多層塑料鋁箔復(fù)合膜(鋁塑復(fù)合膜)

多層塑料鋁箔復(fù)合膜(鋁塑復(fù)合膜)液態(tài)軟包裝鋰離子電池承受同聚合物鋰離子電池相類似的鋁塑復(fù)合膜作為中。2.1.21、具有極好的熱封合性整個(gè)電池外殼的成型是靠鋁塑復(fù)合膜的熱封來實(shí)現(xiàn)的，這就要求鋁塑復(fù)合膜內(nèi)層熱封性能良好，有足夠的剝離強(qiáng)度，而且熱封接縫處耐電解液的浸泡力量良好。一般要求內(nèi)膜被電解液浸泡滲透到封口〔在大約12天〕時(shí)，封口強(qiáng)度大于40N/15mm。鋰離子電池對(duì)高溫也很敏感，一般使用溫度低于60℃，要求軟包裝材料在熱封強(qiáng)度足夠的狀況下，熱封溫度越低越好。就一般而言，熱封溫度應(yīng)不高于150℃，承受更高的熱封溫度時(shí)，必需承受適當(dāng)?shù)倪吘壗禍卮胧?，以防止熱封時(shí)的傳導(dǎo)和輻射對(duì)電池起破壞作用。程〔不斷地充放電〕，作為電池外殼的鋁塑復(fù)合膜要能有效抵抗內(nèi)部電解液對(duì)它的溶脹、溶解、滲透、吸取及電化學(xué)反響。電池內(nèi)的電解液是由多種有機(jī)溶劑和遇水分能快速產(chǎn)生強(qiáng)腐蝕性氫氟酸的鋰鹽存在。多種有機(jī)溶劑通常會(huì)溶是鋁塑復(fù)合膜的內(nèi)層材料既不能被電解液所溶解，又不能與電解液起溶脹作用。假設(shè)內(nèi)層材料被電解液所溶解，由于電池的工作電壓高達(dá)3.6V以上，所溶解的成分將發(fā)生電化學(xué)反響而產(chǎn)生氣體，使電池發(fā)生氣脹而報(bào)廢；假設(shè)軟包裝材料溶脹了電解液，將轉(zhuǎn)變電解液的組成而影響電池的性能。3、具有極高的阻水阻氧性能液態(tài)軟包裝鋰離子電池要求鋁塑復(fù)合膜的阻隔性〔如水分、氧氣〕比一般鋁塑復(fù)合膜的阻隔性高10000倍，一般水蒸氣滲透系數(shù)要求達(dá)到10-4~10-6g/m2·d·1atm，氧氣滲透系數(shù)10-1~10-3cm3/m2·d·1atm。對(duì)軟包裝材料的柔韌性提出了較高的要求，而使用過程中的安全性保障對(duì)軟包裝材料的機(jī)械強(qiáng)度及熱封強(qiáng)度提出了高的要求。鋁塑復(fù)合膜在做成電池殼時(shí)要進(jìn)展冷壓成型，馬上平面的鋁塑復(fù)合膜拉伸成長方體型腔，這就要求復(fù)合材料整體要有良好的延展性。特別是鋁箔，要選用軟態(tài)的，否則在拉伸成型時(shí)四周R整型和折熱封邊〔一般熱封區(qū)寬度為3~5mm〕時(shí)，同樣要求組成鋁塑復(fù)合膜的各層薄膜有良好的機(jī)械物理性能，否則在折邊的折線處會(huì)消滅斷裂、反彈等問題。緣性，對(duì)電解液組分平衡性影響，復(fù)合膜特別是鋁箔以內(nèi)膜被電解液浸泡后的電絕緣性等等。電性能指標(biāo)正在進(jìn)一步的摸索探討之中。冷沖壓成型膜的典型構(gòu)造為：NY15~25/AL40~60/NPP50~70PET12/NY15~25/AL40~60/NPP50~70NY15~25/AL40~60/NPE50~70PET12/NY15~25/AL40~60/NPE50~70非冷沖成型膜構(gòu)造為：NY15~25/AL26~30/NPP50~70PET12/AL26~30/NPP50~70NY15~25/AL26~30/NPE50~70PET12/NY15/AL26~30/NPE50~70PET12/AL26~30/NPE50~70PET12/NY15/AL26~30/NPP50~70可直接與金屬電極熱封膜：NY15~25/AL26~30/NPE50~70PET12/AL26~30/NPE50~70PET12/NY15/AL26~30/NPE50~70NY15~25/AL40~60/NPE50~70不能直接與金屬電極熱封膜：NY15~25/AL26~30/NPP50~70PET12/AL26~30/NPP50~70PET12/NY15/AL26~30/NPP50~70NY15~25/AL40~60/NPP50~703、依據(jù)內(nèi)層熱封層材料的不同分為:EAA〔乙烯－丙稀酸共聚物〕類NY25/AL40~60/NY25/LDPE18/EAA30~40PET12/AL40~60/PET12/LDPE18/EAA30~40CPP〔聚丙烯〕類PET12(NY12～25)/AL40~60/CPP30~80NY25/AL40~60/CPP30~80注：以上材料名稱后的數(shù)字代表該層材料的厚度，單位為μm。例如：PET12指選用12μmAL40~60指選用40~60μmNPP50~70是指熱封層是PPNPE50~70封。日本SUMITOMO電工最近又爭論出一種型的包裝材料〔軟包裝膜〕，這種材料的構(gòu)造為PET12/AL20〔40〕/X100,其中鋁箔的厚度為20μm〔或40μm〕，X材料是特別的阻隔層，對(duì)H2O和HF有良好的阻隔作用，耐電解液且密封性好。此包裝材料為真空狀態(tài)密閉儲(chǔ)存及運(yùn)輸，制袋或冷壓成型在露點(diǎn)約－40℃環(huán)境下生產(chǎn)，X10060℃，95％R.H.的環(huán)境下做測試，連續(xù)120d后成品電池的含水量根本保持全都。這是目前所知的最正確材料之一。日本的最大優(yōu)勢是耐電解液穩(wěn)定性好，從而導(dǎo)致阻隔性也好，產(chǎn)品使用壽命較長，它最大的弱點(diǎn)是耐穿刺性差，導(dǎo)致產(chǎn)品成品率低及電性能不良。國內(nèi)真正深入該膜爭論開發(fā)的廠家寥寥可數(shù)，江蘇連云港中金醫(yī)藥包裝生產(chǎn)的鋁塑復(fù)合膜能與日本和韓國相比，其優(yōu)勢是在有肯定的耐電解液穩(wěn)定性的根底上，耐穿刺性好，導(dǎo)致成品率高，電性能較好。鋰離子電池的進(jìn)展有兩個(gè)趨勢：一個(gè)趨勢是電池向小型化、薄型化的方向進(jìn)展；一種是向大容量和大功率充放電的方向進(jìn)展。前者要求所需的軟包裝材料在阻隔性保證的前提下向更薄、更柔韌的方向進(jìn)展；后者要求軟包裝材料的阻隔性向更高的方向進(jìn)展并且與電解液的相互作用的程度向更小的方向發(fā)軟包裝技術(shù)及其材料的進(jìn)展。軟包裝技術(shù)的難點(diǎn)軟包裝技術(shù)的主要難點(diǎn)是包裝材料設(shè)計(jì)與制造。首先，軟包裝材料對(duì)阻隔性的要求，比一般的鋁塑復(fù)合材料的阻隔性高10000的復(fù)合材料及復(fù)合技術(shù)難以滿足要求。一般需要承受極厚的鋁箔，并承受4到7中，可能需要同時(shí)承受干復(fù)法、擠復(fù)法、連續(xù)擠復(fù)合法、三合一擠出法、熱復(fù)法或流涎復(fù)合法、多層共擠法等。這樣，對(duì)軟包裝材料的生產(chǎn)技術(shù)提出了較高的要求。其次，復(fù)合內(nèi)層熱封材料的選擇。液態(tài)軟包裝鋰離子電池所用的電解液是由多種酯組成有機(jī)電解液，其中的電解質(zhì)在存在水分的狀況下會(huì)水解成酸性極強(qiáng)的物質(zhì)。依據(jù)相像相溶原則，酯類有機(jī)物與多數(shù)熱封性材料具有可溶脹性。不與電解液起作用且必需有足夠強(qiáng)的耐酸性能的低熔點(diǎn)熱封性材料，比較難以查找。再者，軟包裝材料的設(shè)計(jì)難度較高。在設(shè)計(jì)軟包裝材料的過程中，既要保證前述五種要求的滿足，又要保證軟包裝材料的生產(chǎn)能夠?qū)崿F(xiàn)，還要兼顧軟包裝材料對(duì)液態(tài)軟包裝鋰離子電池的影響程度及鋰離子電池的進(jìn)展趨勢〕，其困難度是較高的。最終，軟包裝材料了包裝領(lǐng)域測試儀的最小精度，故很難定量地對(duì)所開發(fā)的軟包裝材料進(jìn)展測試驗(yàn)需持續(xù)三個(gè)月以上。熱封區(qū)極耳與包裝材料內(nèi)層的協(xié)作1、電池生產(chǎn)中，極耳的長度一般大于20mm3~5mm的厚度則依據(jù)包裝材料內(nèi)層熱封層的厚度和極耳的直流載流量來選擇，一般為0.05mm、0.08mm或0.1mm。由于熱封時(shí)是在有壓力的狀態(tài)下進(jìn)展的，要留意包裝材料兩邊的厚度總體掌握，特別在極耳區(qū)熱封模具要有凹凸外形，保證極耳與包裝材料有嚴(yán)格的厚度掌握。2、用EAA類內(nèi)層包裝材料時(shí)熱封區(qū)極耳處上下要加一層EAA膠塊。在熱封EAA防止極耳與鋁塑包裝材料中的鋁箔發(fā)生短路并保證密封性。3、用CPP類內(nèi)層材料時(shí)，在該構(gòu)造包裝材料中的薄膜層CPP30~80前沒有承受PET膜，使CPP膜與鋁箔直接接觸短路。因此要求在熱封區(qū)極耳處做預(yù)先處理，防止極耳與包裝材料中的鋁箔或斷面短路并同時(shí)要保證密封性。如在極耳處預(yù)先作好帶有薄絕緣層的方形膠塊。方形膠塊外層為用PE或PP做成的絕緣層材料；內(nèi)層為由改進(jìn)PE或PP構(gòu)成的極耳熱封層材料。膠塊寬度比極耳的寬度兩邊各大2mm，長度一般至少為5mm。極耳處的膠塊與包裝材料熱封區(qū)一起熱封，同時(shí)極耳的膠塊一般露出包裝材料2mm左右〔不熱封〕。帶膠塊的極耳可做成連續(xù)的整盤狀態(tài)，與超聲波焊機(jī)協(xié)作使用，使自動(dòng)化生產(chǎn)更為便利。目前較多日本公司是承受這種方法。〔極耳對(duì)數(shù)、極耳的厚度、熱封區(qū)寬度等〕與熱封設(shè)備的工藝操作協(xié)作，以確保電池長期儲(chǔ)存和運(yùn)行的密封性。由表中可見，對(duì)于鋰離子電池的包裝材料來說選用鋁箔的厚度應(yīng)在30μm以上，此區(qū)間鋁箔的阻隔性能是抱負(fù)的，其它復(fù)合層也要首選有較好阻隔性能的材料。一般電解液的含水量為30×10-5以下。假設(shè)電池在室溫順濕度為95％R.H.的環(huán)境下長時(shí)間存儲(chǔ)時(shí)，電池內(nèi)電解液的含水量能保持在 30×10-6左右，這種包裝材料的阻隔性能才算是優(yōu)秀的。內(nèi)層材料電池芯的極耳要通過兩層鋁塑復(fù)合膜進(jìn)展熱封，這就要求包裝材料內(nèi)層熱封性能良好，使內(nèi)層材料與極耳〔銅箔、鎳箔、鋁箔〕有良好的親和粘附性能，有足夠的剝離強(qiáng)度，同時(shí)要保證極耳與包裝材料不斷路和電池內(nèi)電解液長時(shí)間不外漏。就目前來說，內(nèi)層承受的材料通常有EAA〔乙烯－丙烯酸共聚物〕和CPP〔聚丙烯或改進(jìn)PP〕，這兩種材料是國內(nèi)外經(jīng)過反復(fù)的試驗(yàn)和爭論，得出的可適用于鋰離子電池包裝用的內(nèi)層材料。二者的性能比較如表4-2所示。鋁塑復(fù)合膜的選定與性能測試40μm，PP，復(fù)合膜總厚度是113m，4-1所示。封裝步驟14-3a氣室一邊與電池芯一樣，另一邊開口，電解液便是從今口注入；24-3b后電池進(jìn)展化成；氣體，再將此邊封死；封裝工藝分析承受上述工藝操作，可以緩解液態(tài)軟包裝鋰離子電池在化成階段即首次循環(huán)過程中會(huì)把電池首次循環(huán)產(chǎn)生的內(nèi)部氣體抽出，此步驟能使電池削減容量損的。4.3電解液含量對(duì)電池性能的影響，主要表現(xiàn)在電池漏液，氣脹，封邊不牢等問題上。053048電池從最初的電解液含量2.4ml開頭變化到2.7ml，最終又變化2.2ml2.2ml了電池的耐溶劑抗漏液等牢靠性。進(jìn)一步削減電解液的含量，分析電池放電容量和抗電池漏液的性能的影響，是本工作主要的目的?；芍贫葼幷撘簯B(tài)軟包裝鋰離子電池的化成制度對(duì)電池的性能影響是格外重要的。此節(jié)系統(tǒng)地爭論了常規(guī)鋰離子電池化成制度以及在此根底上針對(duì)液態(tài)軟包裝鋰離子電池改進(jìn)的化成制度，分析了它們對(duì)液態(tài)軟包裝鋰離子電池氣脹和容量的影響，同時(shí)也對(duì)不同化成制度的效率及電池循環(huán)穩(wěn)定性做了比較，得到了以下結(jié)論：對(duì)電池進(jìn)展0.2C5恒流充電，要求電池完成 0.65的荷電量；隨后電池進(jìn)展0.2C5恒流放電，至電池電壓為2.75V，循環(huán)兩次后抽真空除氣，并分容〔依據(jù)，0.2C5電流放電〕，依據(jù)此種化成制度能夠降低氣脹對(duì)電池性能的影響，提高液態(tài)軟包裝鋰離子電池的容量。試驗(yàn)方法一、常規(guī)化成制度〔恒流恒壓化成CC/CV〕此化成方式為0.2C5恒流充電至電壓4.2V，再恒壓充電至電流下降為10mA，0.2C52.75V。連續(xù)循環(huán)兩次。二、改進(jìn)的化成制度1、恒流—恒流恒壓化成CC—CC/CV此化成方式也分為兩個(gè)循環(huán)進(jìn)展，第一個(gè)循環(huán)是0.2C5恒流充電至電池荷電量0.65，然后0.2C5恒流放電至2.75V；其次個(gè)循環(huán)為0.2C5倍率恒流充電至4.2V，再以4.2V恒壓充電至電流下降為10mA，然后0.2C5恒流放電至2.75V。2CC恒流化成方式為0.2C5恒流充電至電池的荷電量為0.65，然后0.2C5恒流放2.75V，連續(xù)循環(huán)兩次，然后電池進(jìn)展抽真空除氣。三、分容分容是以0.5C5恒流充電至電壓4.2V，再以4.2V恒壓充電至電流下降為10mA0.2C5恒流放電至2.75V，對(duì)電池進(jìn)展放電容量統(tǒng)計(jì)。從一個(gè)批次300只電池的化成及分容結(jié)果看，按恒流恒壓化成方式，電池在最初兩次化成3壓化成方式，電池容量也在分容循環(huán)時(shí)可到達(dá)最大數(shù)值；按恒流化成方式，電池分容時(shí)的容量沒有到達(dá)最大數(shù)值。三種化成方式的循環(huán)過程總結(jié)于表4-5。結(jié)果分析CC/CV化成方式下，軟包裝鋰離子電池在第一次循環(huán)時(shí)的恒流充電過程中氣脹最為厲害，在恒壓過程中氣脹又會(huì)漸漸消退，對(duì)于密封良好的電池在經(jīng)過兩次循環(huán)后就根本消退氣脹問題，重回到電池真空封口時(shí)的狀態(tài)，這是由于電池在恒壓過程中，氣體會(huì)通過內(nèi)部的反響消耗掉。但以此方式化成后的電池容量普遍偏低，內(nèi)阻偏大。從化成方式和電池的容量的關(guān)系上講，此現(xiàn)象產(chǎn)生的緣由可能是高壓4.2V下內(nèi)部氣體會(huì)與負(fù)極上生成的SEISEI膜的重生又消耗鋰離子的嵌入量，造成電池化成后容量下降，內(nèi)阻上升。CC—CC/CV化成方式下，第一次循環(huán)通過掌握電池的恒流充電量為其容量的0.65，可以掌握電池最高充電電壓在4.2V以下，從而可使電池始終保持在氣脹狀態(tài)。在隨后的其次個(gè)循環(huán)中，電池的氣脹問題有所緩解，說明有局部氣體也在電池的內(nèi)部消耗了。在抽真空除氣后電池的容量測試說明電池的放電容量得到恢復(fù)，并根本超過CC/CV化成方式下的容量。但由于電池內(nèi)部氣體壓力造成電池的內(nèi)阻大，使得電池的容量分布極端不均勻并且容量仍低。在CC化成方式下，使電池內(nèi)部氣體不通過內(nèi)部反響的方式得到消耗，進(jìn)而不損失局部的活性物質(zhì)。但要求電池的負(fù)極材料石墨上的保護(hù)膜完整的形成，必需使電池的荷電量到達(dá)肯定的數(shù)值。在此方式后通過真空除氣封口并經(jīng)過CC/CV后電池的容量普遍上升，到達(dá)了設(shè)計(jì)要求。比較三種化成制度的效率，明顯CC化成方式耗時(shí)最短，三者的循環(huán)穩(wěn)定性均較高，然而前兩種化成方式下的電池容量達(dá)不到要求。綜合上述全部因素，選擇恒流CC化成方式較為抱負(fù)。液態(tài)軟包裝鋰離子電池的自放電性能自放電過程是指電池在保存時(shí)，或未與負(fù)載聯(lián)結(jié)的備用狀態(tài)下，容量自然損失的現(xiàn)象。鋰離子電池的自放電雖然不及Cd/Ni和MH-Ni電池顯著，但其速率相對(duì)來說仍舊較快，而且與溫度有很大關(guān)系。自放電程度與正極材料，電池的制作工藝，電解液的性質(zhì)與純度，溫度和保