多层塑料铝箔复合膜(铝塑复合膜)

多层塑料铝箔复合膜(铝塑复合膜)液态软包装锂离子电池承受同聚合物锂离子电池相类似的铝塑复合膜作为中。2.1.21、具有极好的热封合性整个电池外壳的成型是靠铝塑复合膜的热封来实现的，这就要求铝塑复合膜内层热封性能良好，有足够的剥离强度，而且热封接缝处耐电解液的浸泡力量良好。一般要求内膜被电解液浸泡渗透到封口〔在大约12天〕时，封口强度大于40N/15mm。锂离子电池对高温也很敏感，一般使用温度低于60℃，要求软包装材料在热封强度足够的状况下，热封温度越低越好。就一般而言，热封温度应不高于150℃，承受更高的热封温度时，必需承受适当的边缘降温措施，以防止热封时的传导和辐射对电池起破坏作用。程〔不断地充放电〕，作为电池外壳的铝塑复合膜要能有效抵抗内部电解液对它的溶胀、溶解、渗透、吸取及电化学反响。电池内的电解液是由多种有机溶剂和遇水分能快速产生强腐蚀性氢氟酸的锂盐存在。多种有机溶剂通常会溶是铝塑复合膜的内层材料既不能被电解液所溶解，又不能与电解液起溶胀作用。假设内层材料被电解液所溶解，由于电池的工作电压高达3.6V以上，所溶解的成分将发生电化学反响而产生气体，使电池发生气胀而报废；假设软包装材料溶胀了电解液，将转变电解液的组成而影响电池的性能。3、具有极高的阻水阻氧性能液态软包装锂离子电池要求铝塑复合膜的阻隔性〔如水分、氧气〕比一般铝塑复合膜的阻隔性高10000倍，一般水蒸气渗透系数要求达到10-4~10-6g/m2·d·1atm，氧气渗透系数10-1~10-3cm3/m2·d·1atm。对软包装材料的柔韧性提出了较高的要求，而使用过程中的安全性保障对软包装材料的机械强度及热封强度提出了高的要求。铝塑复合膜在做成电池壳时要进展冷压成型，马上平面的铝塑复合膜拉伸成长方体型腔，这就要求复合材料整体要有良好的延展性。特别是铝箔，要选用软态的，否则在拉伸成型时四周R整型和折热封边〔一般热封区宽度为3~5mm〕时，同样要求组成铝塑复合膜的各层薄膜有良好的机械物理性能，否则在折边的折线处会消灭断裂、反弹等问题。缘性，对电解液组分平衡性影响，复合膜特别是铝箔以内膜被电解液浸泡后的电绝缘性等等。电性能指标正在进一步的摸索探讨之中。冷冲压成型膜的典型构造为：NY15~25/AL40~60/NPP50~70PET12/NY15~25/AL40~60/NPP50~70NY15~25/AL40~60/NPE50~70PET12/NY15~25/AL40~60/NPE50~70非冷冲成型膜构造为：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可直接与金属电极热封膜：NY15~25/AL26~30/NPE50~70PET12/AL26~30/NPE50~70PET12/NY15/AL26~30/NPE50~70NY15~25/AL40~60/NPE50~70不能直接与金属电极热封膜：NY15~25/AL26~30/NPP50~70PET12/AL26~30/NPP50~70PET12/NY15/AL26~30/NPP50~70NY15~25/AL40~60/NPP50~703、依据内层热封层材料的不同分为:EAA〔乙烯－丙稀酸共聚物〕类NY25/AL40~60/NY25/LDPE18/EAA30~40PET12/AL40~60/PET12/LDPE18/EAA30~40CPP〔聚丙烯〕类PET12(NY12～25)/AL40~60/CPP30~80NY25/AL40~60/CPP30~80注：以上材料名称后的数字代表该层材料的厚度，单位为μm。例如：PET12指选用12μmAL40~60指选用40~60μmNPP50~70是指热封层是PPNPE50~70封。日本SUMITOMO电工最近又争论出一种型的包装材料〔软包装膜〕，这种材料的构造为PET12/AL20〔40〕/X100,其中铝箔的厚度为20μm〔或40μm〕，X材料是特别的阻隔层，对H2O和HF有良好的阻隔作用，耐电解液且密封性好。此包装材料为真空状态密闭储存及运输，制袋或冷压成型在露点约－40℃环境下生产，X10060℃，95％R.H.的环境下做测试，连续120d后成品电池的含水量根本保持全都。这是目前所知的最正确材料之一。日本的最大优势是耐电解液稳定性好，从而导致阻隔性也好，产品使用寿命较长，它最大的弱点是耐穿刺性差，导致产品成品率低及电性能不良。国内真正深入该膜争论开发的厂家寥寥可数，江苏连云港中金医药包装生产的铝塑复合膜能与日本和韩国相比，其优势是在有肯定的耐电解液稳定性的根底上，耐穿刺性好，导致成品率高，电性能较好。锂离子电池的进展有两个趋势：一个趋势是电池向小型化、薄型化的方向进展；一种是向大容量和大功率充放电的方向进展。前者要求所需的软包装材料在阻隔性保证的前提下向更薄、更柔韧的方向进展；后者要求软包装材料的阻隔性向更高的方向进展并且与电解液的相互作用的程度向更小的方向发软包装技术及其材料的进展。软包装技术的难点软包装技术的主要难点是包装材料设计与制造。首先，软包装材料对阻隔性的要求，比一般的铝塑复合材料的阻隔性高10000的复合材料及复合技术难以满足要求。一般需要承受极厚的铝箔，并承受4到7中，可能需要同时承受干复法、挤复法、连续挤复合法、三合一挤出法、热复法或流涎复合法、多层共挤法等。这样，对软包装材料的生产技术提出了较高的要求。其次，复合内层热封材料的选择。液态软包装锂离子电池所用的电解液是由多种酯组成有机电解液，其中的电解质在存在水分的状况下会水解成酸性极强的物质。依据相像相溶原则，酯类有机物与多数热封性材料具有可溶胀性。不与电解液起作用且必需有足够强的耐酸性能的低熔点热封性材料，比较难以查找。再者，软包装材料的设计难度较高。在设计软包装材料的过程中，既要保证前述五种要求的满足，又要保证软包装材料的生产能够实现，还要兼顾软包装材料对液态软包装锂离子电池的影响程度及锂离子电池的进展趋势〕，其困难度是较高的。最终，软包装材料了包装领域测试仪的最小精度，故很难定量地对所开发的软包装材料进展测试验需持续三个月以上。热封区极耳与包装材料内层的协作1、电池生产中，极耳的长度一般大于20mm3~5mm的厚度则依据包装材料内层热封层的厚度和极耳的直流载流量来选择，一般为0.05mm、0.08mm或0.1mm。由于热封时是在有压力的状态下进展的，要留意包装材料两边的厚度总体掌握，特别在极耳区热封模具要有凹凸外形，保证极耳与包装材料有严格的厚度掌握。2、用EAA类内层包装材料时热封区极耳处上下要加一层EAA胶块。在热封EAA防止极耳与铝塑包装材料中的铝箔发生短路并保证密封性。3、用CPP类内层材料时，在该构造包装材料中的薄膜层CPP30~80前没有承受PET膜，使CPP膜与铝箔直接接触短路。因此要求在热封区极耳处做预先处理，防止极耳与包装材料中的铝箔或断面短路并同时要保证密封性。如在极耳处预先作好带有薄绝缘层的方形胶块。方形胶块外层为用PE或PP做成的绝缘层材料；内层为由改进PE或PP构成的极耳热封层材料。胶块宽度比极耳的宽度两边各大2mm，长度一般至少为5mm。极耳处的胶块与包装材料热封区一起热封，同时极耳的胶块一般露出包装材料2mm左右〔不热封〕。带胶块的极耳可做成连续的整盘状态，与超声波焊机协作使用，使自动化生产更为便利。目前较多日本公司是承受这种方法。〔极耳对数、极耳的厚度、热封区宽度等〕与热封设备的工艺操作协作，以确保电池长期储存和运行的密封性。由表中可见，对于锂离子电池的包装材料来说选用铝箔的厚度应在30μm以上，此区间铝箔的阻隔性能是抱负的，其它复合层也要首选有较好阻隔性能的材料。一般电解液的含水量为30×10-5以下。假设电池在室温顺湿度为95％R.H.的环境下长时间存储时，电池内电解液的含水量能保持在 30×10-6左右，这种包装材料的阻隔性能才算是优秀的。内层材料电池芯的极耳要通过两层铝塑复合膜进展热封，这就要求包装材料内层热封性能良好，使内层材料与极耳〔铜箔、镍箔、铝箔〕有良好的亲和粘附性能，有足够的剥离强度，同时要保证极耳与包装材料不断路和电池内电解液长时间不外漏。就目前来说，内层承受的材料通常有EAA〔乙烯－丙烯酸共聚物〕和CPP〔聚丙烯或改进PP〕，这两种材料是国内外经过反复的试验和争论，得出的可适用于锂离子电池包装用的内层材料。二者的性能比较如表4-2所示。铝塑复合膜的选定与性能测试40μm，PP，复合膜总厚度是113m，4-1所示。封装步骤14-3a气室一边与电池芯一样，另一边开口，电解液便是从今口注入；24-3b后电池进展化成；气体，再将此边封死；封装工艺分析承受上述工艺操作，可以缓解液态软包装锂离子电池在化成阶段即首次循环过程中会把电池首次循环产生的内部气体抽出，此步骤能使电池削减容量损的。4.3电解液含量对电池性能的影响，主要表现在电池漏液，气胀，封边不牢等问题上。053048电池从最初的电解液含量2.4ml开头变化到2.7ml，最终又变化2.2ml2.2ml了电池的耐溶剂抗漏液等牢靠性。进一步削减电解液的含量，分析电池放电容量和抗电池漏液的性能的影响，是本工作主要的目的。化成制度争论液态软包装锂离子电池的化成制度对电池的性能影响是格外重要的。此节系统地争论了常规锂离子电池化成制度以及在此根底上针对液态软包装锂离子电池改进的化成制度，分析了它们对液态软包装锂离子电池气胀和容量的影响，同时也对不同化成制度的效率及电池循环稳定性做了比较，得到了以下结论：对电池进展0.2C5恒流充电，要求电池完成 0.65的荷电量；随后电池进展0.2C5恒流放电，至电池电压为2.75V，循环两次后抽真空除气，并分容〔依据，0.2C5电流放电〕，依据此种化成制度能够降低气胀对电池性能的影响，提高液态软包装锂离子电池的容量。试验方法一、常规化成制度〔恒流恒压化成CC/CV〕此化成方式为0.2C5恒流充电至电压4.2V，再恒压充电至电流下降为10mA，0.2C52.75V。连续循环两次。二、改进的化成制度1、恒流—恒流恒压化成CC—CC/CV此化成方式也分为两个循环进展，第一个循环是0.2C5恒流充电至电池荷电量0.65，然后0.2C5恒流放电至2.75V；其次个循环为0.2C5倍率恒流充电至4.2V，再以4.2V恒压充电至电流下降为10mA，然后0.2C5恒流放电至2.75V。2CC恒流化成方式为0.2C5恒流充电至电池的荷电量为0.65，然后0.2C5恒流放2.75V，连续循环两次，然后电池进展抽真空除气。三、分容分容是以0.5C5恒流充电至电压4.2V，再以4.2V恒压充电至电流下降为10mA0.2C5恒流放电至2.75V，对电池进展放电容量统计。从一个批次300只电池的化成及分容结果看，按恒流恒压化成方式，电池在最初两次化成3压化成方式，电池容量也在分容循环时可到达最大数值；按恒流化成方式，电池分容时的容量没有到达最大数值。三种化成方式的循环过程总结于表4-5。结果分析CC/CV化成方式下，软包装锂离子电池在第一次循环时的恒流充电过程中气胀最为厉害，在恒压过程中气胀又会渐渐消退，对于密封良好的电池在经过两次循环后就根本消退气胀问题，重回到电池真空封口时的状态，这是由于电池在恒压过程中，气体会通过内部的反响消耗掉。但以此方式化成后的电池容量普遍偏低，内阻偏大。从化成方式和电池的容量的关系上讲，此现象产生的缘由可能是高压4.2V下内部气体会与负极上生成的SEISEI膜的重生又消耗锂离子的嵌入量，造成电池化成后容量下降，内阻上升。CC—CC/CV化成方式下，第一次循环通过掌握电池的恒流充电量为其容量的0.65，可以掌握电池最高充电电压在4.2V以下，从而可使电池始终保持在气胀状态。在随后的其次个循环中，电池的气胀问题有所缓解，说明有局部气体也在电池的内部消耗了。在抽真空除气后电池的容量测试说明电池的放电容量得到恢复，并根本超过CC/CV化成方式下的容量。但由于电池内部气体压力造成电池的内阻大，使得电池的容量分布极端不均匀并且容量仍低。在CC化成方式下，使电池内部气体不通过内部反响的方式得到消耗，进而不损失局部的活性物质。但要求电池的负极材料石墨上的保护膜完整的形成，必需使电池的荷电量到达肯定的数值。在此方式后通过真空除气封口并经过CC/CV后电池的容量普遍上升，到达了设计要求。比较三种化成制度的效率，明显CC化成方式耗时最短，三者的循环稳定性均较高，然而前两种化成方式下的电池容量达不到要求。综合上述全部因素，选择恒流CC化成方式较为抱负。液态软包装锂离子电池的自放电性能自放电过程是指电池在保存时，或未与负载联结的备用状态下，容量自然损失的现象。锂离子电池的自放电虽然不及Cd/Ni和MH-Ni电池显著，但其速率相对来说仍旧较快，而且与温度有很大关系。自放电程度与正极材料，电池的制作工艺，电解液的性质与纯度，温度和保