鋁塑膜是軟包電池核心材料,，對于電池輕量化起著關(guān)鍵作用,。相較于鋼殼、鋁殼或塑料殼等包裝材料,，鋁塑膜具有質(zhì)量輕,、厚度薄,、外形設(shè)計靈活等優(yōu)勢,，正在逐漸成為市場主流,。2016年我國鋰電池鋁塑膜的需求量達(dá)到9500 萬平，同比增長高達(dá)44%,。 q/ B+ @# m5 T) x [9 S Z
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| 鋁塑膜基本介紹
5 C4 f/ b$ v. m9 V c鋁塑膜的特點和優(yōu)勢
5 j6 t! {* r& X- W) _1 k鋁塑復(fù)合膜是由外層尼龍層（ON 層）,、中間鋁箔層（AL 層）、內(nèi)層熱封層（CPP 或PP）構(gòu)成的復(fù)合材料,，層與層之間通過膠黏劑進(jìn)行壓合粘結(jié),。6 j& d: p4 }& C2 c& ?: W, b4 R
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相較于鋼殼、鋁殼或塑料殼等包裝材料,，鋁塑膜具備質(zhì)量輕,、厚度薄、外形設(shè)計靈活等優(yōu)勢,，在3C消費電子,、動力電池、儲能等許多領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用,。
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" S; e! ]; {0 R鋁塑膜應(yīng)用場景 ' a" M% E q! [' T: |" I! R4 ~
鋁塑膜是軟包裝鋰電池電芯封裝的關(guān)鍵材料,，單片電池組裝后用鋁塑膜密封形成電池。 + A M; h | F( D; y
由于軟包鋰電池節(jié)省了系統(tǒng)的體積和重量,，比容量相較于其他類型電池更高,，且具備安全性能好、內(nèi)阻小,、外形設(shè)計靈活等優(yōu)點,，許多車企開始采用軟包電池技術(shù)路線，比如暢銷車型leaf和volt,，2016年leaf以48777量的銷售排名全球電動車銷量第一,。
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% |7 k; a+ F8 p鋁塑膜與軟包電池示意圖
. m2 D, n, z& p, U" ~由于電池內(nèi)部有電解液的存在，要求軟包材料能夠抵擋有機(jī)溶劑的溶脹,、溶解和吸收，同時還要求保證氧氣和水分的嚴(yán)格阻隔,。+ l5 g, C* q* V& E, r9 G
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因此,，鋁塑膜材料的設(shè)計、制造及應(yīng)用技術(shù)都和普通的復(fù)合包裝材料有質(zhì)的差別,，其技術(shù)難度超過隔膜,、正極、負(fù)極,、電解液,，鋁塑膜也是鋰離子電池材料領(lǐng)域技術(shù)難度較高的環(huán)節(jié),，綜合毛利率可以達(dá)到40%以上。* P5 i: a! B- g# S% l5 z" O6 ] o
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鋁塑膜能力要求
# n/ y5 p* d) ~鋁塑膜的結(jié)構(gòu) / K; }! `' F3 R- n2 q }0 w; Q. U" u
軟包鋰電池有兩大技術(shù)方向,，一是滿足小型化和輕薄化需求,，主要滿足消費類電子產(chǎn)品需求，這就要求鋁塑膜在保證水,、氧阻隔性同時向輕薄,、柔韌性發(fā)展；二是滿足高密度大容量和大充放電倍率的需求,，主要應(yīng)用與動力電池和儲能領(lǐng)域,，要求鋁塑膜具有更高機(jī)械輕度、更高阻隔性和長期使用壽命,。
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因此目前市場上常規(guī)鋁塑膜的厚度一般分為88μm,、113μm、153μm 三檔,，其中86μm 和113μm 兩檔用于消費類電子產(chǎn)品,，153μm用于新能源車動力鋰電池和工業(yè)儲能領(lǐng)域。
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鋁塑膜分類
; _& c. v4 s, Y( w0 v7 k* r' P從鋁塑膜的結(jié)構(gòu)來看,，主要分為表層尼龍層（ON層）,、中間鋁箱層（AL層），以及內(nèi)層熱封層（CPP或PP）,，為滿足鋰電池的需求,，各層對材料和技術(shù)都有很高的要求。
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鋁塑膜結(jié)構(gòu) + {7 k3 J. _$ ?( O- F
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不同制備方法鋁塑膜結(jié)構(gòu)區(qū)分
9 Q6 u7 u- `1 b1 Y8 |7 n" J% @5 J* `表層尼龍層
8 C5 ]* Q4 ]2 m2 N7 B0 J5 ]( E作用：主要是保護(hù)中間層鋁箔層不受劃傷,，并且在加工過程中能夠連續(xù)操作而不破壞外觀,，以及在電池的使用過程中防止由于跌落等對電池造成的沖擊震蕩等來進(jìn)行保護(hù)內(nèi)部。3 v" J: F$ _+ A a8 z
. @0 R4 u7 V" j2 c' e要求：對外層材料的最主要要求就是抗沖擊性能好,、耐穿刺性能好,、耐熱及絕緣性能，耐摩擦性能好,。% Z- m1 ^8 l# h2 r) y; v) V3 r8 I
$ v2 K! x# {- K5 C8 D) C; Y4 N5 \厚度：尼龍層的優(yōu)選厚度為12～40μm,。
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中間鋁箔層
~; o* c4 z4 `/ z) ~* {% w0 x作用：鋁箔層的主要作用是防止水分的侵入，金屬Al在室溫下會與空氣中的氧反應(yīng)生成氧化膜,，阻止水汽滲入從而保護(hù)電芯內(nèi)部,。同時鋁箔層在鋁塑膜成型的時候還提供了沖坑的塑性。
- x2 c1 d* S# D1 K) [7 H w要求：材料一般使用純鋁類或鋁-鐵類合金的0材（軟質(zhì)材）,。
1 P H/ c. g$ Q# a$ C厚度：鋁箔芯層的厚度一般30～50μm,。 x: ~1 R% K9 H5 x8 ^) g
內(nèi)層CPP 層
3 p/ F% `7 Z6 l; I$ a作用：軟包電池失效的主要因素是電芯脹氣和漏液，而電芯脹氣的主要原因是由極耳與聚丙烯薄膜（CPP）粘合不良引起的,。
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要求：CPP材料必須與金屬Ni,、Al及極耳膠塊有良好的熱封粘貼性,，具有耐電解液、絕緣性和耐戳穿性能,，能防止電極與鋰離子電池軟包裝材料之間的短路,，同時要求與其鋁箔層間的復(fù)合強(qiáng)度高。! G6 ^7 p" c0 h$ [1 b7 T
5 o( I7 A7 V! f厚度： CPP 層一般是20～100μm的厚度,。
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層間膠粘劑 4 G" |1 [. {0 D/ Q
要求：膠粘劑特別是層與層之間的膠層,，需要有較強(qiáng)的耐電解液性能、耐溫?zé)崂匣阅芎洼^強(qiáng)的粘接性能,，同時膠粘劑層不能與電解液發(fā)生化學(xué)反應(yīng),。: t/ f8 F" z8 S. N$ D$ K
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鋁塑膜的制備方法0 P# n9 I1 w- R8 F; t
1 P+ O3 g) V, L8 g- M鋁塑膜的制備主要有干法和熱法兩種。干法制備在AL和CPP之間用接著劑粘結(jié)后,，直接壓合而成,。而熱法在AL層和CPP層之間用MPP接著，然后再緩慢升溫升壓的條件熱合成,，制作過程較長,。0 D. Y' p& N; R# [( |! I
+ k, a* I9 S1 I2 q \$ V. W, P干法和熱法工藝區(qū)別
- O/ o' _2 c, V干法應(yīng)用廣泛，昭和ALF產(chǎn)量95%為干法,，主要應(yīng)用于手機(jī)電池,、MP3、MP4 等高能量重度的電池上,。另外還大量應(yīng)用在電動車,、航模等大倍率、高容量動力電池上,；熱法只可應(yīng)用在對容量要求不高的電池上,。3 e' N3 _. s8 o8 P
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干法和熱法工藝對比 3 ]$ q. }( f. [# |+ M! {
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發(fā)表于 2017-8-4 21:14:04
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