一种锂电池铝塑膜用聚丙烯薄膜及其制得的软包装材料制造技术

本发明专利技术公开了一种锂电池铝塑膜用聚丙烯薄膜及其制得的锂电池软包装材料，所述聚丙烯薄膜从内到外依次包括热封层、芯层和电晕层，所述热封层和/或芯层中含有热塑性动态硫化弹性体，所述热塑性动态硫化弹性体包括交联的分散相和连续相，所述分散相为微米级橡胶颗粒，所述连续相为热塑性树脂。本发明专利技术在在热封层和/或芯层中加入一定含量TPV，连续相与热封层、芯层主体树脂具有较好的相容性，分散相的交联体均匀分散，在铝塑膜热压封装过程中可有效保持一定的厚度及均匀性，提高铝塑膜的致密性，可极大的提高铝塑膜的内层绝缘性能和抗异物绝缘性能，提高锂电池的使用寿命，满足动力锂电池的各项性能指标要求。锂电池的各项性能指标要求。

【技术实现步骤摘要】
一种锂电池铝塑膜用聚丙烯薄膜及其制得的软包装材料


[0001]本专利技术属于锂电池
，特别是涉及一种锂电池铝塑膜用聚丙烯薄膜及其制得的软包装材料。

技术介绍

[0002]近年来随着新能源电动汽车的告诉发展，其中核心的动力用锂离子电池相关方向受到更高的重视，特别是软包锂离子电池因其安全性能高、能量密度度高的优势，在动力锂离子电池中占比逐年增加，行业内对其主要性能要求也更为严格。
[0003]软包锂电池用铝塑复合膜作为动力锂电池的外包装核心材料，对动力电池的整体性能影响作用极大，直接决定了锂电池的耐电解液、绝缘性、耐高温高湿等长期耐候性关键指标，以上性能降低或变差，在锂电池使用过程中将出现内腐蚀、漏液、短路、鼓胀破损，甚至在极短时间冲撞下造成爆炸的风险，故在铝塑膜的制备过程中，通过原材料和生产复合工艺的控制，来满足动力锂电池客户端的实际使用需求。
[0004]以上提到的几种技术关键指标，均与铝塑膜内层的组成体系相关，内层实际上为单层或多层聚烯烃薄膜，具有一定耐液和封装作用，通过对聚烯烃薄膜的设计来达到相应的关键指标。
[0005]其中，铝塑膜在锂电池中起到的绝缘作用需要重视，锂电行业中普遍认为成型的锂离子电池可能存在弱电效应，即锂电池的负极和铝塑膜的铝层之间存在微导通，主要有以下2点原因：电池内部存在金属性质异物(极耳毛刺、电极物质)被铝塑膜热封，导致电芯同铝层存在接触，或者聚烯烃薄膜自身存在缺陷或在电池成型过程中(折边边折角、焊接电路板折叠负极)出现微裂纹，导致电解液浸润，出现微短路。在形成微短路后，负极、铝层、电解液构成原电池，随着时间的推移发生电化学反应，生成铝锂合金，最终导致锂电池的内腐蚀。因此提高铝塑膜内层体系的绝缘性对动力锂电池的性能和寿命极为重要。
[0006]CN201480009267阐述电池内微小异物会导致电极板和密封层之间贯通，容易发生短路问题，通过在绝缘层添加烯烃态橡胶添加剂、烃系蜡等提高绝缘层的柔软性，抑制电池密封时产生的应力不均，从而解决软包材料热压密封时有异物贯通薄膜，夹杂电解液导致聚烯烃薄膜破损，绝缘性性降低的问题。
[0007]CN201480048357通过在热封层的无规共聚和嵌段共聚聚丙烯中添加熔点135℃以上弹性体，提高热封强度，抑制软包装材料在制成电池向内弯曲时产生微裂纹，导致电解液浸润热封层，进而导致锂电池绝缘性降低的问题。
[0008]CN108943932A通过热封层配置嵌段共聚聚丙烯和聚烯烃弹性体，改进软包装材料的抗冲深发白性能同时，提高其阻隔性，改进耐电解液浸润以及绝缘性能。
[0009]现有技术主要是通过调整设计铝塑膜内层用流延聚丙烯薄膜的原材料组成，即不同结构组成的聚丙烯结构：均聚、嵌段共聚、无规共聚聚丙烯以以及添加不同种类的聚α烯烃弹性体来优化和改进内层功能，本质上还都是热塑性聚烯烃树脂体系，材料的结构决定了材料的最终性能，在聚烯烃树脂的体系内，铝塑膜的相关绝缘性指标很难再有根本性或
较大的改进。而动力锂电池对性能关键指标要求越来越严格，需要进一步提高铝塑膜的绝缘性能。

技术实现思路

[0010]本专利技术的目的是进一步大幅度的提高软包锂电池用铝塑膜的绝缘性能。本专利技术通过在铝塑膜内层的热塑性聚烯烃体系中，加入热塑性动态硫化弹性体(TPV)材料，TPV中具有一定比例的交联固化的致密橡胶相，从而提高铝塑膜的绝缘性能。
[0011]本专利技术采用的技术方案如下：
[0012]一种锂电池铝塑膜用聚丙烯薄膜，所述聚丙烯薄膜从内到外依次包括热封层、芯层和电晕层，所述热封层和/或芯层中含有热塑性动态硫化弹性体(TPV)，所述热塑性动态硫化弹性体包括交联的分散相和连续相，所述分散相为橡胶颗粒，所述连续相为热塑性树脂。
[0013]进一步，所述TPV中的连续相为聚烯烃、热塑性聚酰胺树脂、热塑性聚酯弹性体或热塑性聚氨酯弹性体，所述聚烯烃优选聚乙烯、聚丙烯、聚丁烯或聚丁二烯，所述热塑性聚酰胺树脂优选为PA、PA66或PA610。
[0014]更优选所述连续相为聚烯烃。
[0015]进一步，所述TPV中的分散相为为三元乙丙橡胶、苯乙烯类橡胶、丁腈橡胶、可交联型聚烯烃弹性体、有机硅橡胶或丙烯酸酯类橡胶；
[0016]更优选所述分散相为可交联型热塑性聚烯烃弹性体。
[0017]本专利技术的热塑性动态硫化弹性体优选以聚烯烃为连续相，以可交联型热塑性聚烯烃弹性体为分散相。所述聚烯烃可以为聚丙烯、聚乙烯、聚丁烯、聚丁二烯等，优选为聚丙烯。进一步，聚丙烯可以为均聚聚丙烯、嵌段共聚聚丙烯或无规共聚聚丙烯，更优选为嵌段共聚聚丙烯或无规共聚聚丙烯。所述可交联型热塑性聚烯烃弹性体可以为乙烯
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α烯烃共聚物、丙烯
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α烯烃共聚物、丁烯
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α烯烃共聚物等，优选为乙烯
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α烯烃共聚物，进一步优选为乙烯
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丙烯共聚物、乙烯
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丁烯共聚物或乙烯
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辛烯共聚物。
[0018]进一步，TPV是将分散相和连续相中加入硫化剂，经过动态硫化制备得到。可按本领域常规方法进行制备，本专利技术不做限制。
[0019]进一步，可以上述连续相和分散相共混，加入硫化剂、助交联剂、抗氧剂等助剂，在捏合机、密炼机或挤出机的高温剪切作用下，进行动态硫化，制备得到TPV。
[0020]硫化剂可采用过氧化物硫化剂，如过氧化二异丙苯、叔丁基过氧化碳酸2
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乙基己酯、过氧化苯甲酰、叔丁基过氧化物等。
[0021]本专利技术中，动态硫化是指将可交联的分散相、硫化剂、热塑性树脂置于密炼机或挤出机中共混，在高温高剪切力的作用下，橡胶相开始硫化交联生成微米级橡胶颗粒均匀分散在热塑性树脂中形成海岛结构TPV。因此，TPV由分散相高度交联的微米级橡胶颗粒和连续相热塑性树脂组成，基于形成海岛结构，因此同时具备橡胶的回弹性、致密性、耐溶剂耐候性和热塑性树脂的高流动可加工性能。
[0022]本专利技术中，TPV结构优选以乙烯
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α烯烃共聚物交联弹性体为分散相，以聚丙烯为连续相。分散相的粒径为1
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50μm，优选1～10μm，并交联形成交联体，均匀的分散在热塑性聚丙烯树脂基体中，形成海岛结构，该TPV具有热塑性，故可以均匀的分散在本专利技术的聚丙烯薄
膜各层中。如果分散相的粒径低于1μm，通过动态硫化工艺生产更小的粒径的难度很大；如果分散相的粒径高于50um容易产生分相，导致分散相和连续相事实上会分开分层，用在薄膜上就会出现裂纹，强度降低明显。
[0023]进一步，所述TPV在热封层或芯层中的质量含量为4～50％，优选为5～25％，更优选为8～25％。
[0024]TPV中分散相的质量含量为6～50％，优选为10～50％，更优选15～45％。
[0025]进一步地，所述交联的分散相和连续相的交联度为5％～85％。交联度在此范围，聚丙烯薄膜具有较好的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种锂电池铝塑膜用聚丙烯薄膜，所述聚丙烯薄膜从内到外依次包括热封层、芯层和电晕层，其特征在于所述热封层和/或芯层中含有热塑性动态硫化弹性体，所述热塑性动态硫化弹性体包括交联的分散相和连续相，所述分散相为橡胶颗粒，所述连续相为热塑性树脂。2.如权利要求1所述的锂电池铝塑膜用聚丙烯薄膜，其特征在于所述连续相为聚烯烃、热塑性聚酰胺树脂、热塑性聚酯弹性体或热塑性聚氨酯弹性体，所述分散相为三元乙丙橡胶、苯乙烯类橡胶、丁腈橡胶、可交联型热塑性聚烯烃弹性体、有机硅橡胶或丙烯酸酯类橡胶。3.如权利要求2所述的锂电池铝塑膜用聚丙烯薄膜，其特征在于所述连续相为聚烯烃，优选聚丙烯；所述分散相为可交联型热塑性聚烯烃弹性体，优选乙烯
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α烯烃共聚物。4.如权利要求1所述的锂电池铝塑膜用聚丙烯薄膜，其特征在于，所述分散相橡胶颗粒的粒径为1
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50μm。5.如权利要求1所述的锂电池铝塑膜用聚丙烯薄膜，...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋阳，赵新月，王露阳，
申请(专利权)人：杭州福斯特应用材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：