耐高温高阻隔性铝塑复合膜、锂离子电池和用电设备

专利摘要:
本申请提供一种耐高温高阻隔性铝塑复合膜、锂离子电池和用电设备，涉及锂离子电池领域。耐高温高阻隔性铝塑复合膜，包括依次层叠设置的尼龙层、铝箔层和聚丙烯层；所述尼龙层远离所述铝箔层的一面设置有聚萘二甲酸乙二醇酯层，所述尼龙层和所述铝箔层之间设置有第一粘接层。锂离子电池，包括所述的耐高温高阻隔性铝塑复合膜。用电设备，包括所述的锂离子电池。本申请提供的耐高温高阻隔性铝塑复合膜，耐高温，具有优良的耐水气阻隔性，热封温度和热封强度高。
公开号:CN214336796U
申请号:CN202120636158.3U
申请日:2021-03-29
公开日:2021-10-01
发明作者:陈维斌；李春峰；林学好
申请人:Meixin New Materials Co ltd；
IPC主号:H01M50-129

专利说明:
[n0001] 本申请涉及锂离子电池领域，尤其涉及一种耐高温高阻隔性铝塑复合膜、锂离子电池和用电设备。
[n0002] 锂离子电池被誉为21世纪的“绿色化学能源”，在3C消费电子、动力电池、储能等许多领域得到了广泛应用。铝塑膜锂离子电池和传统钢壳、铝壳等锂离子电池相比，能量密度更大，电池的安全性更好。铝塑膜作为软包锂离子电池的关键材料，其含有很高的科技含量，铝塑膜的性能好坏直接决定了锂离子电池的质量。
[n0003] 目前铝塑膜外层保护层主要使用热塑性尼龙，以双向拉伸或吹塑的制造方式获得，虽可获得较好的成型性能，但尼龙耐温性还不够优异，且吸水率高，易吸收空气中的水汽。现有技术中有些方案采用在尼龙的外表面符合一层聚酯薄膜来提高耐温性，该技术虽能提到耐高温性和减少吸收水汽，但还未达到优异的效果。
[n0004] 有鉴于此，特提出本申请。
[n0005] 本申请的目的在于提供一种耐高温高阻隔性铝塑复合膜、锂离子电池和用电设备，以解决上述问题。
[n0006] 为实现以上目的，本申请特采用以下技术方案：
[n0007] 一种耐高温高阻隔性铝塑复合膜，层叠设置的尼龙层、铝箔层和聚丙烯层；
[n0008] 所述尼龙层远离所述铝箔层的一面设置有聚萘二甲酸乙二醇酯层，所述尼龙层和所述铝箔层之间设置有第一粘接层。
[n0009] 优选地，所述聚萘二甲酸乙二醇酯层与所述尼龙层之间设置有第二粘接层。
[n0010] 优选地，所述第二粘接层的厚度为2-10μm。
[n0011] 优选地，所述第二粘接层的厚度为3-5μm。
[n0012] 可选的，所述第二粘接层的厚度可以为2μm、3μm、4μm、5μm、6μm、7μm、8μm、9μm、10μm以及2-10μm之间的任一值。
[n0013] 优选地，所述第一粘接层的厚度为2-10μm。
[n0014] 优选地，所述第一粘接层的厚度为3-5μm。
[n0015] 可选的，所述第一粘接层的厚度可以为2μm、3μm、4μm、5μm、6μm、7μm、8μm、9μm、10μm以及2-10μm之间的任一值。
[n0016] 优选地，所述铝箔层和所述聚丙烯层之间设置有第三粘接层。
[n0017] 优选地，所述第三粘接层的厚度为2-10μm。
[n0018] 优选地，所述第三粘接层的厚度为3-5μm。
[n0019] 可选的，所述第三粘接层的厚度可以为2μm、3μm、4μm、5μm、6μm、7μm、8μm、9μm、10μm以及2-10μm之间的任一值。
[n0020] 优选地，所述聚萘二甲酸乙二醇酯层的厚度为3-25μm。
[n0021] 优选地，所述聚萘二甲酸乙二醇酯层的厚度为6-12μm。
[n0022] 作为外层的保护层要求能耐高温，热封温度至少在160℃以上，且热封温度越高，对热封强度越有利，另外要求保护层的耐磨擦性、耐穿刺性和耐折性要良好。外层主要是对中间层起良好的保护作用和适合冷冲压成型性要求，特别的还要求印刷性良好。除要求具备非冷冲压成型外层材料的性能外，还要求合适的伸长率，较高的抗冲击强度、撕裂强度和断裂强度。设置聚萘二甲酸乙二醇酯层可以使得铝塑复合膜的前述性能得到提升。
[n0023] 可选的，所述聚萘二甲酸乙二醇酯层的厚度可以为3μm、4μm、5μm、6μm、7μm、8μm、9μm、10μm、11μm、12μm、13μm、14μm、15μm、16μm、17μm、18μm、19μm、20μm、21μm、22μm、23μm、24μm、25μm以及3-25μm之间的任一值。
[n0024] 优选地，所述尼龙层的厚度为10-40μm。
[n0025] 优选地，所述尼龙层的厚度为15-25μm。
[n0026] 优选地，所述铝箔层的厚度为20-60μm。
[n0027] 优选地，所述铝箔层的厚度为25-40μm。
[n0028] 优选地，所述聚丙烯层的厚度为10-100μm。
[n0029] 优选地，所述聚丙烯层的厚度为30-80μm。
[n0030] 可选的，所述尼龙层的厚度可以为10μm、15μm、20μm、25μm、30μm、35μm、40μm以及10-40μm之间的任一值，所述铝箔层的厚度可以为20μm、30μm、40μm、50μm、60μm以及20-60μm之间的任一值，所述聚丙烯层的厚度可以为10μm、20μm、30μm、40μm、50μm、60μm、70μm、80μm、90μm、100μm以及10-100μm之间的任一值。
[n0031] 优选地，所述铝箔层的两个表面中的至少一个设置有钝化层。
[n0032] 本申请还提供一种锂离子电池，包括所述的耐高温高阻隔性铝塑复合膜。
[n0033] 本申请还提供一种用电设备，包括所述的锂离子电池。
[n0034] 与现有技术相比，本申请的有益效果包括：
[n0035] 本申请提供的耐高温高阻隔性铝塑复合膜，通过在尼龙层远离铝箔层的一面设置聚萘二甲酸乙二醇酯层，提升铝塑复合膜的耐高温性、耐摩擦性、耐穿刺性和耐折性；尼龙层有很强的机械性能，防止外力对电池的损伤，起保护电池的作用；铝箔层起到阻隔水汽作用，能够防止电池外部水汽的渗入，同时防止内部电解液的向外渗出；聚丙烯层主要起到封口粘接作用。
[n0036] 本申请提供的锂离子电池和用电设备，通过使用上述耐高温高阻隔性铝塑复合膜，可以获得很好的安全性能。
[n0037] 为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对本申请范围的限定。
[n0038] 图1为本申请实施例1-3提供的耐高温高阻隔性铝塑复合膜的结构示意图；
[n0039] 图2为本申请实施例4提供的耐高温高阻隔性铝塑复合膜的结构示意图；
[n0040] 图3为本申请实施例5提供的耐高温高阻隔性铝塑复合膜的结构示意图。
[n0041] 附图标记：
[n0042] 1-聚萘二甲酸乙二醇酯层；2-尼龙层；3-铝箔层；30-第一钝化层；31-第二钝化层；4-聚丙烯层；5-第一粘接层；6-第二粘接层；7-第三粘接层。
[n0043] 下面详细描述本申请的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。
[n0044] 在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。
[n0045] 此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
[n0046] 在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
[n0047] 在本申请中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
[n0048] 下面将结合具体实施例对本申请的实施方案进行详细描述，但是本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本申请，而不应视为限制本申请的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
[n0049] 首先对PEN(聚萘二甲酸乙二醇酯层)和PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)的相关情况进行说明：
[n0050] PEN的分子结构式为：
[n0051]
[n0052] PET的分子结构式为：
[n0053]
[n0054] PEN的分子结构式与PET相似，主要差异在于PEN使用萘环结构取代了PET中的苯环结构。由于2,6-萘二甲酰单元的引入增加了共聚酯大分子链的刚性，使得PEN比PET具有更优异的物理机械性能、耐高温性、水汽阻隔性等性能。
[n0055] 在耐高温性方面，由于萘环提高了大分子的芳香度，因此具有更优良的耐热性能。PEN的熔点在265度，玻璃化转变温度在120度以上，在130度的潮湿空气中放置500小时，伸长率下降仅为10％；在180度干燥空气中放置10小时，伸长率保持在50％，而PET在同等条件下会变得很脆，没有使用价值。
[n0056] 另一方面，由于萘环比苯环具有更大的共轭结构，分子链刚性高，倾向于生成伸直链结构，更容易呈平面状，使得PEN具有优异的水汽阻隔性。PEN对水阻隔性是PET的3-4倍，因此用PEN作为尼龙外层的阻隔膜，将使得铝塑膜不受潮湿环境的影响，防止尼龙层吸水。
[n0057] 和PET相比，PEN具有优良的力学性能，其杨氏模量和拉伸弹性模量都比PET高出50％，而且在高温下也能保持很好的稳定性。此外，PEN具备比PET更好的耐刮擦性，更适合于尼龙外面的保护层。
[n0058] 实施例1
[n0059] 如图1所示，本申请提供一种153μm厚的储能与动力型铝塑膜，包括依次层叠设置的聚萘二甲酸乙二醇酯层1、尼龙层2、铝箔层3和聚丙烯层4；尼龙层2和铝箔层3之间通过第一粘接层5连接，聚萘二甲酸乙二醇酯层1和尼龙层2之间通过第二粘接层6连接，铝箔层3和聚丙烯层4之间通过第三粘接层7连接。
[n0060] 其中，聚萘二甲酸乙二醇酯层1所用材料为聚萘二甲酸乙二醇酯，尼龙层2所用材料为热塑性尼龙，铝箔层3使用的材料为铝箔，聚丙烯层4使用的材料为CPP(流延聚丙烯薄膜)。
[n0061] 在一个优选的实施方式中，为了提升铝箔层3的可粘接性能，对铝箔层3的上下表面均进行钝化处理，使其具有第一钝化层30和第二钝化层31。
[n0062] 各层厚度如下表1所示：
[n0063] 表1储能与动力型铝塑膜各层厚度
[n0064]
[n0065]
[n0066] 制备时，先分别制备好聚萘二甲酸乙二醇酯层1、尼龙层2、铝箔层3和聚丙烯层4，然后分别用粘接材料进行粘接即可。
[n0067] 实施例2
[n0068] 本实施例提供一种113μm厚的数码储能型铝塑膜，结构与实施例1相同，差别仅在于厚度不同。各层厚度如下表2所示：
[n0069] 表2数码储能型铝塑膜各层厚度
[n0070] 膜层 厚度/μm 聚萘二甲酸乙二醇酯层 9 第二粘接层 3 尼龙层 15 第一粘接层 3 铝箔层 40 第三粘接层 3 聚丙烯层 40
[n0071] 实施例3
[n0072] 本实施例提供一种87μm厚的超薄型铝塑膜，结构与实施例1相同，差别仅在于厚度不同。各层厚度如下表3所示：
[n0073] 表3数码储能型铝塑膜各层厚度
[n0074] 膜层 厚度/μm 聚萘二甲酸乙二醇酯层 6 第二粘接层 2 尼龙层 15 第一粘接层 2 铝箔层 30 第三粘接层 2 聚丙烯层 30
[n0075] 实施例4
[n0076] 如图2所示，与实施例1不同的是，聚萘二甲酸乙二醇酯层1与尼龙层2通过共挤出方式制备得到PEN/尼龙复合层，而不采用粘接的方式制备。
[n0077] 实施例5
[n0078] 如图3所示，与实施例1不同的是，铝箔层3和聚丙烯层4通过淋膜技术，将熔融的聚丙烯层4的材料直接淋膜复合在铝箔层3上。
[n0079] 对比例1
[n0080] 本对比例提供一种普通型储能与动力用铝塑膜，与实施例1的区别在于，不包括聚萘二甲酸乙二醇酯层1和第二粘接层6，且尼龙层2的厚度为25μm。
[n0081] 对比例2
[n0082] 本对比例提供一种普通型数码储能用铝塑膜，与实施例2的区别在于，将聚萘二甲酸乙二醇酯层1替换为PET层。
[n0083] 实施例1与对比例1相比、实施例2和对比例2相比，实施例所得产品在冲深(105050模具，冲深深度7mm)后在85℃/85％RH及60℃/90％RH的高温高湿条件下存放3天，仍能保持产品表面无鼓泡(鼓泡的原因是：如果水汽阻隔性不好，尼龙层2容易吸收空气中的水汽，在热封状态下，液态水遇热膨胀成水蒸气，造成鼓泡)、无层间分离(层间分离也是因为阻隔性不好的情况下，从空气中吸收的水汽以液态形式存在在PET层/尼龙层2，或者尼龙层2/铝箔层3之间，在热封时，液态水遇热膨胀成水蒸气，造成PET层/尼龙层2，或者尼龙层2/铝箔层3之间的层间分离)、无缩边等现象；本申请实施例提供的产品能有效防止空气中水分渗入外层表面，具有优良的耐水气阻隔性。
[n0084] 另外，以上实施例样品通过多次送样检测，在硬封180-230℃区间内使得热封强度达到90N/15mm以上情况下，尼龙层2表面无鼓泡，变形等外观缺陷。因此，在具有耐高温阻隔水汽的PEN层的保护下，热封温度可以提到，从而达到优异的热封强度。
[n0085] 最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的范围。
[n0086] 此外，本领域的技术人员能够理解，尽管在此的一些实施例包括其它实施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同实施例的特征的组合意味着处于本申请的范围之内并且形成不同的实施例。例如，在上面的权利要求书中，所要求保护的实施例的任意之一都可以以任意的组合方式来使用。公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本申请的总体背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。

权利要求:
Claims (10)
[0001] 1.一种耐高温高阻隔性铝塑复合膜，其特征在于，包括依次层叠设置的尼龙层、铝箔层和聚丙烯层；
所述尼龙层远离所述铝箔层的一面设置有聚萘二甲酸乙二醇酯层，所述尼龙层和所述铝箔层之间设置有第一粘接层。
[0002] 2.根据权利要求1所述的耐高温高阻隔性铝塑复合膜，其特征在于，所述聚萘二甲酸乙二醇酯层与所述尼龙层之间设置有第二粘接层，所述第二粘接层的厚度为2-10μm。
[0003] 3.根据权利要求1所述的耐高温高阻隔性铝塑复合膜，其特征在于，所述第一粘接层的厚度为2-10μm。
[0004] 4.根据权利要求1所述的耐高温高阻隔性铝塑复合膜，其特征在于，所述铝箔层和所述聚丙烯层之间设置有第三粘接层，所述第三粘接层的厚度为2-10μm。
[0005] 5.根据权利要求1所述的耐高温高阻隔性铝塑复合膜，其特征在于，所述聚萘二甲酸乙二醇酯层的厚度为3-25μm。
[0006] 6.根据权利要求1所述的耐高温高阻隔性铝塑复合膜，其特征在于，所述尼龙层的厚度为10-40μm。
[0007] 7.根据权利要求1所述的耐高温高阻隔性铝塑复合膜，其特征在于，所述铝箔层的厚度为20-60μm，所述聚丙烯层的厚度为10-100μm。
[0008] 8.根据权利要求1-7任一项所述的耐高温高阻隔性铝塑复合膜，其特征在于，所述铝箔层的两个表面中的至少一个设置有钝化层。
[0009] 9.一种锂离子电池，其特征在于，包括权利要求1-8任一项所述的耐高温高阻隔性铝塑复合膜。
[0010] 10.一种用电设备，其特征在于，包括权利要求9所述的锂离子电池。

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公开号 | 公开日

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引用文献:

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公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题

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法律状态:
2021-10-01| GR01| Patent grant|

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2021-10-01| GR01| Patent grant|

优先权:

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申请号 | 申请日 | 专利标题

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