[发明专利]铝塑膜

说明书

【技术领域】

本发明是与多层次复合膜的层间复合(Lamination)技术及功能性处理层技术(Fundation Treatment)有关，尤指即以高阻湿和超高阻气(有机溶剂)功能的第一底涂层与第二底涂层(Fundation Coating)处理保謢中间层，并以耐高温且热固化性的特殊第一接着层(剂)与第二接着剂层(剂)(adhesive)，来隔离(阻止穿透)锂电池中电解液(六氟磷酸锂LiPF₆+有机溶剂+填加剂)，因受热或受水气干扰而释出具强烈腐蚀性的氟化氢(HF)，为一具备防腐蚀、阻湿、阻气、耐热、耐寒以及可成型的多层次复合技术，专用于锂电池(LIB)封装用的一种铝塑膜。

【背景技术】

习知，多层次复合膜多使用于食品、电子、工业、生物医疗等行业，由于该等塑料膜所包装的内容物多为静态定型的产品(不会有化学变化)，对于包装材的要求都仅止于耐油、耐冲击、阻湿(一般空气中的水份)、阻气(空气中的氧气)、洁净等复合膜所具备一般物性条件的要求，此类包材设计仅在原材料厚薄及排列组合后进行干式复合(Dry Lamination)或热押出淋膜(Extrusion Lamination)即可完成，属通用(泛用)型的包装材料(如图1所示)，具有一外层、一第一接着剂、一中间层、一第二接着剂及一底层，第一接着剂是将外层内面与一中间层作结合，第二接着剂是将底层内面与一中间层作结合；而本发明是专用于锂电池(LIB)的封装材料，与通用(泛用)型的包装材料物性要求层次不同，国内其他研发团队至今一筹莫展，包括工业技术研究院在内。

锂电池为二次电池(即可充电式)的一种，对于锂电池的构成，如图2所示，主要是以正极材料(锂合金氧化物)、负极材料(碳材)、液体有机电解液组成再使用铝塑膜封装。

此外在正负极材料之间以隔离膜将其隔开以避免短路，而液体有机电解液则存在多孔隙的塑料隔离膜中，负责离子电荷的传导工作(如图3所示)，有鉴于锂电池有机电解液(六氟磷酸锂LiPF₆+有机溶剂+填加剂)易与水(H₂O)反应产生氟化氢(HF)具强烈的腐蚀性，此后续效应会危及封装材料的稳定性及电池的性能，所以必须进行研发的项目及条件除了必须针对有机电解液的耐受性外，还有阻水性、阻气性、耐热、耐寒以及可成型性等皆为锂电池封装材料开发必须面对的范畴，一一说明如下列：(各项数据标准来自「工业技术研究院」(Industrial Technology Research Insti tute)

(一)电解液耐受性：

要求在85℃28天的环境下或是在60℃50天的环境下，进行加速测试，封装材料不破坏或分层才符合标准。

(二)阻水性：

将本发明封装电解液以后放置于60℃90％RH的条件下测试，放置七日后取出电解液，利用卡式水份分析仪进行测量，吸水量不得超过50PPM。

(三)阻气性：

将本发明封装电解液后，放置在85℃的环境之下，每日不得有超过0.1mg的重量变化。

(四)耐热性：

一般以封口强度来判别，PE材质在温度100℃条件下要有15N/15mm以上，PP材质在温度140℃条件下要有15N/15mm以上为标准。

(五)耐寒性：

将本发明封装液体，降温到0℃(PP材质)或-40℃(PE材质)之后，由50cm的高度落下试验，检视不可有孔洞发生。

(六)具可成型性，成型所需深度为得以放置片状正、负极材料。

由本发明人厂内检验室进行通用(泛用)型包材与本发明铝塑膜电解液耐受性比较，其结果显示背景技术所制作的「通用(泛用)型包材」，充填锂电池电解液后经烘箱85℃，4h加温，因包材不耐锂电池中的有机电解液因热挥发成具腐蚀性有机气体发生铝箔(AL)氧化现象；相对本发明则因功能性处理层(Fundation Coating)高性能的阻隔功能，能将具腐蚀性有机气体有效阻挡，以确保铝箔(AL)不被侵蚀氧化，达到锂电池(LIB)封装材料适用的条件。

因此，整体而言，锂电池专用铝塑膜在艰巨的研发过程中有以下几点需要突破：

(一)功能性处理层(Fundation Treatment)的研发：