鋁塑膜是軟包電池核心材料，對(duì)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(jì)靈活等優(yōu)勢(shì)，正在逐漸成為市場(chǎng)主流。2016年我國(guó)鋰電池鋁塑膜的需求量達(dá)到9500 萬(wàn)平，同比增長(zhǎng)高達(dá)44%。
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| 鋁塑膜基本介紹
, h; w: v7 F, v2 v2 k* m" a鋁塑膜的特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)
L5 q- k! ~) J/ f9 N5 o, T& j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(guò)膠黏劑進(jìn)行壓合粘結(jié)。
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5 }) z+ `: w6 A( R3 n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(jì)靈活等優(yōu)勢(shì)，在3C消費(fèi)電子、動(dòng)力電池、儲(chǔ)能等許多領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。
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0 }8 k8 z3 T6 q* h鋁塑膜應(yīng)用場(chǎng)景 - _, v7 ~2 D4 |& u, l x! N
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。
& j6 l) ?* n. \0 s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(lèi)型電池更高，且具備安全性能好、內(nèi)阻小、外形設(shè)計(jì)靈活等優(yōu)點(diǎn)，許多車(chē)企開(kāi)始采用軟包電池技術(shù)路線(xiàn)，比如暢銷(xiāo)車(chē)型leaf和volt，2016年leaf以48777量的銷(xiāo)售排名全球電動(dòng)車(chē)銷(xiāo)量第一。
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5 ^/ r d: K) P }鋁塑膜與軟包電池示意圖
" I6 j2 q W; G, X; H3 ^7 H/ B0 g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(shí)還要求保證氧氣和水分的嚴(yán)格阻隔。; {3 `- g+ u, e2 @
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因此，鋁塑膜材料的設(shè)計(jì)、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(guò)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。. q6 L- D- F. p+ F+ f
- Y, Z$ J) n( j鋁塑膜能力要求
/ r# o7 _5 f1 t' v鋁塑膜的結(jié)構(gòu) % }: {0 b: A8 {8 Z& G+ P7 V' o0 n
軟包鋰電池有兩大技術(shù)方向，一是滿(mǎn)足小型化和輕薄化需求，主要滿(mǎn)足消費(fèi)類(lèi)電子產(chǎn)品需求，這就要求鋁塑膜在保證水、氧阻隔性同時(shí)向輕薄、柔韌性發(fā)展；二是滿(mǎn)足高密度大容量和大充放電倍率的需求，主要應(yīng)用與動(dòng)力電池和儲(chǔ)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(zhǎng)期使用壽命。 E* ~$ ~9 D4 Z8 L$ _2 O
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因此目前市場(chǎng)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(fèi)類(lèi)電子產(chǎn)品，153μm用于新能源車(chē)動(dòng)力鋰電池和工業(yè)儲(chǔ)能領(lǐng)域。
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鋁塑膜分類(lèi)
# N, H0 p) t0 D& r& p! y8 z從鋁塑膜的結(jié)構(gòu)來(lái)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(mǎn)足鋰電池的需求，各層對(duì)材料和技術(shù)都有很高的要求。) p$ c) z! [, J) _6 b
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鋁塑膜結(jié)構(gòu) + W" Y, I, R+ A: p5 ^$ S
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不同制備方法鋁塑膜結(jié)構(gòu)區(qū)分 . M" K6 o3 I; L* }- I# K; p
表層尼龍層
- v' \2 b" `% A作用：主要是保護(hù)中間層鋁箔層不受劃傷，并且在加工過(guò)程中能夠連續(xù)操作而不破壞外觀，以及在電池的使用過(guò)程中防止由于跌落等對(duì)電池造成的沖擊震蕩等來(lái)進(jìn)行保護(hù)內(nèi)部。 k# J- ]% F: E! Y- B
. [( v" ^- X/ J3 ]要求：對(duì)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。
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厚度：尼龍層的優(yōu)選厚度為12～40μm。
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# D# U: w) R$ k4 \* J中間鋁箔層
2 b; p% X \8 H: q( A$ V& G! v! t! O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(huì)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(shí)鋁箔層在鋁塑膜成型的時(shí)候還提供了沖坑的塑性。
' t+ k' \' n3 g B2 n3 U要求：材料一般使用純鋁類(lèi)或鋁-鐵類(lèi)合金的0材（軟質(zhì)材）。 ) I# ~0 A0 C/ ^+ L6 {
厚度：鋁箔芯層的厚度一般30～50μm。
; ^/ f" S$ |, z0 q) S; ~+ s內(nèi)層CPP 層 & v0 x$ A' K& _: s% F. b
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。& r5 D: T* Y* @! ^1 I' W
+ L* V3 W8 F" r* ^/ @8 s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(shí)要求與其鋁箔層間的復(fù)合強(qiáng)度高。9 H0 F$ X* P' R6 O! [
9 `/ k% U+ Y" |- T: E3 E厚度： CPP 層一般是20～100μm的厚度。
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0 d# x5 x) Q7 _, z層間膠粘劑
+ f5 X8 ~' z- v5 X4 m0 t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(shí)膠粘劑層不能與電解液發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。; d, S, |1 Y3 Q; c0 _+ ?
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鋁塑膜的制備方法# m4 N4 \& h. @8 u2 o' j
5 `8 x( Q0 Q3 X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(guò)程較長(zhǎng)。
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干法和熱法工藝區(qū)別
4 k# L2 z. B! ~3 R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(dòng)車(chē)、航模等大倍率、高容量動(dòng)力電池上；熱法只可應(yīng)用在對(duì)容量要求不高的電池上。
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干法和熱法工藝對(duì)比 0 Y/ f4 o1 p1 q2 E/ F m
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發(fā)表于 2017-8-4 21:14:04
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