一种锂离子电池软包装用耐穿刺性铝塑复合膜的制作方法

本发明涉及锂离子电池软包装材料
技术领域：
，具体涉及一种锂离子电池软包装用耐穿刺性铝塑复合膜。
背景技术：
：针对目前金属壳包装锂电池在使用过程中易释放气体、压力增大而导致爆炸的问题，人们推出了一种新型的软包装材料，即铝塑复合膜。铝塑复合膜可以膨胀以释放压力，从而防止爆炸。在电池芯封装中一般须要3次抽真空，3次热压封口。由于聚合物锂离子电池芯周边有铜网和铝网的毛刺，在抽真空收缩时，毛刺会猛刺内膜，可能会刺穿内膜直至铝箔层，那么电芯内的氢氟酸将直通铝箔造成点状腐蚀，加速电化学腐蚀，改变电解液的组成，严重时将铝箔层蚀穿而漏液，同时也会造成短路，导致电池报废。因此，铝塑复合膜内膜必须在高温高压下耐电池芯周边毛刺的穿刺。技术实现要素：本发明所要解决的技术问题在于提供一种能有效防止毛刺刺穿内膜直至铝箔层从而导致铝箔点状腐蚀的锂离子电池软包装用耐穿刺性铝塑复合膜。本发明所要解决的技术问题采用以下的技术方案来实现：一种锂离子电池软包装用耐穿刺性铝塑复合膜，包括七层结构，由上至下依次为防护层、第一粘合层、铝箔层、第二粘合层、石墨烯隔离层、第三粘合层和热封层，所述第一粘合层、第二粘合层与第三粘合层由丙烯酸酯改性聚氨酯粘合剂固化而成。所述防护层为双向拉伸尼龙层，厚度为10-50μm。所述铝箔层为经过退火处理的软态高成型性铝箔，厚度为20-100μm。所述热封层为无规共聚聚丙烯层，厚度为15-80μm。所述丙烯酸酯改性聚氨酯粘合剂包含组分聚氨酯预聚体、固化剂、乳化剂和水，聚氨酯预聚体由二异氰酸酯、聚醚多元醇、扩链剂和催化剂制成，固化剂为3-全氟辛基2-丙烯酸羟丙酯，乳化剂为鲸蜡醇/天门冬酰胺酯化物。所述聚醚多元醇为官能度为2～4、数均分子量为1000～5000的聚醚多元醇。所述扩链剂选自新戊二醇、三羟甲基丙烷中的一种。所述催化剂选自辛酸亚锡、二月桂酸二丁基锡中的一种。所述聚氨酯预聚体、固化剂、乳化剂和水的质量比为30-40:10-20:1-10:5-15。所述二异氰酸酯、聚醚多元醇、扩链剂和催化剂的质量比为20-30:30-40:1-5:1-5。所述石墨烯隔离层的厚度为15-80μm，其制备方法包括如下步骤：(1)向二甲基甲酰胺和去离子水的混合溶剂中加入膨胀石墨，超声振荡，超声结束后经水洗除去二甲基甲酰胺，即得多层石墨烯；(2)将聚四氟乙烯超细粉和双酚a型环氧树脂熔融共混，并加入气相二氧化硅，混合均匀制得熔融物；(3)向所制多层石墨烯中缓慢加入熔融物，超声振荡使熔融物均匀附着于多层石墨烯上，并自然冷却至室温，即得石墨烯隔离层。所述二甲基甲酰胺和去离子水的体积比为4:1。所述膨胀石墨、聚四氟乙烯超细粉、双酚a型环氧树脂和气相二氧化硅的质量比为25-35:5-10:1-5:1-5。本发明的有益效果是：(1)本发明通过第一粘合层、第二粘合层与第三粘合层的设置，实现防护层于铝箔层、铝箔层与石墨烯隔离层、石墨烯隔离层与热封层之间的牢固连接，从而得到抗冲击剥离性能优异的铝塑复合膜；(2)本发明以3-全氟辛基2-丙烯酸羟丙酯作为固化剂，利用固化剂所含羟基与聚氨酯预聚体中的过量异氰酸基发生反应而发挥固化作用，并提高所制丙烯酸酯改性聚氨酯粘合剂的粘合性能，进而增强铝塑复合膜的抗剥离强度；(3)本发明通过石墨烯隔离层的设置来提高所制铝塑复合膜的耐穿刺强度，防止在电池芯封装时毛刺刺破热封层致使电芯内的氢氟酸直通铝箔造成点状腐蚀；并且该石墨烯隔离层的设置能增强所制铝塑复合膜的耐电解液性能，防止因电解液腐蚀热封层导致的氧化分层而使热封层失效。附图说明：图1为本发明铝塑复合膜的结构示意图；其中，1-防护层；2-第一粘合层；3-铝箔层；4-第二粘合层；5-石墨烯隔离层；6-第三粘合层；7-热封层。具体实施方式：为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示和实施例，进一步阐述本发明。实施例1如图1所示，将厚度45μm的铝箔退火至软态形成铝箔层，在铝箔层的上下表面涂覆一层厚度2μm的丙烯酸酯改性聚氨酯粘合剂，并利用干式复合机将厚度25μm的防护层、厚度30μm的石墨烯隔离层分别复合到铝箔层的上下表面，再在石墨烯隔离层的另一面涂覆一层厚度2μm的丙烯酸酯改性聚氨酯粘合剂，然后利用干式复合机将厚度30μm的无规共聚聚丙烯热封层与石墨烯隔离层进行复合，最后将复合好的铝塑复合膜进行卷料，并于85℃下固化48h，即完成铝塑复合膜的制备。丙烯酸酯改性聚氨酯粘合剂由40g聚氨酯预聚体、15g固化剂3-全氟辛基2-丙烯酸羟丙酯、3g乳化剂鲸蜡醇/天门冬酰胺酯化物和15g水。聚氨酯预聚体由20g二异氰酸酯、35g聚醚多元醇、3g扩链剂三羟甲基丙烷和2g催化剂二月桂酸二丁基锡制成。聚醚多元醇的官能度为3，数均分子量为3000。石墨烯隔离层的制备：(1)向300ml二甲基甲酰胺和去离子水的混合溶剂中加入30g膨胀石墨，超声振荡，超声结束后经水洗除去二甲基甲酰胺，即得多层石墨烯；其中，二甲基甲酰胺和去离子水的体积比为4:1；(2)将8g聚四氟乙烯超细粉和5g双酚a型环氧树脂熔融共混，并加入1g气相二氧化硅，混合均匀制得熔融物；(3)向所制多层石墨烯中缓慢加入熔融物，超声振荡使熔融物均匀附着于多层石墨烯上，并自然冷却至室温，即得石墨烯隔离层。实施例2如图1所示，将厚度45μm的铝箔退火至软态形成铝箔层，在铝箔层的上下表面涂覆一层厚度2μm的丙烯酸酯改性聚氨酯粘合剂，并利用干式复合机将厚度25μm的防护层、厚度30μm的石墨烯隔离层分别复合到铝箔层的上下表面，再在石墨烯隔离层的另一面涂覆一层厚度2μm的丙烯酸酯改性聚氨酯粘合剂，然后利用干式复合机将厚度30μm的无规共聚聚丙烯热封层与石墨烯隔离层进行复合，最后将复合好的铝塑复合膜进行卷料，并于85℃下固化48h，即完成铝塑复合膜的制备。丙烯酸酯改性聚氨酯粘合剂由40g聚氨酯预聚体、15g固化剂3-全氟辛基2-丙烯酸羟丙酯、5g乳化剂鲸蜡醇/天门冬酰胺酯化物和15g水。聚氨酯预聚体由30g二异氰酸酯、40g聚醚多元醇、4g扩链剂三羟甲基丙烷和3g催化剂二月桂酸二丁基锡制成。聚醚多元醇的官能度为3，数均分子量为3000。石墨烯隔离层的制备：(1)向300ml二甲基甲酰胺和去离子水的混合溶剂中加入30g膨胀石墨，超声振荡，超声结束后经水洗除去二甲基甲酰胺，即得多层石墨烯；其中，二甲基甲酰胺和去离子水的体积比为4:1；(2)将8g聚四氟乙烯超细粉和5g双酚a型环氧树脂熔融共混，并加入1g气相二氧化硅，混合均匀制得熔融物；(3)向所制多层石墨烯中缓慢加入熔融物，超声振荡使熔融物均匀附着于多层石墨烯上，并自然冷却至室温，即得石墨烯隔离层。实施例3如图1所示，将厚度45μm的铝箔退火至软态形成铝箔层，在铝箔层的上下表面涂覆一层厚度2μm的丙烯酸酯改性聚氨酯粘合剂，并利用干式复合机将厚度25μm的防护层、厚度30μm的石墨烯隔离层分别复合到铝箔层的上下表面，再在石墨烯隔离层的另一面涂覆一层厚度2μm的丙烯酸酯改性聚氨酯粘合剂，然后利用干式复合机将厚度30μm的无规共聚聚丙烯热封层与石墨烯隔离层进行复合，最后将复合好的铝塑复合膜进行卷料，并于85℃下固化48h，即完成铝塑复合膜的制备。丙烯酸酯改性聚氨酯粘合剂由40g聚氨酯预聚体、15g固化剂3-全氟辛基2-丙烯酸羟丙酯、5g乳化剂鲸蜡醇/天门冬酰胺酯化物和15g水。聚氨酯预聚体由30g二异氰酸酯、40g聚醚多元醇、4g扩链剂三羟甲基丙烷和3g催化剂二月桂酸二丁基锡制成。聚醚多元醇的官能度为3，数均分子量为3000。石墨烯隔离层的制备：(1)向300ml二甲基甲酰胺和去离子水的混合溶剂中加入35g膨胀石墨，超声振荡，超声结束后经水洗除去二甲基甲酰胺，即得多层石墨烯；其中，二甲基甲酰胺和去离子水的体积比为4:1；(2)将10g聚四氟乙烯超细粉和5g双酚a型环氧树脂熔融共混，并加入1g气相二氧化硅，混合均匀制得熔融物；(3)向所制多层石墨烯中缓慢加入熔融物，超声振荡使熔融物均匀附着于多层石墨烯上，并自然冷却至室温，即得石墨烯隔离层。对照例1如图1所示，将厚度45μm的铝箔退火至软态形成铝箔层，在铝箔层的上下表面涂覆一层厚度2μm的丙烯酸酯改性聚氨酯粘合剂，并利用干式复合机将厚度25μm的防护层、厚度30μm的石墨烯隔离层分别复合到铝箔层的上下表面，再在石墨烯隔离层的另一面涂覆一层厚度2μm的丙烯酸酯改性聚氨酯粘合剂，然后利用干式复合机将厚度30μm的无规共聚聚丙烯热封层与石墨烯隔离层进行复合，最后将复合好的铝塑复合膜进行卷料，并于85℃下固化48h，即完成铝塑复合膜的制备。丙烯酸酯改性聚氨酯粘合剂由40g聚氨酯预聚体、15g固化剂3-全氟辛基2-丙烯酸羟丙酯、5g乳化剂十二烷基苯磺酸钠和15g水。聚氨酯预聚体由30g二异氰酸酯、40g聚醚多元醇、4g扩链剂三羟甲基丙烷和3g催化剂二月桂酸二丁基锡制成。聚醚多元醇的官能度为3，数均分子量为3000。石墨烯隔离层的制备：(1)向300ml二甲基甲酰胺和去离子水的混合溶剂中加入35g膨胀石墨，超声振荡，超声结束后经水洗除去二甲基甲酰胺，即得多层石墨烯；其中，二甲基甲酰胺和去离子水的体积比为4:1；(2)将10g聚四氟乙烯超细粉和5g双酚a型环氧树脂熔融共混，并加入1g气相二氧化硅，混合均匀制得熔融物；(3)向所制多层石墨烯中缓慢加入熔融物，超声振荡使熔融物均匀附着于多层石墨烯上，并自然冷却至室温，即得石墨烯隔离层。对照例2如图1所示，将厚度45μm的铝箔退火至软态形成铝箔层，在铝箔层的上下表面涂覆一层厚度2μm的丙烯酸酯改性聚氨酯粘合剂，并利用干式复合机将厚度25μm的防护层、厚度30μm的石墨烯隔离层分别复合到铝箔层的上下表面，再在石墨烯隔离层的另一面涂覆一层厚度2μm的丙烯酸酯改性聚氨酯粘合剂，然后利用干式复合机将厚度30μm的无规共聚聚丙烯热封层与石墨烯隔离层进行复合，最后将复合好的铝塑复合膜进行卷料，并于85℃下固化48h，即完成铝塑复合膜的制备。丙烯酸酯改性聚氨酯粘合剂由40g聚氨酯预聚体、15g固化剂3-全氟辛基2-丙烯酸羟丙酯、5g乳化剂鲸蜡醇和15g水。聚氨酯预聚体由30g二异氰酸酯、40g聚醚多元醇、4g扩链剂三羟甲基丙烷和3g催化剂二月桂酸二丁基锡制成。聚醚多元醇的官能度为3，数均分子量为3000。石墨烯隔离层的制备：(1)向300ml二甲基甲酰胺和去离子水的混合溶剂中加入35g膨胀石墨，超声振荡，超声结束后经水洗除去二甲基甲酰胺，即得多层石墨烯；其中，二甲基甲酰胺和去离子水的体积比为4:1；(2)将10g聚四氟乙烯超细粉和5g双酚a型环氧树脂熔融共混，并加入1g气相二氧化硅，混合均匀制得熔融物；(3)向所制多层石墨烯中缓慢加入熔融物，超声振荡使熔融物均匀附着于多层石墨烯上，并自然冷却至室温，即得石墨烯隔离层。对照例3如图1所示，将厚度45μm的铝箔退火至软态形成铝箔层，在铝箔层的上下表面涂覆一层厚度2μm的丙烯酸酯改性聚氨酯粘合剂，并利用干式复合机将厚度25μm的防护层、厚度30μm的石墨烯隔离层分别复合到铝箔层的上下表面，再在石墨烯隔离层的另一面涂覆一层厚度2μm的丙烯酸酯改性聚氨酯粘合剂，然后利用干式复合机将厚度30μm的无规共聚聚丙烯热封层与石墨烯隔离层进行复合，最后将复合好的铝塑复合膜进行卷料，并于85℃下固化48h，即完成铝塑复合膜的制备。丙烯酸酯改性聚氨酯粘合剂由40g聚氨酯预聚体、15g固化剂异佛尓酮二异氰酸酯三聚体、5g乳化剂鲸蜡醇/天门冬酰胺酯化物和15g水。聚氨酯预聚体由30g二异氰酸酯、40g聚醚多元醇、4g扩链剂三羟甲基丙烷和3g催化剂二月桂酸二丁基锡制成。聚醚多元醇的官能度为3，数均分子量为3000。石墨烯隔离层的制备：(1)向300ml二甲基甲酰胺和去离子水的混合溶剂中加入35g膨胀石墨，超声振荡，超声结束后经水洗除去二甲基甲酰胺，即得多层石墨烯；其中，二甲基甲酰胺和去离子水的体积比为4:1；(2)将10g聚四氟乙烯超细粉和5g双酚a型环氧树脂熔融共混，并加入1g气相二氧化硅，混合均匀制得熔融物；(3)向所制多层石墨烯中缓慢加入熔融物，超声振荡使熔融物均匀附着于多层石墨烯上，并自然冷却至室温，即得石墨烯隔离层。对照例4如图1所示，将厚度45μm的铝箔退火至软态形成铝箔层，在铝箔层的上下表面涂覆一层厚度2μm的丙烯酸酯改性聚氨酯粘合剂，并利用干式复合机将厚度25μm的防护层、厚度30μm的石墨烯隔离层分别复合到铝箔层的上下表面，再在石墨烯隔离层的另一面涂覆一层厚度2μm的丙烯酸酯改性聚氨酯粘合剂，然后利用干式复合机将厚度30μm的无规共聚聚丙烯热封层与石墨烯隔离层进行复合，最后将复合好的铝塑复合膜进行卷料，并于85℃下固化48h，即完成铝塑复合膜的制备。丙烯酸酯改性聚氨酯粘合剂由40g聚氨酯预聚体、15g固化剂3-全氟辛基2-丙烯酸羟丙酯、5g乳化剂鲸蜡醇/天门冬酰胺酯化物和15g水。聚氨酯预聚体由30g二异氰酸酯、40g聚醚多元醇、4g扩链剂三羟甲基丙烷和3g催化剂二月桂酸二丁基锡制成。聚醚多元醇的官能度为3，数均分子量为3000。石墨烯隔离层的制备：(1)向300ml二甲基甲酰胺和去离子水的混合溶剂中加入35g膨胀石墨，超声振荡，超声结束后经水洗除去二甲基甲酰胺，即得多层石墨烯；其中，二甲基甲酰胺和去离子水的体积比为4:1；(2)将10g聚四氟乙烯超细粉和5g双酚a型环氧树脂熔融共混，混合均匀制得熔融物；(3)向所制多层石墨烯中缓慢加入熔融物，超声振荡使熔融物均匀附着于多层石墨烯上，并自然冷却至室温，即得石墨烯隔离层。对照例5如图1所示，将厚度45μm的铝箔退火至软态形成铝箔层，在铝箔层的上下表面涂覆一层厚度2μm的丙烯酸酯改性聚氨酯粘合剂，并利用干式复合机将厚度25μm的防护层、厚度30μm的石墨烯隔离层分别复合到铝箔层的上下表面，再在石墨烯隔离层的另一面涂覆一层厚度2μm的丙烯酸酯改性聚氨酯粘合剂，然后利用干式复合机将厚度30μm的无规共聚聚丙烯热封层与石墨烯隔离层进行复合，最后将复合好的铝塑复合膜进行卷料，并于85℃下固化48h，即完成铝塑复合膜的制备。丙烯酸酯改性聚氨酯粘合剂由40g聚氨酯预聚体、15g固化剂3-全氟辛基2-丙烯酸羟丙酯、5g乳化剂鲸蜡醇/天门冬酰胺酯化物和15g水。聚氨酯预聚体由30g二异氰酸酯、40g聚醚多元醇、4g扩链剂三羟甲基丙烷和3g催化剂二月桂酸二丁基锡制成。聚醚多元醇的官能度为3，数均分子量为3000。石墨烯隔离层的制备：(1)向300ml二甲基甲酰胺和去离子水的混合溶剂中加入35g膨胀石墨，超声振荡，超声结束后经水洗除去二甲基甲酰胺，即得多层石墨烯；其中，二甲基甲酰胺和去离子水的体积比为4:1；(2)将10g聚四氟乙烯超细粉熔融共混，并加入1g气相二氧化硅，混合均匀制得熔融物；(3)向所制多层石墨烯中缓慢加入熔融物，超声振荡使熔融物均匀附着于多层石墨烯上，并自然冷却至室温，即得石墨烯隔离层。对照例6如图1所示，将厚度45μm的铝箔退火至软态形成铝箔层，在铝箔层的上下表面涂覆一层厚度2μm的丙烯酸酯改性聚氨酯粘合剂，并利用干式复合机将厚度25μm的防护层、厚度30μm的石墨烯隔离层分别复合到铝箔层的上下表面，再在石墨烯隔离层的另一面涂覆一层厚度2μm的丙烯酸酯改性聚氨酯粘合剂，然后利用干式复合机将厚度30μm的无规共聚聚丙烯热封层与石墨烯隔离层进行复合，最后将复合好的铝塑复合膜进行卷料，并于85℃下固化48h，即完成铝塑复合膜的制备。丙烯酸酯改性聚氨酯粘合剂由40g聚氨酯预聚体、15g固化剂3-全氟辛基2-丙烯酸羟丙酯、5g乳化剂鲸蜡醇/天门冬酰胺酯化物和15g水。聚氨酯预聚体由30g二异氰酸酯、40g聚醚多元醇、4g扩链剂三羟甲基丙烷和3g催化剂二月桂酸二丁基锡制成。聚醚多元醇的官能度为3，数均分子量为3000。石墨烯隔离层的制备：(1)向300ml二甲基甲酰胺和去离子水的混合溶剂中加入35g膨胀石墨，超声振荡，超声结束后经水洗除去二甲基甲酰胺，即得多层石墨烯；其中，二甲基甲酰胺和去离子水的体积比为4:1；(2)将5g双酚a型环氧树脂熔融共混，并加入1g气相二氧化硅，混合均匀制得熔融物；(3)向所制多层石墨烯中缓慢加入熔融物，超声振荡使熔融物均匀附着于多层石墨烯上，并自然冷却至室温，即得石墨烯隔离层。实施例4以实施例3为基础，设置在丙烯酸酯改性聚氨酯粘合剂制备时以等量十二烷基苯磺酸钠作为乳化剂的对照例1、在丙烯酸酯改性聚氨酯粘合剂制备时以等量鲸蜡醇作为乳化剂的对照例2、在丙烯酸酯改性聚氨酯粘合剂以等量异佛尓酮二异氰酸酯三聚体作为固化剂的对照例3、在制备石墨烯隔离层时不添加气相二氧化硅的对照例4、在制备石墨烯隔离层时不添加双酚a型环氧树脂的对照例5、在制备石墨烯隔离层时不添加聚四氟乙烯超细粉的对照例6。分别利用实施例1-3、对照例1-6制备铝塑复合膜，将所制铝塑复合膜用于同批同规格锂离子电池的包装，并测试铝塑复合膜的使用性能，测试结果如表1所示。表1本发明铝塑复合膜的使用性能组别剥离强度a剥离强度b剥离强度c穿刺强度剥离强度d单位n/15mmn/15mmn/15mmn/μmn/15mm实施例116.215.616.80.5412.7实施例216.515.917.20.5513.0实施例317.016.417.50.5813.2对照例115.414.716.1/12.3对照例213.112.313.7/11.8对照例39.28.79.8/10.9对照例4///0.5010.5对照例5///0.399.2对照例6///0.187.1剥离强度a是指防护层/铝箔层层间的剥离强度，剥离强度b是指铝箔层/石墨烯隔离层层间的剥离强度，剥离强度c是指石墨烯隔离层/热封层层间的剥离强度；穿刺强度是指石墨烯隔离层/热封层的穿刺强度，测试条件：185℃、0.6mpa、4s；剥离强度d是指铝箔层/石墨烯隔离层/热封层的耐电解液性能，测试条件：85℃，4h电解液浸泡。以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。当前第1页12