酯时，聚酯与尼龙的质量比为1∶4。
3.根据权利要求1所述的高冲深成型性能铝塑复合膜，其特征在于：所述外层胶水层熟成后具有4-12N/15mm的接着力、3-70GPa的自身弹性率，自身可被延伸40％以上；
优选的，所述外层胶水层的原料包括硬化性聚氨酯胶水。
4.根据权利要求1所述的高冲深成型性能铝塑复合膜，其特征在于：所述聚轮烷的重量占原料总重量的1％-6％。
5.根据权利要求1所述的高冲深成型性能铝塑复合膜，其特征在于：所述改性材料外层保护层的厚度为5-50μm。
6.根据权利要求1所述的高冲深成型性能铝塑复合膜，其特征在于：所述外层胶水层的厚度为0.5-10μm。
7.根据权利要求1所述的高冲深成型性能铝塑复合膜，其特征在于：所述内层胶水层的厚度为0.5-10μm；
优选的，所述内层胶水层的原料为聚烯烃系胶水；
优选的，所述内层胶水层的原料为酸改性聚丙烯胶水。
8.根据权利要求1所述的高冲深成型性能铝塑复合膜，其特征在于：所述铝箔的厚度为10-80μm；
优选的，所述铝箔为8000系或1000系软质铝箔。
9.根据权利要求1所述的高冲深成型性能铝塑复合膜，其特征在于：所述内层热封层的厚度为10-200μm。
10.权利要求1-9任一项所述的高冲深成型性能铝塑复合膜的制备方法，包括如下步骤：
改性材料外层保护层的原料混合造粒，然后将通过吹膜或双向拉伸制膜，收卷，得到改性材料外层保护层；
在铝箔上双面涂布完全无铬的内层无铬防腐层和外层无铬防腐层；
在外层无铬防腐层的外侧或改性材料外层保护层的内侧涂布外层胶水层，再对应地与改性材料外层保护层的内侧或外层无铬防腐层的外侧贴合；
在内层无铬防腐层的内侧涂布内层胶水层，烘干后贴合内层热封层，经熟成处理后即得到高冲深成型性能铝塑复合膜。
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