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锂电池铝塑膜及其冲压成型工艺

2024-07-18

铝塑膜是由表层尼龙层(ON)、粘合剂、中央层铝箔(Al)、粘合剂、内层热封层(CPP)组成的多层膜 ,是软包锂电池的封装资料。电池用铝塑膜被要求具备如下特点:

1)具备极高的阻隔性;

2)拥有优良的热封机能;

3)资料耐电解液及强酸侵蚀;

4)拥有优良的延展性、柔韧性和机械强度。

铝塑膜重要成分是ON/AL/CPP三层物质 ,每层之间以粘结剂粘合。凭据复合工艺的分歧 ,能够将铝塑膜分为干法和热法两种 ,如图1所示。干法工艺是铝和聚丙烯用粘合剂粘结后直接压合而成 ,热法工艺是铝和聚丙烯之间用MPP粘结着 ,在缓慢升温升压热压合而成。干法工艺铝塑膜重要优势有冲深成型成效好 ,表观一致性好 ,不易出现针孔、鱼眼、杂质等不良 ,但其耐电解液性较差。热法工艺能够提高Al层与PP层之间的粘附力 ,使内表层防电解液溶胀脱落能力大大提升 ,但是这种特殊处置的MPP 必要较高的温度将其溶解能力起到粘结作用 ,冷却后 ,因与PP的收缩系数存在较大差距 ,很容易出现向内卷曲的情况。

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1 两种铝塑膜示意图


1 各部门作用

Nylon :能够有效阻止空气尤其是氧的渗入 ,维持电芯内部的环境 ,同时能够保障包装铝箔具备优良的形变能力。

Al :能够有效阻止空气中水分的渗入 ,维持电芯内部的环境 ,拥有肯定的厚度强度可能预防表部对电芯的危险。

PP :不会被电芯内有机溶剂溶化、溶胀等 ,是电芯内部环境的最直接的包装; ,绝缘 ,有效阻止内部电解质蹬纂 Al layer 接触 ,预防 Al layer 被侵蚀。


2 评价步骤

为了全面相识锂电池铝塑膜的各项机能 ,成立铝塑膜的机能评价尺度 ,筛选出性价比优良的铝塑膜产品 ,对铝塑膜的机能评价步骤进行单一总结。

1)铝塑膜资料的表观

目测铝塑膜表表是否有坑点、划痕等 ,各复合层间是否有杂物、气泡等。使用千分尺取不少于 10个点丈量铝塑膜的厚度和宽度 ,并判断其均匀性。

2)热封强度

在肯定的温度、功夫、压力的封装前提下 ,将两片铝塑膜或与极耳粘合 ,取肯定宽度封口裁切成条 ,使用拉力测试设备测试剥离强度。观察剥离后的铝塑膜内表层是否呈均匀乳白色 ,要求Al层与内表层不分层。软包装资料的热封工艺参数重要有热封功夫、热封压力和热封温度 ,通常情况下 ,必要沉优化调整这 3个参数 ,使热封成效达到最佳。

3)冲深能力

铝塑膜用优良的成型模具冲深 ,在肯定取值领域内调整成型深度 ,直至铝塑膜边角呈显炱裂 ,纪录呈显炱裂前的深度最大值。铝塑膜的冲深后必须满足以下前提:冲坑的四个边角最薄处不幼于原来 50%的厚度、内层 PP 层厚度为 60~65微米。不然会造成电池成型后有漏点 ,严沉影响电池机能。

4)耐电解液侵蚀机能

铝塑膜中与电解液接触的是内层的 PP 层以及周边的热封口 ,这些处所必须具备优良的耐电解液侵蚀机能。将成型后的铝塑膜先封焊双方 ,不加极耳和电芯 ,注入肯定量的电解液 ,在肯定温度前提下烘烤肯定的功夫后进行观察。观察封焊成型后铝塑膜是否有侵蚀、漏液、膨胀、分层景象。

5)阻隔机能

将封装袋置于水浴或高温高湿环境中 ,一段功夫后取出 ,观察铝塑膜是否异常 ,且通过称沉或水分测试判断其吸水量 ,表征铝塑膜的阻隔机能。


3 冲压成型工艺

铝塑膜冲坑成型过程示意图2如示 ,下 ,上模版与下模版(凹模)将铝塑膜夹紧 ,维持肯定的压力P ,凸模以平缓的快率向下运行 ,使铝塑膜达到要求的深度。

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2 铝塑膜冲压成型示意图


如图3 ,目前企业现实出产选取的冲压工艺有以下两种: ( 1) 延长性冲深:压边圈对铝塑膜压力较大 ,铝塑膜边缘部门被固定 ,被固定的部门不产生形变 ,难以对冲深部门进行赔偿 ,成形时边缘部门齐全由底部赔偿 ,冲深浅 ,可调性差 ,目前选取较少;( 2) 赔偿性冲深:压边圈对铝塑膜压力可调 ,铝塑膜冲深部位可由边缘及底部资料赔偿 ,铝塑膜整体活动变形 ,厚度比力均匀 ,冲深能力强。

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3 铝塑膜冲压成型工艺对比


成形铝塑膜表壳如图4所示 ,其边角地位减薄最为严沉 ,是影响成形铝塑膜表壳整体质量的关键性成分 ,应该作为衡量锂离子电池铝塑膜表壳成形质量检验的关键点。影响铝塑膜冲压成形质量的工艺参数重要有模具 ( 凸模和凹模) 设计、压边力和冲压快率等。

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4 冲压成型铝塑膜


模具设计蕴含模具长宽尺寸、凸模和凹模的R角、模具的表表粗糙度、上冲头和下模之间的冲切间隙等。凸模圆角半径与凹模摩擦系数的选择对铝塑膜冲压工艺质量影响较大 ,模具表表粗糙度过大时 ,粗糙度大造成摩擦力大 ,流动阻力也相应变大 ,从而故障资料流动 ,不利于包装袋成形工艺时的流动补充 ,从而造成铝塑膜冲压成形铝层的过度变薄。冲坑尺寸、深度、四角R角、边线R角是凭据电芯尺寸、铝塑膜个性与冲坑模拥有关的。冲深与R角存在优化的关系 ,R角设计还应该与电芯尺寸共同 ,预防铝塑膜封装造成对电芯边角的危险。

资料起源:

[1]聚合物锂电池软包装资料铝塑膜的机能评价步骤_万玲玉.

[2]锂离子电池电芯铝塑膜表壳冲压成形工艺_赵越

[3]锂离子电池用铝塑复合膜精密冲压工艺钻研_张鹏博

[4]软包字离子电池铝塑复合膜的热封工艺_范洋

[5]电解液浸泡对铝塑复合膜热封强度的影响_范洋

[6]软包装磷酸铁锂电池包装膜与涂碳铝集流体机能钻研_张露

本文转自公家号锂电派

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