[发明专利]锂离子聚合物电池外膜用尼龙薄膜复合材料

说明书

技术领域

本发明涉及一种主要用于聚合物锂离子电池的复合尼龙材料。

背景技术

分子主链上含有重复酰胺基团-[NHCO]-的热塑性树脂总称的聚酰胺俗称尼龙(Nylon)，英文简称PA。PA是一种高结晶度聚合物，一拉伸马上会结晶，因此不能连续拉伸，在传统两步法生产线上加工必须添加特殊的助剂才能生产，且价格昂贵。由于尼龙薄膜是一种极易吸潮的产品，吸潮后将对外封聚合物锂离子电池包装造成不利影响，如表面的水膜导致复合强度不足、起泡等。虽然满足不同特殊要求，广泛用作金属，木材等传统材料代用品，作为各种结构材料的尼龙改性品种数量繁多，如增强尼龙，单体浇铸尼龙(MC尼龙)，反应注射成型(RIM)尼龙，芳香族尼龙，透明尼龙，高抗冲(超韧)尼龙，电镀尼龙，导电尼龙，阻燃尼龙，尼龙与其他聚合物共混物和合金等，包括尼龙中的主要品种尼龙PA6和尼龙PA66，PA11、A12、PA 610、PA612，PA1010、PA46、尼龙PA7、PA9、PA13，新品种PA6I、PA 9T、特殊尼龙MXD6(阻隔性树脂)等，但能够综合性满足聚合物锂离子电池外封包装共挤复合膜，干态、低温冲击性能和吸水性要求低的品种并不多。现有技术中比较适合聚合物锂离子电池的复合材料尼龙材料主要有：PA6、PA66、PA610、PA11、PA12、PA6。BOPA薄膜是以聚酰胺6(PA6)为原材料制成的。聚酰胺分子内含有极性酰胺基(-CO-NH-)，其中的-NH-基能和-C＝O基形成氢键，氢键的形成是聚酰胺具有较高结晶性的重要因素之一，但不是所有聚酰胺中的分子都能结晶，还有一部分非结晶性的聚酰胺存在，这部分非结晶性的聚酰胺分子链中的酰胺基可以与水分子配位，即具有吸水性。有人提出PA6分子中每2个酰胺基可以与3个水分子配位，其中1个水分子以强的氢键存在，另外2个水分子以松散的结合状态存在。水渗透到尼龙中使现存的键变弱，正是由于其分子结构的这些特点，聚酰胺6具有优异的力学性能、耐磨性和耐腐蚀性；具有自润滑性；耐高温、良好的氧气阻隔性、耐穿刺和耐撕裂性；但对于聚合物锂离子电池外封包装膜较为致命的缺点是吸水性强。吸水性一般在3％～4％之间。由于自身吸水性大，因此还存在干态和低温冲击强度低以及吸水后变形等缺陷。

现有技术为满足聚合物锂离子电池所用铝塑复合膜软包装材料外层的多层共挤复合，通常选用PET和尼龙BOPA/铝箔作为聚合物锂离子电池的外包装阻隔层，这种多层共挤复合通常将最近几年新开发出的许多阻隔性能优良阻隔材料，如MXD6特殊尼龙膜、镀氧化硅薄膜作为聚合物锂离子电池所用铝塑复合膜软包装材料外层的阻隔基材，但由于多层共挤复合的上述材料物理机械性能存在较大的差异性，往往难以满足聚合物锂离子电池外阻隔层的同步成型，使得在多层共挤复合过程中，各层材料流动性的不一致，导致在阻隔性上难度最大的冷冲压成型软包装材料的冷冲压成型深度、铝箔伸长率和冷冲压前后铝箔厚度变化之间的关系变的极为复杂，而达不到在多层共挤出的PP、PE或CPP以及铝箔的最外层尼龙PA或PET复合后，很难达到冷冲压成型性要求冷冲压深度为3-12mm或以上，冲压深度不足3mm就会产生分层、破裂、针孔漏光现象，失去形状保持性，并且找不到合适的解决方案。国内能够解决上述技术问题的厂家几乎微乎其微，无法满足聚合物锂离子电池所用铝塑复合膜软包装材料外层PET和尼龙BOPA最内层PP，CPP、PE的复合强度达到冲深值和冲深直角的要求，达不到尼龙/AL阻隔、冲深、绝缘作用的要求。导致大量投入的研发资金前功尽弃。