论铝塑膜在软包装锂电池的作用及发展现状

论铝塑膜在软包装锂电池的作用及发展现状

王从周

（合肥国轩高科动力能源有限公司，合肥 230000）

摘 要 随着锂离子电池需求的高速增长，作为软包锂离子电池的包装材料铝塑膜受到了人们的巨大关注。本文主要阐述了铝塑膜在软包装锂电池中所起的作用和它的发展现状。引言

锂离子电池被誉为21世纪的“绿色化学能源”，在3C消费电子、动力电池、储能等许多领域得到了广泛应用。铝塑膜锂离子电池和传统钢壳、铝壳等锂离子电池相比，能量密度更大，电池的安全性更好。铝塑膜作为软包锂离子电池的关键材料，其含有很高的科技含量，铝塑膜的性能好坏直接决定了锂离子电池的质量。1 铝塑膜在锂离子电池技术中的作用

铝塑膜大致可以分为三层：内层为粘结层，多采用聚丙烯材料，起封口粘结作用；中间层为铝箔，能够防止电池外部水汽的渗入，同时防止内部电解液的渗出；外层为保护层，多采用高熔点的尼龙材料，有很强的机械性能，防止外力对电池的损伤，起保护电池的作用[1]。

高质量铝塑膜的研制和开发是软包锂离子电池这一高新技术产品研制成功的关键。作为软包锂离子电池的外壳，是构成软包锂离子电池的一个不可缺少的重要组成部分。铝塑膜的性能对锂离子电池的使用性能有着重要影响，锂离子电池要求铝塑膜要有极高的阻隔能力、耐穿刺能力、耐电解液稳定性、耐高温性及绝缘性作用[2]。1.1 良好的阻隔作用

锂离子电池常用的电解液锂盐为六氟磷酸锂，对水分很敏感，一旦接触水分就会发生反应，造成电池产气、鼓胀，循环衰减严重等问题。铝塑膜具有良好的阻隔性能，在热封完好的情况下能够对电解液实现密封，隔断空气中的水分和氧气的进入。锂离子电池用铝塑膜水蒸气透过量小于10-4 g/m2·d.latm，氧气透过量小于0.1cm3·d.latm，远优于普通铝塑膜。铝塑膜良好的阻隔作用能够保持锂电池长期稳定，不受空气中水和氧气的影响。1.2 耐电解液腐蚀的作用

锂离子电池的电解液由多种碳酸酯有机溶剂和锂盐六氟磷酸锂组成，电解液中的多种有机溶剂通常会溶胀、溶解软包装材料，破坏复合层间的粘结效果，改变电解液中组份的浓度，进而影响电池的电性能。电解质分解产生的氢氟酸，将会严重腐蚀铝箔，从而破坏整个包装[3]。铝塑膜内层CPP具有优良的化学稳定性，能够在长期与腐蚀性强的电解液相接触而不发生化学反应，保持了电解液的化学成分长期稳定。因此铝塑膜提高了电池的稳定性，并且能提高电池的使用寿命。1.3 优良的耐穿刺性能

软包电池真空封装时，铝塑膜收缩，锂离子电芯周边的铜铝毛刺会猛烈穿刺内膜，可能刺穿内膜至铝箔，电解液中的氢氟酸将腐蚀铝箔，改变电解液组成。严重时铝箔被腐蚀穿孔引起电池漏夜，同时可能会造成电池短路，最终电池报废。因此铝塑膜内层优良的耐穿刺性能，能缓冲锂离子电池制造过程中毛刺对外包装层造成的伤害[4]。

1.4 耐高温和绝缘性

软包锂离子电池在热封时，一般在170-200℃高温条件下进行，铝塑膜内膜中如果没有耐高温的绝缘层，正负金属电极可能会被压到铝箔上，造成短路[5]。因此铝塑膜具有的耐高温性，能确保锂离子电池在封装过程中不易短路，并保持外包装良好的绝缘性。

140 军民两用技术与产品 2018·6（下）

2 铝塑膜的发展现状

据调查，2017年中国锂电池铝塑膜的市场规模已突破40亿元，预计2020年市场规模将超过90亿元。国内锂离子电池行业正极材料、负极材料、电解液、隔膜等产品技术已经较为成熟，国产化替代程度较高。较之其他材料而言，我国铝塑膜研究起步较晚，国内企业铝塑膜生产技术水平参差不齐，目前进口占比90％以上，国内市场份额几乎完全被日本DNP、日本昭和电工、日本T＆T和韩国栗村化学四家企业瓜分。

随着国内铝塑膜企业不断创新和发展，目前部分铝塑膜国产企业在生产配方、工艺、设备、制造等方面逐步成熟，在产品稳定性、外观一致性、耐电解液腐蚀性等方面都得到了质的提升。同时在要求更高的动力电池领域，很多企业开始逐步接受国内铝塑膜产品，国内一些主流电池企业已经开始对国内铝塑膜产品进行测试、调试等相关工作。目前，道明光电、紫江新材、新纶科技、苏达汇诚、东莞卓越、珠海赛纬、佛塑科技、明冠新材、福斯特、安德力、乐凯胶片、连云港申元等企业均已进军铝塑膜领域。

铝塑膜由于技术壁垒很高，目前我国铝塑膜产品依旧存在部分问题：铝箔表面处理工艺落后，采用水洗除油和铬钝化处理，污染问题突出，另外铝箔微孔中的油无法清洗干净，致使后续流程出现复合不良等缺陷；水处理工艺导致国产铝塑膜耐折性能差；CPP与高导热的铝箔复合时，容易产生层状结晶和卷曲变形；胶黏剂配方问题导致产品易分层剥离，粘合效果不佳。

国产铝塑膜制造企业尚需要从产品质量、制造工艺和环境、配方、设备和原料管控等方面进一步提升，不断提升铝塑膜产品质量，在动力电池领域进行突破，研发生产出完全替代进口的国产铝塑膜。3 结语

随着环保的实施，给锂离子电池行业的发展带来了巨大的机遇，铝塑膜在锂离子电池产业中发挥了重要的作用，由于我国对于铝塑膜的研究起步较晚，目前锂离子电池领域铝塑膜市场被日本企业所垄断。幸运的是部分国内企业在国家产业的大力支持下，不断的创新和发展，已积累了较为雄厚的综合实力。因此我国应该抓住这次机遇，积极开展铝塑膜的相关研究。参考文献

1 冯叶飞，高新.软包锂电池铝塑复合膜制作工艺途径[J].塑料包装，2014，24（06）：7-9.

2 万玲玉，卞沛文.聚合物锂电池软包装材料铝塑膜的性能评价方法[J].科技风，2016（07）：8.

3 任宁，孙延先，吴耀辉.软包装锂离子电池铝塑膜的腐蚀行为[J].有色金属工程，2015，5（5）：7-9.

4 张学建，张艳，胡亚召.聚合物锂离子电池软包装铝塑膜的研究进展[J].信息记录材料，2013，14（06）：42-48.

5 郑育英，黄文涛，付成波.锂离子电池轻薄铝塑复合膜的热封条件[J].电池，2013，43（4）：222-223.作者简介

王从周（1981-），男，籍贯：山东省菏泽市，当前职务：工程师，当前职称：中级工程师，学历：硕士，研究方向：锂离子电池。