一种剥离强度稳定的软包电池包装用铝塑膜的制备方法、铝塑膜及其应用与流程

本发明涉及锂电池包装材料，具体涉及一种剥离强度稳定的软包电池包装用铝塑膜的制备方法、铝塑膜及其应用。

背景技术：

1、锂离子电池在动力和储能领域的应用越来越广泛，其按照包装形式可分为软包和硬壳两种。虽然软包电池的质量轻、成本低且能量密度高，但其市场份额越来越少，其主要原因还是在于软包封装的长期可靠性不能满足要求。其不能满足要求的原因是因为铝塑膜的各层之间是通过粘结剂进行物理连接，这些粘结剂经长时间的电解液浸泡和高温腐蚀后会老化，导致粘结性能大大下降，从而导致层与层之间的剥离和封装失效。例如专利cn111572135b中铝箔层与热封层之间就是通过聚氨酯胶粘剂通过物理胶粘的方法连接到一起；专利cn111334199a使用了甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷等硅烷偶联剂，通过硅烷偶联剂与铝箔层之间的反应形成al-o-si的化学键，大大提高了铝箔层与粘结层之间的粘结强度，但粘结层与热封层之间还是通过胶粘的物理方法相互粘结；专利cn110103533a在专利cn111334199a的基础上加入了一些含乙烯基的预聚物和活性单体，经电子束辐射，使单体固化成粘结层，增加了胶粘的强度，但本质上还是将粘结层与热封层通过物理胶粘的方法粘结在一起。因此如果能开发出一种新型铝塑膜，在电解液浸泡和高温的双重作用下能实现稳定的高剥离强度，从而可以提高铝塑膜封装长期可靠性，拓宽软包电池在动力和储能领域的应用范围。

技术实现思路

1、为了解决现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种在电解液浸泡和高温的双重作用下能实现稳定的高剥离强度的包装用铝塑膜的制备方法，使得铝塑膜的五层都是通过化学键连接，彻底解决铝塑膜在长期使用过程中因物理胶粘失效而导致的剥离和开裂问题。

2、本发明的另一目的在于提供这种制备方法制得的剥离强度稳定的软包电池包装用铝塑膜。

3、本发明的再一目的在于提供这种剥离强度稳定的软包电池包装用铝塑膜的应用。

4、为实现以上发明目的，本发明采用如下的技术方案：

5、一种剥离强度稳定的软包电池包装用铝塑膜的制备方法，包括以下步骤：

6、a)将铝箔层的a面用含碳碳双键的硅烷偶联剂进行处理，在铝箔层a面上生成一层含有碳碳双键的有机无机杂化连接层a；

7、b)将连接层a与含碳碳双键的可聚合单体反应，在连接层a的表面生成一层聚合物的热封层；

8、c)将生成有聚合物的热封层的铝箔层b面用含氨羟基类的硅烷偶联剂进行处理，在铝箔层b面上生成一层含有氨基的有机无机杂化连接层b；

9、d)将连接层b与尼龙66盐进行缩聚反应，在连接层b的表面生成一层尼龙66的表面保护层，得到所述剥离强度稳定的软包电池包装用铝塑膜。

10、在一个具体的实施方案中，所述步骤a)中含碳碳双键的硅烷偶联剂的结构式为ch2＝chsix3，其中x为能水解生成si(oh)3的原子或基团，优选为cl原子、ch3-o、c2h5-o、ch3-oco或bu-t-oo基团中的任一种；更优选地，所述含碳碳双键的硅烷偶联剂选自乙烯基三氯硅烷、乙烯基甲基二氯硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三乙酰氧基硅烷、乙烯基三(2-甲氧基乙氧基)硅烷中的一种或几种。

11、在一个具体的实施方案中，所述步骤a)中用含碳碳双键的硅烷偶联剂进行处理包括采用质量浓度0.5～2％的含碳碳双键的硅烷偶联剂涂刷铝箔层的a面，并在25～80℃下反应0.5～2h的步骤。

12、在一个具体的实施方案中，步骤b)中所述含碳碳双键的可聚合单体选自乙烯、丙烯、丁烯、苯乙烯、丙烯酸酯、丙烯腈中的至少任一种，优选为乙烯、丙烯、苯乙烯或丙烯酸酯中的至少任一种；所述含碳碳双键的可聚合单体与含碳碳双键的硅烷偶联剂的摩尔比为20000～100000；更优选地，步骤b)的反应温度为40～85℃，反应时间为4～24h。

13、在一个具体的实施方案中，步骤c)中含氨羟基类的硅烷偶联剂的结构式为h2n-r-six3，其中r为(ch2)3、(ch2)2-nh-(ch2)3或co-nh-(ch2)3中的任一种，x为ch3-o或c2h5-o；优选地，所述含氨羟基类的硅烷偶联剂选自γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-氨丙基三甲氧基硅烷、γ-(β-氨乙基)氨丙基三甲氧基硅烷、γ-脲丙基三乙氧基硅烷中的至少任一种。

14、在一个具体的实施方案中，步骤c)中用含氨羟基类的硅烷偶联剂进行处理包括采用质量浓度0.5～2％的氨羟基类的硅烷偶联剂涂刷生成有聚合物的热封层的铝箔层b面，并在25～80℃下反应0.5～2h的步骤。

15、在一个具体的实施方案中，步骤d)中连接层b与尼龙66盐进行缩聚反应包括以下步骤：

16、1)将浓度为60％～80％的尼龙66盐的水溶液涂刷到连接层b的表面，加热至220～250℃，在压力2mpa下保持1～3h，以完成缩聚；

17、2)然后逐步放气，使压力在1.5～2.5h下降至常压，而温度则逐步上升至275℃；

18、3)接着抽真空，使真空度逐步提高，经0.5～1.5h真空度达95kpa，在该真空度下保持30～60min，以完成聚合。

19、另一方面，前述制备方法制备的剥离强度稳定的软包电池包装用铝塑膜。

20、在一个具体的实施方案中，所述铝塑膜包括依次层叠的热封层、连接层a、铝箔层、连接层b和表面保护层，优选地，所述铝箔层和热封层、铝箔层和表面保护层的剥离强度均不低于30n/15mm。

21、再一方面，前述制备方法制备的剥离强度稳定的软包电池包装用铝塑膜或前述的剥离强度稳定的软包电池包装用铝塑膜在锂离子软包电池包装中的应用。

22、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

23、本发明的制备方法在铝箔层的a面用含有碳碳双键的硅烷偶联剂进行处理，在a面形成含有碳碳双键有机无机杂化的连接层a，再将其与含碳碳双键的聚合物单体发生聚合反应，形成聚合物的热封层；再在铝箔层的b面用含有氨羟基类的硅烷偶联剂进行处理，在铝箔层的b面形成含有氨基的有机无机杂化的连接层b，再将其与尼龙66盐发生缩聚反应，形成尼龙66的表面保护层。从而，本发明制备的铝塑膜中的热封层与连接层a通过c-c键连接、连接层a与铝箔层a面通过al-o-si键连接、铝箔层b面与连接层b通过al-o-si键连接、连接层b与表面保护层通过n-c键连接，故所述铝塑膜的每一层与另一层的连接全部通过化学键实现，彻底解决了各层之间因物理胶粘不牢固而易剥离的问题，大大提高了锂离子软包电池的封装寿命。

24、本发明铝塑膜的铝箔层和热封层、铝箔层和表面保护层的剥离强度均不低于30n/15mm，这种通过双面化学键连接的方法制得的铝塑膜在电解液浸泡和高温的双重作用下，剥离强度基本不变，大大提高了锂离子电池的封装可靠性和长期稳定性。

技术特征：

1.一种剥离强度稳定的软包电池包装用铝塑膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤a)中含碳碳双键的硅烷偶联剂的结构式为ch2＝chsix3，其中x为能水解生成si(oh)3的原子或基团，优选为cl原子、ch3-o、c2h5-o、ch3-oco或bu-t-oo基团中的任一种；更优选地，所述含碳碳双键的硅烷偶联剂选自乙烯基三氯硅烷、乙烯基甲基二氯硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三乙酰氧基硅烷、乙烯基三(2-甲氧基乙氧基)硅烷中的一种或几种。

3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述步骤a)中用含碳碳双键的硅烷偶联剂进行处理包括采用质量浓度0.5～2％的含碳碳双键的硅烷偶联剂涂刷铝箔层的a面，并在25～80℃下反应0.5～2h的步骤。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤b)中所述含碳碳双键的可聚合单体选自乙烯、丙烯、丁烯、苯乙烯、丙烯酸酯、丙烯腈中的至少任一种，优选为乙烯、丙烯、苯乙烯或丙烯酸酯中的至少任一种；所述含碳碳双键的可聚合单体与含碳碳双键的硅烷偶联剂的摩尔比为20000～100000；更优选地，步骤b)的反应温度为40～85℃，反应时间为4～24h。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤c)中含氨羟基类的硅烷偶联剂的结构式为h2n-r-six3，其中r为(ch2)3、(ch2)2-nh-(ch2)3或co-nh-(ch2)3中的任一种，x为ch3-o或c2h5-o；优选地，所述含氨羟基类的硅烷偶联剂选自γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-氨丙基三甲氧基硅烷、γ-(β-氨乙基)氨丙基三甲氧基硅烷、γ-脲丙基三乙氧基硅烷中的至少任一种。

6.根据权利要求1或5所述的制备方法，其特征在于，步骤c)中用含氨羟基类的硅烷偶联剂进行处理包括采用质量浓度0.5～2％的氨羟基类的硅烷偶联剂涂刷生成有聚合物的热封层的铝箔层b面，并在25～80℃下反应0.5～2h的步骤。

7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤d)中连接层b与尼龙66盐进行缩聚反应包括以下步骤：

8.权利要求1～7任一项所述制备方法制备的剥离强度稳定的软包电池包装用铝塑膜。

9.根据权利要求8所述的剥离强度稳定的软包电池包装用铝塑膜，其特征在于，所述铝塑膜包括依次层叠的热封层、连接层a、铝箔层、连接层b和表面保护层，优选地，所述铝箔层和热封层、铝箔层和表面保护层的剥离强度均不低于30n/15mm。

10.权利要求1～7任一项所述制备方法制备的剥离强度稳定的软包电池包装用铝塑膜或权利要求8～9任一项所述的剥离强度稳定的软包电池包装用铝塑膜在锂离子软包电池包装中的应用。

技术总结本发明公开了一种剥离强度稳定的软包电池包装用铝塑膜的制备方法、铝塑膜及其应用，所述制备方法包括以下步骤：a）用含有碳碳双键的硅烷偶联剂对铝箔层的A面进行处理，在A面形成含有碳碳双键有机无机杂化的连接层a，再将其与含碳碳双键的聚合物单体发生聚合反应，形成聚合物的热封层；b）用含有氨羟基类的硅烷偶联剂对铝箔层的B面进行处理，在铝箔层的B面形成含有氨基的有机无机杂化的连接层b，再将其与尼龙66盐发生缩聚反应，形成尼龙66的表面保护层。本发明的铝塑膜中的热封层、连接层a、铝箔层、连接层b、表面保护层之间均通过化学键连接，解决了各层之间因物理胶粘不牢固、易剥离的问题，提高了锂离子软包电池的封装寿命。技术研发人员：段慧颖,李倩,周英浩,华梦男,戴足典,张洁受保护的技术使用者：万华化学（四川）有限公司技术研发日：技术公布日：2024/6/11