[发明专利]一种软包电池用外包装复合膜及其制备方法

说明书

本发明公开了一种软包电池用外包装复合膜及其制备方法，所述外包装复合膜包括由内至外依次连接的塑料薄膜层、粘结剂层、镁锂合金层、碱金属层和纳米硅层，该复合膜中镁锂合金层具有优异的减震效果，可以降低锂电池在运输过程中发生的安全风险；镁锂合金层外侧的碱金属层和纳米硅层对镁锂合金层起到保护作用，其中碱金属层具有耐热震性能、抗氧化性能、耐磨损性能和耐腐蚀性能，碱金属层表面喷涂形成的纳米硅层，能够在其表面形成致密层，进一步增加复合膜的稳定性，使其可以在恶劣环境下使用。

技术领域

本发明属于锂电池外包装材料技术领域，具体涉及一种软包电池用外包装复合膜及其制备方法。

背景技术

软包电池作为常见电池种类，它具有以下优势：(1)可塑性好，安全性能高，不容易发生爆炸；(2)电池容量大，较钢壳电池高10-15％，较铝壳电池高5-10％；(3)内阻小于35mΩ，降低电池的自耗电。这些优势使软包电池在3C类电池领域获得广泛应用。但要满足动力电池的生产需求，它仍需要获得以下改进：

一、提高刚性。铝塑膜作为常见软包材料中间层，其刚性强度不足，用于动力电池中容易产生电解液泄露、电池破损等风险。

二、提高导热系数。当充放电倍率增大时，因为充电较快会产生高热量，此时将铝塑膜作为软包装电池的包装材料，需要通过Pack气冷的方式进行冷却，会导致电池内部温度持续上升，加快电池老化。

三、添加表面致密层保护层。当铝合金与水接触之后会发生渗氢，同时无法恢复原有的韧性，使得软包电池无法长期在苛刻环境下使用。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种软包电池用外包装复合膜及其制备方法，该复合膜具有良好的刚性、较高的导热系数和优异的稳定性。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种软包电池用外包装复合膜，所述外包装复合膜包括由内至外依次连接的塑料薄膜层、粘结剂层、镁锂合金层、碱金属层和纳米硅层；其中：

所述塑料薄膜层的组成材料包括CPP(聚丙烯)、LLDPE(线型低密度聚乙烯)、LDPE(低密度聚乙烯)、HDPE(高密度聚乙烯)、PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)的至少一种；

所述粘结剂层的组成材料包括聚氨酯、聚烯烃、环氧丙烯酸酯、橡胶型粘结剂中的至少一种；

所述镁锂合金层的厚度为5-180μm，优选为15-60μm；所述镁锂合金层中锂含量为10％-20％；

所述碱金属层的厚度为20-150μm，优选为35-80μm；所述碱金属层的组成材料包括氧化镁和氢氧化镁；

所述纳米硅层的厚度为0.1-10μm；优选为0.2-3μm；所述纳米硅层中纳米硅颗粒的直径为1-10nm；

本发明还提供了上述所述的软包电池用外包装复合膜的制备方法，包括以下步骤：

(1)对镁锂合金箔材进行打磨、清洗、烘干处理后形成镁锂合金层，在镁锂合金层的一个表面上涂覆粘结剂，形成粘结剂层；

(2)将塑料薄膜贴合在粘结剂层上，干燥后形成塑料薄膜层；

(3)在镁锂合金层的另一个表面上通过化学转化法、等离子体氧化法、电镀法或气相沉积法制备得到碱金属层；

(4)在碱金属层的表面喷涂硅纳米颗粒形成纳米硅层，即得到目标产品。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

(1)本发明提供的软包电池用外包装复合膜具有良好的机械性能，这是因为本发明中用镁锂合金取代了铝合金，提高了复合膜的吸震能力，整体提高了电池运输的安全性能和电池寿命。同时，镁锂合金的低密度又可以降低电芯的质量，提高能量密度。