一种铝塑膜用耐高温CPP及其生产方法与流程

本发明涉及电池包装材料，特别是涉及一种铝塑膜用耐高温cpp及其生产方法。

背景技术：

1、锂离子电池软包装用铝塑膜是由基材(如bopa)、铝箔、密封层(如cpp)和胶黏剂组成的复合软包装材料。作为锂电池的包装材料，铝塑膜必须具备良好的热封性能、绝缘性、机械强度和延展性，还必须有对水分和氧气等的阻隔性，以及对电池内部的腐蚀性酸、碱、盐等有非常高的化学稳定性。作为铝塑膜的内层，cpp的根本核心要求就是起到密封和绝缘的作用。

2、在铝塑膜三层结构中，尼龙熔点在220℃左右，铝箔的耐温性达到600℃以上；而cpp两侧热封层和复合层为二元或三元无规共聚聚丙烯，熔点125～145℃，芯层为均聚聚丙烯或嵌段共聚聚丙烯，熔点155～165℃。在铝塑膜三层结构中，cpp的耐温性最低，为薄弱环节，影响铝塑膜整体的密封性能。

3、软包装电池破坏主要发生于电池的封口部位，因此封口位置在长期使用或储存过程中的热封强度是一个非常关键的参数。通过实验研究发现，热封强度极大地取决于热封温度；而且相对于低温热封，在电解液环境下，高温热封的铝塑膜封口强度有较高保持性；其次，铝塑膜和金属电极片在压力下热封时，作为铝塑膜内层的cpp如果没有耐高温的绝缘层存在，金属电极常常被热压到铝箔上，造成短路使电池报废；最后，在软包装锂电池应用领域，特别是动力电池，为了应对高倍率及高产热的场景，要求120℃下铝箔和cpp的热剥离强度尽量高。

4、目前，对于cpp的耐高温提升，尚未有有效改进的方案。如专利cn112918054a公开的通过在cpp的c层添加5～10质量份的氮化硅，提高cpp的耐热性，改善cpp遇到高温而形变的问题；如cn20872292u公开的在铝箔和绝缘层之间增设耐高温绝缘层，且其能够承受200℃的高温，避免铝箔外露和绝缘保护功能失效的风险，大大提高铝塑膜的绝缘性和安全性；如cn116254069a公开的在热封层和铝箔之间的粘结层，填充绝缘无机填充物，起到防止过熔、异物穿刺的作用。上述的现有技术均未真正涉及到高温热封和热剥离性能的改善。

5、鉴于此，本技术旨在提供一种铝塑膜用耐高温cpp及其生产方法，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，本发明提供一种铝塑膜用耐高温cpp及其生产方法，该cpp以聚丙烯为主体搭配高熔点功能树脂进行多层共挤流延，通过各层材料的聚丙烯熔点和高温树脂的选取和比例设计，辅助以相容剂和粘结层，以此共挤流延形成耐高温cpp薄膜，突破原有以聚丙烯纯料形成的耐温性能，在高温热封长期电解液浸泡、高充电倍率高产热的情境下使用，能够保持较高的热封强度和热剥离性能要求，优异的绝缘性并且不会产生应力发白，且该cpp通过多层共挤流延生产，制作简单，成本低廉，环境友好。

2、本发明采用的技术方案是：

3、一种铝塑膜用耐高温cpp，该cpp为由依次设置的热封层、第一粘结层、芯层、第二粘结层和复合层组成的五层结构；

4、其中，所述的热封层采用三元无规共聚聚丙烯、均聚聚丙烯(homo-pp)及开口爽滑母粒共混料制成；

5、其中，所述的芯层采用嵌段共聚聚丙烯(block-pp)、热塑性聚酯弹性体和马来酸酐改性苯乙烯弹性体共混料制成；

6、其中，所述的复合层采用高熔点二元无规共聚聚丙烯(rpp)和高熔指马来酸酐改性聚丙烯共混料制成；

7、其中，所述的第一粘结层和第二粘结层分别由单一马来酸酐改性聚丙烯(mah-g-pp)制成、或由含有马来酸酐改性聚丙烯多组分的粘结剂制成。

8、进一步地，该cpp的总厚度设为25um～80um，其中所述的热封层、第一粘结层、芯层、第二粘结层和复合层的层比设为1：0.5：3：0.5：1至1：0.5：6：0.5：1。

9、进一步地，所述的三元无规共聚聚丙烯的熔点大于128℃，熔指3～10g/10min(230℃/2.16kg)，熔指优选5～8g/10min；所选均聚聚丙烯(homo-pp)的熔点≥165℃，熔指7～10g/10min；所选开口爽滑母粒中，其所含芥酸酰胺分子量为9000～15000，含量400～800ppm，该混合料中，以高熔点三元无规pp为主体，再辅以均聚聚丙烯(homo-pp)进一步提升共混物的熔点，提高整个热封层的耐温性，适应在更高温度条件下热封，而热封温度升高的同时热封强度适度增强。

10、进一步地，其中，均聚聚丙烯(homo-pp)占比5％～25％，优选10％～20％，如进一步提高homo-pp比例会使热封层变硬，在冲深时应力发白和破裂；爽滑母粒占比为4％～6％；

11、进一步地，所述的嵌段共聚聚丙烯(block-pp)的熔指2～5g/10min，熔点160～167℃；所述的热塑性聚酯弹性体为含有聚酯硬段或聚醚硬段的嵌段共聚物，其熔指5～15g/10min，(230℃/2.16kg)，熔指优选为8～12g/10min，邵氏硬度≤45d，要求其熔点≥190℃，较高的熔点使得cpp在热封时芯层参与热封过程少，cpp保有率高，有效起到绝缘作用；马来酸酐改性苯乙烯弹性体接枝率在0.5％～2％，苯乙烯含量65％～85％，熔指5～15g/10min(200℃/2.16kg)，邵氏硬度在40～80a，同样地，该层所使用的混合料以高熔点block-pp为主辅以耐高温热塑性聚酯弹性体，极大提高芯层的耐温性能，而马来酸酐改性苯乙烯弹性体的添加，一方面作为相容剂，将另外block-pp和热塑性聚酯弹性体结合在一起，另外一方面作为弹性体对共混物进行增韧，避免在铝塑膜冲深时cpp应力发白。

12、进一步地，该cpp芯层所使用的共混物中热塑性聚酯弹性体占比15％～45％,优选25％～35％，占比太低则耐温性能提高不明显，占比太高则共混物加工困难，膜面出现波浪纹，无法通过相容剂改善；马来酸酐改性苯乙烯弹性体占比10％～20％。

13、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℃，熔指5～10g/10min(230℃/2.16kg)；高熔指马来酸酐改性聚丙烯熔指在80～200g/10min(190℃/2.16kg)，优选120～150g/10min，其自身的极性和良好的流动性起到活化作用，提高复合层的热剥离性能。

14、进一步地，共混物中马来酸酐改性聚丙烯占比20％～70％，生产干法cpp时取低比例，生产热法cpp时取高比例；占比过低则热剥离性提升不足，占比过高则由于流动性过强无法流延成膜。

15、进一步地，所述的马来酸酐改性聚丙烯接枝率1％～2％，熔点≥145℃，熔指2～15g/10min(230℃/2.16kg)，优选5～12g/10min；第一粘结层和第二粘结层可以分别为单一mah-g-pp，也可以为含有mah-g-pp多组分的组合粘结剂制成；两层粘结层可以由同一挤出机或两台挤出机经过分配挤出。

16、基于同一发明构思，本技术还提供一种上述的铝塑膜用耐高温cpp的制备方法，包括如下制备步骤：

17、s1.按照重量配比分别共混制备热封层、第一粘结层、芯层、第二粘结层和复合层的原料；

18、s2.将热封层、第一粘结层、芯层、第二粘结层和复合层的原料投入五层共挤流延机对应的挤出机中，设定五层厚度比例以及挤出机温度后，通过共挤流延工艺制成薄膜，之后采用电晕机进行电晕处理，即得铝塑膜用耐高温cpp。

19、本发明的有益效果如下：

20、1、本发明提供的铝塑膜用耐高温cpp，该cpp为由依次设置的热封层、第一粘结层、芯层、第二粘结层和复合层组成的五层结构；该cpp以聚丙烯为主体搭配高熔点功能树脂进行多层共挤流延，通过各层材料的聚丙烯熔点和高温树脂的选取和比例设计，辅助以相容剂和粘结层，以此共挤流延形成耐高温cpp薄膜，突破原有以聚丙烯纯料形成的耐温性能，在高温热封长期电解液浸泡、高充电倍率高产热的情境下使用，能够保持较高的热封强度和热剥离性能要求，优异的绝缘性并且不会产生应力发白，本发明提供的耐高温cpp具备更高的热封强度、密封性能能、热剥离性能和绝缘性能，适应动力汽车电池等高倍率高发热的应用；

21、2、本发明提供的生产方法，通过多层共挤流延生产，制作简单，成本低廉，环境友好。