萬玲玉 卞沛文

摘 要：聚合物鋰電池作為儲能技術(shù)研究的熱點(diǎn)，其軟包裝材料鋁塑膜越來越得到人們的關(guān)注。鋁塑膜是由鋁箔、聚烯烴膜和粘合劑（包括粘接性樹脂）組成的復(fù)合軟包裝材料。作為鋰電池的外殼，它必須對空氣中的水氧和電池內(nèi)部的腐蝕性酸、堿、鹽以及有機(jī)溶劑等具有非常高的穩(wěn)定性，它的設(shè)計、制造及應(yīng)用加工技術(shù)是聚合物鋰電池行業(yè)要解決的主要技術(shù)難題之一。一款高質(zhì)量的鋁塑膜必須具備以下特性：1）良好的熱封性能；2）不與電解液起反應(yīng)；3）高的柔韌性、機(jī)械強(qiáng)度及延展性；4）內(nèi)外表面均具有高的絕緣性。鋁塑膜性能的好壞對鋰電池的壽命有非常大的影響，因此針對其性能優(yōu)劣的評價方法變得尤為重要。

關(guān)鍵詞：鋁塑膜；熱封；腐蝕；阻隔

軟包電池中，鋁塑膜的主要作用是外殼，因電池的正負(fù)極材料及電解液在充放電過程中極易與水和氧反應(yīng)，破壞電池內(nèi)部結(jié)構(gòu)，所以單體電池需要保持在一個完全封閉的系統(tǒng)中。作為鋰電池的外殼，鋁塑膜在其中起著至關(guān)重要的作用。為了全面了解鋰電池鋁塑膜的各項性能，建立鋁塑膜的性能評價標(biāo)準(zhǔn)，篩選出性價比良好的鋁塑膜產(chǎn)品，需對鋁塑膜的性能評價方法進(jìn)行全面的探索。

1 測試方法

1.1 外觀

目測鋁塑膜表面是否有坑點(diǎn)、劃痕等，各復(fù)合層間是否有雜物、氣泡等。使用千分尺取不少于10個點(diǎn)測量鋁塑膜的厚度和寬度，并判斷其均勻性。

1.2 熱封強(qiáng)度

熱封強(qiáng)度（內(nèi)表層與內(nèi)表層粘結(jié)強(qiáng)度/剝離強(qiáng)度，內(nèi)表層與極耳膠粘結(jié)強(qiáng)度/剝離強(qiáng)度）：在一定的溫度、時間、壓力的封裝條件下，將兩片鋁塑膜或與極耳粘合，取一定寬度封口裁切成條，使用拉力測試設(shè)備測試剝離強(qiáng)度。觀察剝離后的鋁塑膜內(nèi)表層是否呈均勻乳白色，要求 Al 層與內(nèi)表層不分層。軟包裝材料的熱封工藝參數(shù)主要有熱封時間、熱封壓力和熱封溫度，一般情況下，新的包裝材料的應(yīng)用都需要重新調(diào)整這3個參數(shù)，使熱封效果達(dá)到最佳。在熱封強(qiáng)度能達(dá)到要求的基礎(chǔ)上，考慮到熱輻射和熱傳導(dǎo)對電池性能的影響，熱封時間越短越好，熱封溫度越低越好。

1.3 沖深能力

沖深能力：將鋁塑膜用良好的成型模具沖深，在一定取值范圍內(nèi)調(diào)整成型深度，直至鋁塑膜邊角出現(xiàn)破裂，記錄出現(xiàn)破裂前的深度最大值。

1.4 耐電解液腐蝕性能

鋁塑膜中與電解液接觸的是內(nèi)層的PP層以及周邊的熱封口，這些地方必須具備良好的耐電解液腐蝕性能。將成型后的鋁塑膜先封焊兩邊，不加極耳和電芯，注入一定量的電解液，在一定溫度條件下烘烤一定的時間后進(jìn)行觀察。觀察封焊成型后鋁塑膜是否有腐蝕、漏液、膨脹、分層現(xiàn)象。PP層的耐電解液性能可以用泡完電解液后測試剝離力來評測。檢測電解液浸泡過后的熱封強(qiáng)度：將經(jīng)過電解液浸泡后的鋁塑膜焊接處裁剪成一定寬度的樣品，進(jìn)行熱封強(qiáng)度的測試。

1.5 阻隔性能

鋰電池的電解液極易與水氧發(fā)生反應(yīng)，降低電化學(xué)活性。鋁塑膜具有良好的阻隔性能可以很好的延長電池的循環(huán)壽命。將封裝袋置于水浴或高溫高濕環(huán)境中，一段時間后取出，觀察鋁塑膜是否異常，且通過稱重或水分測試判斷其吸水量，表征鋁塑膜的阻隔性能。

2 測試結(jié)果分析

2.1 鋁塑膜材料的外觀

作為鋰離子電池的密封外殼，鋁塑膜必須滿足表面無坑點(diǎn)、劃痕等，各復(fù)合層間不能有雜物、氣泡等。厚度必須要符合相應(yīng)的規(guī)格要求且各處均勻，寬度符合工藝要求。

2.2 熱封強(qiáng)度分析

影響鋁塑膜的密封性能除了鋁塑膜本身的質(zhì)量需要過關(guān)外，其周邊封口的密封效果必須滿足要求。經(jīng)過對熱封時間、熱封壓力和熱封溫度的實(shí)驗(yàn)探索，可以知道鋁塑膜密封后剝離有四種狀態(tài)，如圖1從左至右依次所示。

從圖中可以看出第二種狀態(tài)是最佳的熱封狀態(tài)。狀態(tài)一為未封合，狀態(tài)三與狀態(tài)四為過封，鋁塑膜內(nèi)層PP已經(jīng)完全溶解與中間的鋁層脫離，其中狀態(tài)四的鋁層已經(jīng)被熱壓變形。

2.3 沖深能力分析

鋁塑膜的沖深后必須滿足以下條件：沖坑的四個邊角最薄處不小于原來50%的厚度、內(nèi)層PP層厚度為60～65微米。否則會造成電池成型后有漏點(diǎn)，嚴(yán)重影響電池性能。

2.4 耐電解液性能分析

放置一定時間的注完液的電池，觀察鋁塑膜封裝袋的外觀，必須滿足四種鋁塑膜外觀平整，無任何電解液泄漏。

將其拆開倒出電解液并清洗干凈進(jìn)行熱封強(qiáng)度的測試必須滿足2.2（熱封強(qiáng)度分析）中的強(qiáng)度分析，且內(nèi)層PP上無任何污點(diǎn)和破損。

2.5 阻隔性能

鋰離子電池在使用的過程中是完全暴露在空氣中的，要求鋁塑膜具有良好的阻隔性能，以防水氧進(jìn)入電池與內(nèi)部的電池材料反應(yīng)，影響電池性能。

因此通過將鋁塑膜置于水浴環(huán)境中，判斷其吸水量以表征其對水氧的阻隔性能。

3 結(jié)論

作為鋰離子電池的密封“保護(hù)傘”，鋁塑膜必須達(dá)到一定的性能要求才能保證鋰離子電池在長期的充放電循環(huán)中保持性能不衰減。

合理的測試分析方法可以使我們更好的篩選出市場上紛雜的鋁塑膜產(chǎn)品，選出更適用于不同鋰電池的鋁塑膜。

作者簡介：萬玲玉（1988-），女，漢族，安徽六安人，碩士，中級職稱，研究方向：儲能。