鋁塑膜的是由外層尼龍層、粘合劑、中間層鋁箔、粘合劑、內(nèi)層熱封層構成的多層膜,是軟包鋰電池的封裝材料。目前我國鋁塑膜產(chǎn)品與國外相比,還有較大差距。
與其他電池相較,軟包鋰電池因具有安全性能好、重量輕、容量大、內(nèi)阻小、設計靈活的優(yōu)勢,被廣泛應用于消費電子、汽車、軍事、醫(yī)療、電動工具等行業(yè)。
軟包鋰電池的本質其實只是液態(tài)鋰離子電池套上一層聚合物外殼,而它性能如此優(yōu)異,其中功不可沒的當屬聚合物外殼中的鋁塑膜。接著筆者就為大家解析一下神奇的鋁塑膜。
一、鋁塑膜的簡介
鋁塑膜的是由外層尼龍層、粘合劑、中間層鋁箔、粘合劑、內(nèi)層熱封層構成的多層膜,是軟包鋰電池的封裝材料。鋁塑膜與其他常用塑膜相比具有以下的優(yōu)點:
1)鋁塑膜具有極高的阻隔性:比普通鋁塑復合膜的阻隔性高10000倍;
2)有良好的冷沖壓成型性:能夠根據(jù)客戶產(chǎn)品需求,契合新的電芯型號。
3)有很好的耐穿刺性:由于聚合物鋰電池芯周邊有銅、鋁網(wǎng)毛刺造成點狀腐蝕,加速電化,抽真空收聚時,毛刺會猛刺內(nèi)膜,可能刺穿內(nèi)膜直至鋁箔,電芯內(nèi)的氫氟酸將直通鋁箔學腐蝕,改變電解液組成,嚴重時將鋁箔腐蝕穿而漏液,同時會造成短路,導致電池報廢,因此耐刺穿性尤為重要。
4)有良好的耐電解液穩(wěn)定性:多種有機溶劑通常會溶脹,溶解、吸收軟包裝材料,他們是膠黏劑的良好溶劑,會破壞復合層粘結效果,改變電解液中組份的濃度,進而影響電池的電性能。而強腐蝕性氫氟酸的存在,將嚴重腐蝕鋁箔,使內(nèi)膜與鋁箔分離,進而把鋁箔腐蝕穿孔,從而破壞整個包裝,而鋁塑膜良好的耐電解液穩(wěn)定性,保證了整個電池的安全
5)鋁塑膜耐高溫,絕緣性強:金屬電極片厚度100u左右,在170℃和3kg/cm2左右的壓力下熱封時,內(nèi)膜中如果沒有耐高溫的絕緣層存在,金屬電極常常被壓倒包裝鋁箔上,造成短路,使電池報廢,成品率降低,因此耐高溫,耐絕緣是外殼的必備屬性。
二、鋁塑膜的結構及分類
鋁塑膜的主要成分由ON/ALCPP共三層物質構成,表層ON層(尼龍層)為裝飾性ON層,也起保護AL層不刮傷之作用;中間為形態(tài)成型和防止水分侵入的AL層;內(nèi)層CPP(聚丙烯)層為耐電解液層。
干法應用廣泛,昭和ALF產(chǎn)量95%為干法,主要應用于手機電池、MP3、MP4等高能量重度的電池上。另外還大量應用在電動車、航模、等大倍率、高容量動力電池上;熱法只可能應用在對容量要求不高的電池上。
三、鋁塑膜的制備工藝
大致上講,鋁塑膜的制備方法分為干法和熱合兩類:
干法:AL和CPP之間用接著劑粘結之后,直接壓合而成。優(yōu)勢在于重申成型性能,防短路性能,外觀(雜質、針孔、魚眼少),裁切性能上。另外耐電解液和隔水性良好。
熱合:AL和CPP之間用MPP接著,然后在緩慢升溫升壓的條件下熱合成,制作過程較長。并且由于長時間高溫烘焙作用,使ALF脆化,從而導致沖深性能劣化。優(yōu)勢只在于耐電解液和抗水性方面,而其沖深成型性能,防短路性能,外觀,裁切性能均不理想。
四、國內(nèi)鋁塑膜廠商面臨的困境
目前我國鋁塑膜產(chǎn)品的性能,只有極少數(shù)企業(yè)的幾項技術指標可達到日本企業(yè)的水平,存在的主要問題是耐電解液和沖深不過關,國內(nèi)鋁塑膜的沖深在5mm左右,國外的在8mm,甚至達15mm,總體與國外產(chǎn)品還有一定差距。尤其是反應條件和精度控制,這種高精度的材料制造過程中,經(jīng)常是差之毫厘謬以千里,工藝控制的難度就體現(xiàn)在分毫之間。目前,國內(nèi)鋁塑膜廠商存在著以下五大困境:
1)鋁箔表面處理工藝落后、污染大:由于采用水洗出油和“鉻酐”鈍化處理,污染大。同時由于水有表面張力,導致鋁箔微孔中的油無法清洗干凈,導致后續(xù)工序產(chǎn)生缺陷;
2)鋁箔的水處理工藝會產(chǎn)生“氫脆”,因此國產(chǎn)鋁塑膜耐拆度差;
3)鋁箔表面涂布UV層、鋁箔挺度不夠、干式法復合時易褶皺、寬幅產(chǎn)品無法制作且良率差;
4)對于CPP,國內(nèi)主要采用淋膜機淋涂,與高導熱的鋁箔表面復合時,易卷曲、產(chǎn)生層狀結晶;
5)由于國內(nèi)膠粘劑配方技術原因,導致產(chǎn)品易出現(xiàn)分層剝離問題。
國內(nèi)鋰電池廠商面臨巨大成本壓力,迫切要求降低鋰電池原材料成本,因此鋁塑膜實現(xiàn)進口替代、國產(chǎn)化的需求日益凸顯。
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