一种固态电池用CPP薄膜及其制备方法与流程

本发明涉及电池包装材料，特别是涉及一种固态电池用cpp薄膜及其制备方法。

背景技术：

1、固态电池与传统的锂离子电池技术相比，能量密度更高，充电更快，运行更安全。特别是固态电池在大电流下工作不会因出现锂枝晶而刺破隔膜导致短路，不会在高温下发生副反应，不会因产生气体而发生燃烧，因此，安全性被认为是固态电池发展的根本驱动力之一。固态锂电池去掉了pe/pp隔膜等柔性膜，整体硬脆且缺乏弹性。若采用金属硬质外壳封装方式，在入壳工序制程中，或是充放电时极组体积涨缩，又或是使用环境中发生振动和撞击时，硬壳与固态极组之间容易挤压、碰撞而导致极组碎裂，所以固态电池厂商几乎无一例外均采用了铝塑膜软包的形式，固态电池对软包装铝塑膜特别是铝塑膜cpp来说意味着更高的冲深，数据表明固态电池对于铝塑膜cpp冲深的要求为≥12mm。

2、目前市面上的干法铝塑膜用的cpp薄膜，使用均聚聚丙烯、二元共聚聚丙烯、三元共聚聚丙烯的组合，并采用三层共挤流延进行生产，其中以高熔点均聚聚丙烯或二元嵌段共聚聚丙烯放中间层，两侧用二元无规共聚聚丙烯和三元无规共聚聚丙烯为热封层和复合层，各层特别是中间层辅以少量乙烯-丙烯弹性体，来改善应力发白。这样设计和生产出的干法cpp，冲深性能只能达到7～8mm左右，难以满足固态电池的冲深性能需要。

3、目前市场对固态电池用铝塑膜及其cpp的研究非常少，且都是通过铝塑膜结构调整或改进提高某方面性能，未涉及到对铝塑膜特别是cpp层的冲深性能提升，如文献cn109263220a在常规铝塑膜中增加四层非极性锚固层(等离子物理锚固层)以提高铝塑膜抗穿刺性能，满足固态电池需要；文献cn209224629u在三层铝塑膜结构上增加氟塑料薄膜层、聚偏二氯乙烯薄膜层、镀铝乙烯-乙烯醇共聚拉伸薄膜，以期提高耐候性、耐老化、耐化学品性等而达到固态电池使用；文献cn216213735u通过在铝塑膜上增设集流机构、耐高温机构和散热机构，提供一种具有耐高温功能的固态电池用铝塑膜。

4、鉴于此，本技术旨在提供一种固态电池用cpp薄膜及其制备方法，以更好地解决上述技术问题。

技术实现思路

1、为解决上述问题，本发明提供一种固态电池用cpp薄膜及其制备方法，其以聚丙烯树脂和功能性弹性体共混搭配进行共挤流延，通过各层材料的聚丙烯和功能弹性体的选取和比例控制，以此共挤流延形成的薄膜，在固态电池的包装中，能够适应高冲深要求，并且不会产生应力发白，同时具备较好的热封性能和耐电解液性能。

2、本发明采用的技术方案是：

3、一种固态电池用cpp薄膜，该cpp薄膜为由电晕层、中间层和热封层组成的三层结构；

4、其中，所述的电晕层采用低熔点二元无规共聚聚丙烯和聚丁烯类弹性体共混料制成；

5、其中，所述的中间层采用低熔指嵌段聚丙烯和苯乙烯类弹性体共混料制成；

6、其中，所述的热封层采用高熔点二元无规共聚聚丙烯、聚丁烯弹类性和爽滑开口剂共混料制成。

7、进一步地，该cpp薄膜的总厚度设为35～80um，其中所述电晕层、所述中间层和所述热封层的层比设为1：3：1至1：6：1；由中间层作为主体支撑层的cpp整体拉伸强度≥30mpa，断裂伸长率≥900％，热封层表面摩擦系数≤0.15。

8、进一步地，所述的低熔点二元无规共聚聚丙烯的熔点范围125℃～135℃，乙烯含量3％～6％，熔指5～10g/10min(230℃/2.16kg)；所述的聚丁烯类弹性体的密度小于0.9g/cm3，邵氏硬度55～65a，熔指1～12g/10min(230℃/2.16kg)。

9、进一步地，所述的低熔点二元无规共聚聚丙烯和聚丁烯类弹性体共混料中，所述的低熔点二元无规共聚聚丙烯的重量占比为60％～85％，优选70％～80％，聚丁烯类弹性体比例过低，则cpp在高冲深过程中电晕层发白；聚丁烯类弹性体比例过高，电晕层机械强度不够，在冲深过程中易破裂。

10、具体地，聚丁烯类弹性体能显著提升共混体系韧性，由于乙烯耐化学性较差，若采用乙烯-丙烯弹性体增韧，乙烯含量难以控制，复合层长期使用会分层，而聚丁烯类弹性体则没有此问题。

11、进一步地，所述的低熔指嵌段聚丙烯的熔指为1～3g/10min(230℃/2.16kg)，熔点为160℃～170℃；所述的苯乙烯类弹性体为经过氢化改性的苯乙烯弹性体，所述的苯乙烯类弹性体的熔指为1～30g/10min，拉伸强度大于30mpa，苯乙烯弹性体较之于聚烯烃弹性体能极大程度提升cpp的冲击韧性。

12、所选聚丁烯类弹性体密度小于0.9g/cm3，邵氏硬度55～65a，熔指1～12g/10min(230℃/2.16kg)。

13、进一步地，所述的低熔指嵌段聚丙烯和苯乙烯类弹性体共混料中，所述的低熔指嵌段聚丙烯的重量占比为15％～45％，优选25％～35％。苯乙烯弹性体占比偏低，所制得cpp韧性不够，在高冲深条件下易开裂和应力发白；占比偏高，cpp在冲深过程中永久变形率低，冲深完毕后会由于cpp高的弹性回复率造成铝塑膜严重向cpp层卷曲，从而影响电池制作的后序制程。

14、进一步地，所述的高熔点二元无规共聚聚丙烯的熔点范围为145℃～155℃，乙烯含量3％以内，熔指5～10g/10min(230℃/2.16kg)。

15、进一步地，所述的高熔点二元无规共聚聚丙烯、聚丁烯弹类性和爽滑开口剂共混料中，所述的高熔点二元无规共聚聚丙烯的重量占比为70％～85％，优选75％～80％，所述的爽滑开口剂的重量占比不超过10％，高熔点二元无规共聚聚丙烯的高熔点保证了热封层在高温热封条件下优异的热封强度，但占比过高，热封层韧性不足，在高冲深条件下易开裂发白，而聚丁烯弹性体占比过高，则因共混物丁烯含量过高，降低热封强度。

16、进一步地，所述的苯乙烯类弹性体为sebs、sibs、seps和seeps中的任一种；所述的爽滑开口剂为超高分子聚乙烯粉。

17、具体地，该cpp薄膜的热封层的爽滑开口剂为爽滑母粒，以超高分子聚乙烯超细粉末uhmw-pe作为爽滑剂，以高熔点二元无规共聚聚丙烯作为载体。该爽滑母粒具备耐高温爽滑性能，补偿冲深性能，在铝塑膜高温复合(80℃/30s)以及存储过程中(55℃/2天)，爽滑剂不迁移，无需对铝塑膜出厂前二次涂敷爽滑剂。

18、基于同一发明构思，本技术还提供一种上述的固态电池用cpp薄膜的制备方法，包括如下制备步骤：

19、s1.共混制备电晕层、中间层和热封层的原料；

20、s2.将电晕层、中间层和热封层的原料投入三层共挤流延机对应的三台挤出机中，设定三层厚度比例后，通过共挤流延工艺制成cpp薄膜。

21、本发明的有益效果如下：

22、1、本发明提供的固态电池用cpp薄膜，该cpp薄膜为由电晕层、中间层和热封层组成的三层结构；其中，所述的电晕层采用低熔点二元无规共聚聚丙烯和聚丁烯类弹性体共混料制成；其中，所述的中间层采用低熔指嵌段聚丙烯和苯乙烯类弹性体共混料制成；其中，所述的热封层采用高熔点二元无规共聚聚丙烯、聚丁烯弹类性和爽滑开口剂共混料制成，通过各层添加针对性弹性体和添加比例的选择，以及热封层爽滑材料的设计，显著提升cpp的拉伸性能以及持久爽滑性能，有效克服铝塑膜在冲深过程发白、开裂、断裂和摩擦起粉，以及铝塑膜存储过程中爽滑性能的不稳定和失效，无需二次涂布爽滑剂，且具备优异的热封性能，以及耐电解液性能；

23、2、本发明提供的制备方法，工艺流程简单，制备容易，满足大批量生产制造需求。