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软包锂电池包膜——铝塑膜
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铝塑膜是由外层尼龙层(ON)、粘合剂、中间层铝箔(Al)、粘合剂、内层热封层(CPP)构成的多层膜,是软包电池、固态电池的封装材料。目前,软包锂电池出货量快速增长拉动铝塑膜出货量增长。预测2025年全球铝塑膜出货量有望达到7.6亿平方米,2021-2025年CAGR预计高达27%。
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2024-05-09 09:31
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铝塑膜的作为锂电池外包材料的优势
①铝塑膜具有良好的阻隔性
能够有效防止电池内部与外部环境的物质交换,维持电池的稳定性和安全性。
②耐穿刺性:
铝塑膜的耐穿刺性能可以有效防止电池因外力损伤而导致的短路或漏液,保障电池的完整性和使用寿命。
③冷冲压成型性
铝材的高延展性决定了铝塑膜可以通过冲压工艺得到所需的形状和尺寸。
④稳定性
铝塑膜在不同温度和环境下都能保持稳定的物理和化学性能,这对于固态电池在各种工作条件下的可靠性和稳定性至关重要。
此外,铝塑膜还可以提高电池的充电速率和放电率。
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铝塑膜结构
铝塑膜主要分为尼龙层,铝层,PP(内层热封层)以及粘合层。随着动力储能电池的兴起,对工艺的更高要求,铝塑膜还会加一层PET层。
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外层:
铝塑膜的尼龙层+PET层的理想厚度在10~25 μm,其主要作用在于对铝箔层作缓冲保护以及提高表面印刷性。具备以下特点:
1) 良好的机械强度和柔韧性,提高锂电池在加工及使用过程中的抗冲击和耐刮擦性能;
2) 耐热性,要求外层能承受锂电池封装过程中的热压温度;
3) 一定的可延展性,即外层需要满足铝塑膜冷冲压成型的加工要求。
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内层热封层:
一般采用的材料为流延工艺生产的聚丙烯(CPP)。内层的作用首先在于将铝箔与电解液隔离开,防止电解液与铝箔发生接触。这是由于锂离子电池内部的电解液含有多种有机溶剂和锂盐,其一旦接触铝箔容易发生腐蚀,不仅会改变电解液成分导致电池失效,严重时还会将铝箔腐蚀穿孔导致电池漏液。
因此,内层材料需要满足以下性能要求:
1) 良好的化学稳定性和耐腐蚀性,能有效抵制电解液对自身的溶解、吸收、溶胀和渗透作用,能避免在电池工作中与电解液发生电化学反应;
2) 耐穿刺性,具备一定的机械强度和柔韧性,可防止被电芯周边毛刺刺穿;
3) 极好的热封性能,即使在与极耳或电解液相接触的情况下,也能实现牢固的热粘合;
4) 电绝缘性;
5) 一定的水氧阻隔性能。
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粘合层:
铝塑膜的粘合层根据位置可分为内层粘合层与外层粘合层。内层粘合层粘接铝箔层与内层,一般可采用聚烯烃类粘合树脂或改性聚丙烯材料,需要有较好的耐电解液腐蚀以及耐热耐老化性能。外层粘合层粘接铝箔层与外层,可使用聚氨酯类粘合剂,要求具备良好的耐湿热性能及柔韧性。
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铝层:
在软包装材料铝塑膜中发挥主要阻隔功能的是铝箔层。由于锂离子电池对无水无氧条件要求较高,极少量的水氧都会显著降低锂电池的循环寿命与工作性能,所以铝塑膜中铝箔层一般会采用纯铝箔或者铝合金箔作为阻隔材料。铝箔具备完全遮光的能力,而且厚度在26 μm以上的铝箔的水蒸气透率(Water Vapor Transmission Rate, WVTR)和氧气透过率(Oxygen Transmission Rate, OTR)接近于零,使得铝箔层成为非常优秀的水氧阻隔材料。
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2024-05-09 09:33
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