二次电池用袋膜及其制备方法、二次电池及其制备方法与流程

本发明涉及一种常温密度强度特性及高温密封强度特性优秀的二次电池用袋膜及其制备方法，更详细地，涉及一种通过调节二次电池用袋膜密封剂层的屈服强度、聚丙烯层在密封剂层中的厚度比例及密封剂层的玻璃化转变温度(tg)，从而常温及高温条件下的热粘结强度及密封强度优秀，常温密封强度保持特性及高温密封强度保持特性优秀的二次电池用袋膜及其制备方法、利用该二次电池用袋膜的二次电池及其制备方法。[支持本发明的韩国国家研发项目][课题唯一编号]1415181922[课题编号]20022450[部门名称]产业通商资源部[课题管理(专门)机构名称]韩国产业技术评价管理院[研究项目名称]材料配件包装型(龙头企业)[研究课题名称]可实现2倍以上高粘结强度(60℃)的新一代二次电池袋的开发[贡献率]1/1[课题执行机构名称]韩国栗村化学株式会社[研究期间]2022-09-01～2022-12-31[课题唯一编号]1415185612[课题编号]20022450[部门名称]产业通商资源部[课题管理(专门)机构名称]韩国产业技术评价管理院[研究项目名称]材料配件包装型(龙头企业)[研究课题名称]可实现2倍以上高粘结强度(60℃)的新一代二次电池袋的开发[贡献率]1/1[课题执行机构名称]韩国栗村化学株式会社[研究期间]2023-01-01～2023-12-31

背景技术：

1、锂二次电池(lib)因具有高能量密度及优秀输出等多种优点而适用于多种领域。

2、二次电池袋膜是多层结构的包装用层叠膜，用于包裹上述二次电池的电极组及电解液，是决定电池的稳定性、使用寿命特性及工作持续力的核心部件材料，需要机械柔韧性及强度、高氧/水蒸气阻隔性、高热粘结强度、对电解液的耐化学性、电绝缘性、高温稳定性等。

3、通常，二次电池袋膜通常大致由外层/阻隔层/内侧密封剂层构成。

4、外层或最外层由尼龙或尼龙及聚对苯二甲酸乙二醇酯(pet)的混合材料、拉伸聚丙烯(opp)、聚乙烯等制成。这种外层或最外层需要耐热性、耐针孔性、耐化学性、成型性及绝缘性等。

5、阻隔层需要具有对水蒸气或其他气体的阻隔性及成型性。基于这种方面，阻隔层由可成型金属制成，例如，铝(al)、铁(fe)、铜(cu)、镍(ni)等，当前最常使用铝。

6、内侧密封剂层作为电解液的接触层，除热粘结性、成型性外，还需要耐电解液性、绝缘电阻性等。

7、另一方面，随着锂二次电池的应用领域从小型领域扩展到用于汽车或储能装置(ess)等中大型领域，二次电池袋膜也需要具备适合要求高安全性的中大型领域的特性。

8、因此，除常温条件下的密封强度特性外，尤其需要在高温(60℃)条件下的优秀的密封强度，进而需要在常温及高温条件下保持密封强度不会降低，然而，在实际制备用于中大型二次电池的袋膜的过程中，难以确保并保持常温及高温条件下的高密封强度。

技术实现思路

1、技术问题

2、一方面，本发明的例示性实现例提供一种常温密封强度及高温密封强度优秀，且常温密封强度保持特性及高温密封强度保持特性优秀的二次电池用袋膜及其制备方法。

3、技术方案

4、本发明的例示性实现例提供一种二次电池袋膜，上述二次电池袋膜由至少依次层叠有外层、阻隔层、密封剂层的层叠体构成，上述密封剂层包括挤压(ec)层及聚丙烯(pp)层，上述挤压(ec)层以聚丙烯(pp)层为基准位于阻隔层侧，在包括上述挤压(ec)层及聚丙烯(pp)层的密封剂层中，聚丙烯(pp)层的厚度比大于0.5，包括上述挤压(ec)层及聚丙烯(pp)层的密封剂层的md方向的上屈服强度为17.50n/mm2～19.99n/mm2，优选为17.50n/mm2～19.80n/mm2，td方向的上屈服强度为17.00n/mm2～19.99n/mm2，优选为17.00n/mm2～19.50n/mm2，上述密封剂层的玻璃化转变温度(tg)为-20℃～-10℃。

5、一例示性实现例中，包括上述挤压(ec)层及聚丙烯(pp)层的密封剂层的md方向(纵向方向)的上屈服强度(n/mm2)及td方向(横向方向)的上屈服强度(n/mm2)之和可以为34.5n/mm2以上且39.9n/mm2以下。

6、一例示性实现例中，包括上述挤压(ec)层及聚丙烯(pp)层的密封剂层的md方向的上屈服强度(n/mm2)可大于td方向的上屈服强度(n/mm2)。

7、一例示性实现例中，在以220℃密封条件进行密封的情况下，按照以下方法测定的上述二次电池袋膜在md方向及td方向上的最大常温密封强度测定值可均为150n以上且205n以下。

8、[在以220℃密封条件进行密封的情况下测定最大常温密封强度的方法]

9、制备100mm×200mm的二次电池袋膜，将其对折密封后，沿着密封方向的垂直方向将其裁剪成宽度尺寸为15mm的试片；

10、在密封条(seal bar)宽度200mm×密封(seal)厚度10mm，2.0秒、0.2mpa、温度为220℃的密封条件下，执行密封；

11、在常温条件下，利用密封强度测试仪分别测定试片的md方向及td方向的密封强度，其中，以10mpm试验速度、30mm夹持间隙(grip gap)的密封条件进行测定；

12、密封强度测定值中的最大值为最大密封强度。

13、一例示性实现例中，在以220℃密封条件进行密封的情况下，按照以下方法测定的上述二次电池袋膜在md方向及td方向中的至少一个方向上的最大高温密封强度测定值(在60℃的温度条件下放置3分钟后测定的密封强度的值)可以为115n以上且170n以下。

14、[在以220℃密封条件进行密封的情况下测定最大高温密封强度的方法]

15、制备100mm×200mm的二次电池袋膜，将其对折密封后，沿着密封方向的垂直方向将其裁剪成宽度尺寸为15mm的试片；

16、在密封条(seal bar)宽度200mm×密封(seal)厚度10mm，2.0秒、0.2mpa、温度为220℃的密封条件下，执行密封；

17、在60℃的温度条件下放置3分钟后，利用密封强度测试仪分别测定试片在md方向及td方向中的至少一个方向上的密封强度，其中，以10mpm试验速度、30mm夹持间隙(gripgap)的密封条件进行测定；

18、密封强度测定值中的最大值为最大密封强度。

19、一例示性实现例中，在以220℃密封条件进行密封的情况下，上述二次电池袋膜的最大密封强度的最大密封强度参数可以为1.1以上且1.8以下，上述最大密封强度如下：

20、[最大密封强度参数]

21、(常温md方向最大密封强度×常温td方向最大密封强度)/(高温md方向最大密封强度×高温td方向最大密封强度)。

22、一例示性实现例中，在以220℃密封条件进行密封的情况下，按照以下方法测定的上述二次电池袋膜的td方向的常温能量可以为2.0kn×mm～3.0kn×mm。

23、[在以220℃密封条件进行密封的情况下测定td方向的常温能量的方法]

24、制备100mm×200mm的二次电池袋膜，将其对折密封后，沿着密封方向的垂直方向将其裁剪成宽度尺寸为15mm的试片；

25、在密封条(seal bar)宽度200mm×密封(seal)厚度10mm，2.0秒、0.2mpa、温度为220℃的密封条件下，执行密封；

26、在td方向上拉动试片的情况下，利用密封强度测试仪在常温条件下测定密封强度的变化，其中，按照10mpm试验速度、30mm夹持间隙(grip gap)的测定条件进行测定；

27、当x轴为td方向上拉动密封部位的行程(距离)，y轴为密封强度时，将基于行程的密封强度变化曲线与表示行程的x轴之间的面积定义为常温能量，上述面积为基于行程的密封强度变化曲线的积分值，积分为行程在0mm至20mm范围内的积分。

28、一例示性实现例中，在以220℃密封条件进行密封的情况下，按照以下方法测定的上述二次电池袋膜的td方向的高温能量可以为1.5kn×mm～2.5kn×mm。

29、[在以220℃密封条件进行密封的情况下测定td方向的高温能量的方法]

30、制备100mm×200mm的二次电池袋膜，将其对折密封后，沿着密封方向的垂直方向将其裁剪成宽度尺寸为15mm的试片；

31、在密封条(seal bar)宽度200mm×密封(seal)厚度10mm，2.0秒、0.2mpa、温度为220℃的密封条件下，执行密封；

32、在60℃的温度下放置3分钟后测定的高温条件下，在td方向上拉动试片的情况下，利用密封强度测试仪测定密封强度的变化，其中，以10mpm试验速度、30mm夹持间隙(gripgap)的测定条件进行测定；

33、当x轴为td方向上拉动密封部位的行程(距离)，y轴为密封强度时，将基于行程的密封强度变化曲线与表示行程的x轴之间的面积定义为高温能量，上述面积为基于行程的密封强度变化曲线的积分值，积分为行程在0mm至20mm范围内的积分。

34、一例示性实现例中，在以220℃密封条件进行密封的情况下，按照以下方法测定的上述二次电池袋膜的td方向的常温能量与td方向的高温能量之差可以为0.4kn×mm～0.6kn×mm。

35、[在以220℃密封条件进行密封的情况下测定td方向的常温能量及td方向的高温能量的方法]

36、制备100mm×200mm的二次电池袋膜，将其对折密封后，沿着密封方向的垂直方向将其裁剪成宽度尺寸为15mm的试片；

37、在密封条(seal bar)宽度200mm×密封(seal)厚度10mm，2.0秒、0.2mpa、温度为220℃的密封条件下，执行密封；

38、在常温条件下或60℃的温度下放置3分钟后测定的高温条件下，在td方向上拉动试片的情况下，利用密封强度测试仪测定密封强度的变化，其中，以10mpm试验速度、30mm夹持间隙(grip gap)的测定条件进行测定；

39、当x轴为td方向上拉动密封部位的行程(距离)，y轴为密封强度时，将基于行程的密封强度变化曲线与表示行程的x轴之间的面积定义为常温能量或高温能量，上述面积为基于行程的密封强度变化曲线的积分值，积分为行程在0mm至20mm范围内的积分；

40、在常温条件下测定的能量为常温能量，在高温条件下测定的能量为高温能量。

41、一例示性实现例中，在以220℃密封条件进行密封的情况下，按照以下方法测定的上述二次电池袋膜的td方向的常温最大行程可以为15mm～25mm。

42、[在以220℃密封条件进行密封的情况下测定td方向的常温最大行程的方法]

43、制备100mm×200mm的二次电池袋膜，将其对折密封后，沿着密封方向的垂直方向将其裁剪成宽度尺寸为15mm的试片；

44、在密封条(seal bar)宽度200mm×密封(seal)厚度10mm，2.0秒、0.2mpa、温度为220℃的密封条件下，执行密封；

45、在td方向上拉动试片的情况下，利用密封强度测试仪在常温条件下测定密封强度的变化，其中，以10mpm试验速度、30mm夹持间隙(grip gap)的测定条件进行测定；

46、当x轴为td方向上拉动密封部位的行程(距离)，y轴为密封强度时，将密封强度曲线随着行程增加而增加的过程中密封强度值达到最大的行程(距离)评价为最大行程。

47、一例示性实现例中，在以220℃密封条件进行密封的情况下，按照以下方法测定的上述二次电池袋膜的td方向的高温最大行程可以为18mm～24mm。

48、[在以220℃密封条件进行密封的情况下测定td方向的高温最大行程的方法]

49、制备100mm×200mm的二次电池袋膜，将其对折密封后，沿着密封方向的垂直方向将其裁剪成宽度尺寸为15mm的试片；

50、在密封条(seal bar)宽度200mm×密封(seal)厚度10mm，2.0秒、0.2mpa、温度为220℃的密封条件下，执行密封；

51、在60℃的温度下放置3分钟后测定的高温条件下，在td方向上拉动试片的情况下，利用密封强度测试仪测定密封强度的变化，其中，以10mpm试验速度、30mm夹持间隙(gripgap)的测定条件进行测定；

52、当x轴为td方向上拉动密封部位的行程(距离)，y轴为密封强度时，将密封强度曲线随着行程增加而缓慢增加的过程中密封强度值达到最大的行程(距离)评价为最大行程。

53、并且，本发明的例示性实现例中，一种二次电池袋膜的制备方法，上述二次电池袋膜至少由外层、阻隔层、密封剂层依次层叠而成，上述密封剂层包括挤压(ec)层及聚丙烯(pp)层，上述挤压(ec)层以聚丙烯(pp)层为基准位于阻隔层侧，上述二次电池袋膜的制备方法包括如下步骤：在上述密封剂层中的聚丙烯(pp)层形成挤压(ec)层时，制备成聚丙烯(pp)层在密封剂层中的厚度比大于0.5来制备密封剂层，其中，包括上述挤压(ec)层及聚丙烯(pp)层的密封剂层的md方向的上屈服强度为17.50n/mm2～19.99n/mm2，优选为17.50n/mm2～19.80n/mm2，td方向的上屈服强度为17.00n/mm2～19.99n/mm2，优选为17.00n/mm2～19.50n/mm2，包括上述挤压(ec)层及聚丙烯(pp)层的上述密封剂层的玻璃化转变温度(tg)为-20℃～-10℃。

54、并且，本发明的例示性实现例提供一种通过前述的二次电池袋膜进行外包装的二次电池。

55、一例示性实现例中，上述二次电池可以用于电动汽车或储能装置。

56、并且，本发明的例示性实现例提供一种二次电池的制备方法，所述方法可包括通过前述的二次电池袋膜对二次电池进行外包装的步骤。

57、发明效果

58、本发明的例示性实现例的二次电池袋膜通过调节密封剂层的屈服强度、密封剂层中挤压(ec)层及聚丙烯(pp)层的厚度、密封剂层的玻璃化转变温度，使其在常温及高温条件下的密封强度优秀，而且，常温密封强度保持特性及高温密封强度保持特性优秀。

59、上述二次电池袋膜可用作要求稳定性，尤其要求高温稳定性的电动汽车或储能装置等中大型二次电池袋。