[发明专利]一种具有优异耐酸腐蚀性能的铝塑复合膜及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及电池外壳用包装材料，具体涉及一种具有优异耐酸腐蚀性能的铝塑复合膜及其制备方法。

背景技术

锂离子二次电池被广泛用于笔记本电脑、摄像机、便携电话、电动汽车等的电源。作为该锂离子二次电池，利用外壳保卫电池本体周围的结构，称为外壳用包装材料。锂离子软包电池需要用铝塑复合膜对其进行热封包装，包装对其来说是一个不可或缺的重要组成部分，锂电池不能脱离包装而独立存在，包装的使用寿命与锂电池的使用寿命具有相同的寿命周期。

钢壳或铝壳等硬盒封装的锂电池在化成(指对新生产的电池初次充电过程，是对电池材料激活活性)和后续使用过程中均会释放气体，如未能及时排气将会影响电池的电化学性能，当内部气压增大到一定值会导致电池爆炸。目前已有将由拉伸聚酰胺层、铝箔层、热塑性树脂层按顺序粘合一体化而成的包装材料，俗称铝塑复合膜。采用铝塑复合膜作为封装材料的软包装锂电池，可以利用铝塑复合膜这种柔性材料膨胀释放压力，从而防止电池爆炸，增加使用安全性。

锂电池内含有作为离子传输载体的电解液，一般是由碳酸酯类有机溶剂和六氟磷酸锂盐组成。六氟磷酸锂易吸潮，产生氢氟酸，腐蚀电池包装材料，致使锂电池胀气鼓包，最终失效。为满足电池使用质量的稳定性要求，要求作为包装材料的铝塑复合膜具有足够强的耐酸腐蚀性能。

为了增强铝塑复合膜的耐酸腐蚀性能，目前采用的方法有：采用六价铬盐、酸、氟化物的混合溶液对铝箔进行单面或双面的化学处理，以提高铝箔材料的抗酸腐蚀性能；或者在铝塑复合膜的内层热塑性树脂层上再涂覆功能性涂层(如油酸酰胺、芥酸酰胺、液体石蜡等)，以避免电解液直接接触热塑性树脂层。然而上述包装材料尚存在下述缺陷：(1)使用六价铬离子，对环境和人体有重大危害，且处理后的铝箔层与其内侧的热塑性树脂层及其外侧的拉伸聚酰胺层粘结性能降低；(2)虽然改善了材料与模具的机械性能适应性，但牺牲了自身部分的密封性能；(3)仅靠热塑性树脂层及其功能性涂层无法保证达到耐电解液腐蚀的目的。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种铝塑复合膜以及这种铝塑复合膜的制备方法，这种铝塑复合膜可作为锂离子电池的外壳用包装材料，具有优异的耐酸腐蚀性能。采用的技术方案如下：

一种具有优异耐酸腐蚀性能的铝塑复合膜，其特征在于自内至外依次包括流延聚丙烯层、第一胶黏层、第一硬脂酸膜层、铝箔层、第二硬脂酸膜层、第二胶黏层和外保护层，所述外保护层为双向拉伸聚对苯二甲酸乙二醇酯层(双向拉伸PET层)或双向拉伸聚酰胺层(双向拉伸PA层)。

优选方案中，在铝箔层的内侧表面、外侧表面上形成第一硬脂酸膜层、第二硬脂酸膜层的方法依次包括下述步骤：

(1)将铝箔浸入温度为20-30℃的盐酸-草酸混合溶液中，浸泡0.5-2min；

每升盐酸-草酸混合溶液由下述比例的原料配制而成：草酸5-20克，浓盐酸(氯化氢含量为37wt％)5-100克，余量为水；

(2)将铝箔从盐酸-草酸混合溶液中取出并浸入温度为20-30℃的高锰酸钾溶液中，浸泡1-2min；

每升高锰酸钾溶液含有：高锰酸钾5-32克，余量为水；

(3)将铝箔从高锰酸钾溶液中取出，用水将铝箔洗净后，再将铝箔干燥(优选在70-80℃下烘干)；

(4)将铝箔浸入质量百分比浓度为0.1-1％的硬脂酸乙醇溶液中，浸泡1-10分钟；然后将铝箔从硬脂酸乙醇溶液中取出并干燥(优选用50-70℃热风干燥)，在铝箔的内侧表面、外侧表面上分别形成第一硬脂酸膜层、第二硬脂酸膜层，所述铝箔构成铝塑复合膜的铝箔层。

优选步骤(1)中，所用铝箔是厚度为30-50μm的铝合金箔。

上述步骤(1)中，盐酸-草酸混合溶液对铝箔浸渍酸刻蚀，在铝箔表面形成微米级多孔结构。盐酸-草酸混合液对铝箔表面作用：将铝箔浸入盐酸-草酸混合溶液中，铝箔表面的氧化膜首先被溶解；接着铝箔表面的高能量点区在遇到盐酸时，会优先腐蚀(点状腐蚀)，随后在氢气以及酸的作用下使腐蚀孔内部金属发生溶解，由于金属内部晶格缺陷的不均匀性，使金属刻蚀速度不一致，也就导致表面腐蚀程度不一样，出现了许多尺寸不一的凹凸微细结构，从而在铝箔表面形成微米级的无规则多孔结构。草酸属于弱酸，对铝及氧化膜溶解性小，起到酸性缓蚀剂的作用。