[发明专利]一种铝塑膜复合层及其制备方法和锂离子电池

说明书

本发明涉及锂离子电池新材料领域，公开了一种铝塑膜复合层及其制备方法和锂离子电池，所述铝塑膜复合层包括第一聚合物层、铝箔层以及第二聚合物层，所述铝箔层设置于所述第一聚合物层和所述第二聚合物层之间，所述铝塑膜复合层还包括石墨烯涂层，所述石墨烯涂层设置于所述铝箔层和所述第二聚合物层之间。本发明的铝塑膜具有优异的抗腐蚀能力，从而能够解决软包装电池的腐蚀问题。

技术领域

本发明涉及锂离子电池新材料领域，具体地，涉及一种铝塑膜复合层及其制备方法和锂离子电池。

背景技术

锂离子电池作为一种绿色、高效、便携式能源，广泛应用在3C消费类电子产品领域、电动交通工具领域、储能电站领域等，已经被国家认定为十三五重点发展行业。

锂离子电池按外形及包装区分，可分为方形电池、圆形电池及软包装电池。软包装电池与前两者相比，具有外形灵活、能量密度高、安全性好等优点，但也存在一些痼疾性问题，如电解液对软包装壳的腐蚀导致的安全问题。

软包装壳又称铝塑壳(或铝塑膜)，从电池角度来说，按照由外入内的顺序，其构造由尼龙层1(聚酰胺纤维层)、铝箔层2及聚丙烯层3组成(铝塑膜的剖面示意图见图1)。

其中，尼龙层的主要作用为：①美观，防划；②阻止空气中的氧气及水分进入电池内部。铝箔层的主要作用为：①进一步阻止空气中的氧气及水分进入；②作为骨架，支撑铝塑壳外形。最内部的聚丙烯层的作用为：①两层铝塑膜之间的热封粘合作用，聚丙烯层的熔点为160-170℃，在高温高压下，两层铝塑膜的聚丙烯层融化，降温后粘合在一起；②保护铝箔层不受电解液的腐蚀作用。

聚丙烯层的厚度大约在30μm左右，在比较优异的工艺条件下，热封后，熔化后的聚丙烯层厚度均一，能较好地遮盖铝箔层。在热封机参数由于人为或设备因素变化时，例如热封温度升高、热封压力增大、热封时间加长，会产生过度封装情况(如温度240℃以上，压力0.5MPa以上，热封5秒以上极易可能发生过封情况)，即热封封头位置对应的铝塑膜聚丙烯层被挤压过薄或消失(拉伸之后的铝塑膜的剖面示意图见图2，图2中示出聚丙烯层薄弱处31)，就会露出铝箔层2，电池顶侧边热封区域(电池示意图见图3，图3中示出电池主体5、顶边热封位置6、极耳金属片7、侧边热封位置8)与电池主体5的相交处聚丙烯层拉伸最严重的位置如图4所示(铝塑膜加工过程示意图见图4，图4中示出冲壳冲头9、待冲壳铝塑膜10、拉伸处2 11、冲壳凸模12、冲壳凹模13、拉伸处1 14、铝塑膜15、冲壳之后的铝塑膜16)，最易发生聚丙烯层破损导致铝箔层暴露的情况。

铝箔层暴露在电池的内部环境即电解液中时，如果负极耳的金属片与相应位置的铝塑膜铝箔层接触，聚丙烯层破损位置的铝箔层就与电解液接触就形成了回路，即铝箔层电位与负极耳一致，在正负极的电压下，电解液中的锂离子向铝箔层运动形成疏松的铝锂合金，铝箔层穿孔后，外部的空气及水分就会进入电池内部，造成巨大的安全隐患(聚丙烯层破坏后的铝塑膜的剖面示意图见图5)。

因此，提高铝塑膜的抗腐蚀能力从而解决电池腐蚀问题，具有重要的现实意义。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术中的上述缺陷，提供一种铝塑膜复合层及其制备方法和锂离子电池，本发明的铝塑膜具有优异的抗腐蚀能力，从而能够解决软包装电池的腐蚀问题。

为了实现上述目的，第一方面，本发明提供了一种铝塑膜复合层，所述铝塑膜复合层包括第一聚合物层、铝箔层以及第二聚合物层，所述铝箔层设置于所述第一聚合物层和所述第二聚合物层之间，所述铝塑膜复合层还包括石墨烯涂层，所述石墨烯涂层设置于所述铝箔层和所述第二聚合物层之间。

优选地，所述石墨烯涂层包括单层率为30-100％的石墨烯片和热塑性高分子胶粘剂。

优选地，所述石墨烯片的单层率为35-95％，进一步优选为40％-80％。