電池電芯內包裝材料要求
電池電芯內包裝技術是聚合物鋰電池這一頂尖高新技術行業中的技術難題之一,到目前為止,國際上仍沒有一家公司的該項目產品能夠完全滿足聚合物鋰離子電池對該產品的綜合技術要求。因此,聚合物鋰電池電芯內包裝成型材料不僅僅是聚合物鋰離子電池的包裝問題,而且是構成聚合物鋰離子電池的一個不可缺少的重要組成部分。

一(yi)、聚合物鋰離子電池要求軟(ruan)包裝材(cai)料的(de)阻隔性(如(ru)水分、氧(yang)氣)比普通鋁塑復合膜的(de)阻隔性高(gao)10000倍,如(ru)此高(gao)的(de)阻隔性,已經超出了儀器的(de)檢測精度。
二(er)、產品(pin)不能脫離包裝而存(cun)在(zai),包裝的使用壽命(ming)與(yu)產品(pin)的庫存(cun)及使用壽命(ming)同期(qi)。包裝已成為產品(pin)的一(yi)個不可(ke)缺(que)少的重要組成部分(fen),產品(pin)的壽命(ming)周期(qi),實際上就是包裝逐漸失效的過(guo)程(cheng),沒有(you)包裝,就沒有(you)產品(pin),或者說(shuo)包裝失效,產品(pin)隨之報廢。
三、產(chan)品的使用過程(不斷地(di)充放電過程),是一個動態的電化學反應過程,軟包(bao)裝材料本身要能有(you)效抵制內(nei)部(bu)電解液對它的溶(rong)脹、溶(rong)解、滲透、吸收及電化學反應。
四、電(dian)池(chi)內(nei)的(de)(de)電(dian)解液是由多(duo)種(zhong)有機溶(rong)劑和遇(yu)水分能迅速產(chan)生(sheng)強腐(fu)(fu)蝕(shi)性(xing)氫氟酸(suan)的(de)(de)鋰鹽(yan)存(cun)在。多(duo)種(zhong)有機溶(rong)劑通(tong)常會溶(rong)脹,溶(rong)解、吸(xi)收軟包裝(zhuang)材(cai)料(liao),尤其是它們是通(tong)用(yong)復合材(cai)料(liao)用(yong)膠粘劑的(de)(de)良(liang)好(hao)溶(rong)劑,會破(po)壞復合層間粘結(jie)效果,改(gai)變(bian)電(dian)解液中各組份的(de)(de)濃度,進(jin)(jin)而(er)(er)影響電(dian)池(chi)的(de)(de)電(dian)性(xing)能。而(er)(er)強腐(fu)(fu)蝕(shi)性(xing)氫氟酸(suan)的(de)(de)存(cun)在,將嚴(yan)重腐(fu)(fu)蝕(shi)鋁(lv)箔(bo),使內(nei)膜與鋁(lv)箔(bo)分離(li),進(jin)(jin)而(er)(er)把(ba)鋁(lv)箔(bo)腐(fu)(fu)蝕(shi)穿孔(kong),從而(er)(er)破(po)壞了整個包裝(zhuang)。
五、軟包裝(zhuang)(zhuang)材(cai)料(liao)(liao)內(nei)(nei)膜必須耐電(dian)(dian)池電(dian)(dian)芯(xin)(xin)周(zhou)邊(bian)毛(mao)刺的(de)(de)(de)穿(chuan)刺及(ji)高(gao)溫(wen)和壓(ya)力作用下熱封時(shi)金(jin)(jin)屬(shu)電(dian)(dian)極(ji)與軟包裝(zhuang)(zhuang)材(cai)料(liao)(liao)中鋁(lv)(lv)(lv)(lv)箔的(de)(de)(de)絕(jue)緣(yuan)性。聚合(he)物鋰離子電(dian)(dian)池芯(xin)(xin)周(zhou)邊(bian)有(you)銅網(wang)和鋁(lv)(lv)(lv)(lv)網(wang)的(de)(de)(de)毛(mao)刺,在(zai)抽真(zhen)空收縮(suo)時(shi),毛(mao)刺會(hui)猛(meng)刺內(nei)(nei)膜,可(ke)能(neng)會(hui)刺穿(chuan)內(nei)(nei)膜直(zhi)(zhi)至鋁(lv)(lv)(lv)(lv)箔,那么(me)電(dian)(dian)芯(xin)(xin)內(nei)(nei)的(de)(de)(de)氫氟酸將(jiang)直(zhi)(zhi)通(tong)鋁(lv)(lv)(lv)(lv)箔造成點狀(zhuang)腐(fu)蝕,加速(su)電(dian)(dian)化學腐(fu)蝕,改變電(dian)(dian)解液(ye)的(de)(de)(de)組(zu)成,嚴重時(shi)將(jiang)鋁(lv)(lv)(lv)(lv)箔腐(fu)蝕穿(chuan)而(er)漏液(ye),同(tong)時(shi)也會(hui)造成短路(lu)(lu),導致電(dian)(dian)池報(bao)廢。金(jin)(jin)屬(shu)電(dian)(dian)極(ji)片厚(hou)度100u左右(you)(you),在(zai)170℃左右(you)(you)的(de)(de)(de)熱封溫(wen)度和3kg/cm2左右(you)(you)的(de)(de)(de)壓(ya)力下熱封時(shi),內(nei)(nei)膜中如果沒有(you)耐高(gao)溫(wen)的(de)(de)(de)絕(jue)緣(yuan)層存在(zai)的(de)(de)(de)話,金(jin)(jin)屬(shu)電(dian)(dian)極(ji)常常被壓(ya)到包裝(zhuang)(zhuang)鋁(lv)(lv)(lv)(lv)箔上,造成短路(lu)(lu),使電(dian)(dian)池報(bao)廢,成品率降低。
國內鋰電池電芯(xin)內包裝材料能(neng)達到的要(yao)求:
一、外觀:不允許(xu)有(you)針(zhen)孔、異物、粘連、涂層不均(jun)勻、復合(he)導間分離及明顯損傷、氣泡(pao)、皺紋、臟物等缺陷。
二、厚度:復合膜總厚度150u以(yi)內(nei)(成型),120u以(yi)內(nei)(非成型)。
三、阻隔性:
1、水蒸汽透(tou)過(guo)量(liang)<10-4g/m2穌.1atm2、氧氣透(tou)過(guo)量(liang)<0.1cm3/m2穌.1atm四、冷沖壓成型性;
、冷沖(chong)壓深度為3-8mm
2、不(bu)允許分層、破(po)裂、針孔漏光3、形狀保持性,變形度a<50五、熱封(feng)強度:內膜被(bei)電解液(ye)浸泡滲透到三封(feng)口(在大約12天)時,封(feng)口強度>40u/15mm。
六(liu)、水泡性能(neng):成品電池放在常溫水沖浸泡二(er)十(shi)天封口嚴(yan)密,不產生鼓(gu)氣現(xian)
七、電(dian)絕(jue)緣性(xing):熱封極片電(dian)阻率>1×107s2.m-1;電(dian)極與復合膜鋁箔(bo)間的(de)電(dian)阻率
八(ba)、內膜(mo)耐穿(chuan)刺性能:內膜(mo)能經受電(dian)芯(xin)周(zhou)邊毛刺穿(chuan)刺及熱封時金屬電(dian)極不與膜(mo)中間AL箔短路。
成品(pin)點狀腐(fu)蝕率和(he)短路率<1%0。
九、耐電解(jie)(jie)液(ye)穩(wen)定性(xing):電解(jie)(jie)液(ye)會(hui)溶(rong)脹(zhang)、溶(rong)解(jie)(jie)吸收內層復(fu)合(he)膜(mo)(mo),特別是膜(mo)(mo)層間膠粘劑(ji)或粘結樹脂,其中產生(sheng)的HF會(hui)腐蝕復(fu)合(he)膜(mo)(mo)中間的AL箔,造(zao)成AL箔與內膜(mo)(mo)的分離(li),從而(er)產生(sheng)漏液(ye)或氣脹(zhang),使電池報廢(fei)。三封口(kou)時,AL箔以(yi)內各層間剝離(li)強度>2.5N/15mm,從而(er)保證封口(kou)的嚴(yan)密牢(lao)固(gu)性(xing)。
十、電(dian)(dian)(dian)性(xing)(xing)能(neng):電(dian)(dian)(dian)性(xing)(xing)能(neng)指標正在進一步的摸索探討之(zhi)中,生產廠家(jia)暫時(shi)保密,不愿詳細(xi)透露。電(dian)(dian)(dian)性(xing)(xing)能(neng)的實質(zhi)是包(bao)裝膜(mo)對電(dian)(dian)(dian)池(chi)充放率的影響(xiang),這種影響(xiang)包(bao)括電(dian)(dian)(dian)絕緣性(xing)(xing),對電(dian)(dian)(dian)解液(ye)組分平衡(heng)性(xing)(xing)影響(xiang),復合膜(mo)特別是AL箔以內(nei)膜(mo)被(bei)電(dian)(dian)(dian)解液(ye)浸泡后(hou)的電(dian)(dian)(dian)絕緣性(xing)(xing)等等。
十一(yi)、其它(ta):膜的厚度偏差、尺(chi)寸偏差、熱(re)封耐折剝離、原膜層(ceng)間初(chu)始剝離強度,斷裂強度(>100N)、斷裂伸長率(>35%)等(deng)。
總之:該(gai)膜所要求的(de)(de)指(zhi)標(biao)很多,其(qi)中最重要的(de)(de)指(zhi)標(biao)也是(shi)與普通復合膜不(bu)同的(de)(de)地方(fang)是(shi)①極高的(de)(de)阻隔性(xing)(xing);②良好的(de)(de)冷沖(chong)壓成型(xing)性(xing)(xing);③耐(nai)(nai)穿(chuan)刺性(xing)(xing);④耐(nai)(nai)電(dian)解(jie)液穩定性(xing)(xing);⑤電(dian)性(xing)(xing)能(包(bao)括絕(jue)緣性(xing)(xing))。
