锂电池软包装内层膜材料制备与性能分析

锂电池软包装内层膜材料制备与性能分析

张欢欢

贵州梅岭电源有限公司   贵州省遵义市    563000

摘要：本文对锂电池软包装内层膜材料的制备与性能进行分析，最先对锂电池软包装内层膜材料的组成进行阐述，之后对锂电池软包装内层膜的制备过程进行分析，最终就材料强度与流动性、化学稳定性、热封性能、阻隔性能几个方面对锂电池软包装内层膜的性能进行探究，旨在提升锂电池的应用稳定性与实用性。

关键词：锂电池；软包装；内层膜材料

引言：锂电池在应用中分为外层、中间层以及内层，其中内层是保护锂电池内部结构与构成稳定性的重要部分，其需要具有坚韧性。因此在实际的锂电池的制作与应用中，内层膜材料的制备与性能对锂电池自身的性质有着重要的影响，需要对其制备与性能进行探究。

1. 锂电池软包装内层膜材料的组成

锂电池的内层膜又被称为多功能层，该层级在锂电池的构成中主要起到对化学物质的良好耐受性，并且在过程中能够耐腐蚀，保证锂电池不出现泄漏的情况。在锂电池软包装内层膜的材料构成中，一般会使用到聚乙烯、聚丙烯、乙烯丙烯酸聚合物等材料作为主要的物质来进行制备。该种材料制备下的锂电池软包装内层膜具有较好的韧性与热封性，能有效地耐腐蚀，保证锂电池在存放与使用过程中的完整性。在传统的锂电池软包装内层膜的制备过程中，其可以采用多种方式来进行，可以通过压力制备、热量制备以及流延制备几种不同的方式来进行锂电池的制备。不同的制备功能对于锂电池内层膜的最终制备情况有着不同的影响，可能会在热封能力、强度等方面存在微小的差别，但是其自身的性能必须在合格线内，以保证锂电池的使用寿命。

2. 锂电池软包装内层膜材料的制备

2.1材料设备

    本次实验中，主要准备的材料有聚丙烯，其接枝率约为1.3%；氮化硼，其纯度为99%；苯酚与二甲苯皆为分析纯。在设备的准备方面，本次实验准备了高速混合机、双螺杆挤压机、电子显微镜、热感分析仪几种设备[1]。

2.2氮化硼处理

    本次实验是将氮化硼加入到锂电池软包装内层膜的制备中，让其与内层膜的物质发生反应与变化，进而实现锂电池内层膜的韧性与质量提升。最先需要提取出9g左右的偶联剂，将其与10g蒸馏水与乙醇混合在一起，三者混合之后需要静置在室温27℃的条件下进行水解，过程中注意观察其变化，在约20分钟后将其取出，与BN在高速混合机中进行混合制备。在过程中需要中途向其中加入乙醇，以达到对液体的清洁清洗作用，等到高速混合机将其混合25分钟后，可以将混合液取出，将其放在干燥箱中进行干燥处理，最终会形成氮化硼粉末，完成氮化硼制备[2]。

2.3复合材料制备

    在复合材料的制备过程中，需要将聚丙烯取出约50g，将其与偶联剂以及分析纯BN进行混合，将其放置在高速混合机中进行30分钟的混合，混合过程中的混合机速度约为1000r/min。在该种情况下，之后将混合的样品放置在双螺杆挤压机中进行挤压，其会将相应的混合物挤压出颗粒，此时的颗粒表面湿度较大，还不能直接用于内层膜的制备，需要将其放在鼓风机中进行干燥处理，温度约为100℃。一般情况下干燥时间在90分钟即可完成。此时得到的颗粒就是复合材料，为了方便之后的复合材料使用与应用，需要将相应的材料放置在模具中挤压成条状物，保证其能够在锂电池软包装内层膜的制备应用中实现更好的效果。

2.4膜制备

    将上文中提取出的相应复合材料取出约0.5g，将其放置在烧瓶中，同时加入分析纯的二甲苯，将两者充分混合搅拌。保证混合搅拌之后两者已经充分融合后可以将其倒入在模具中，之后将模具放置在200℃的温度环境下进行烘干，使其能够融解，并且充分混合。之后将其取出放在室温下进行冷却，就能得到最终呈现出的锂电池软包装内层膜。

2.5干法与热法

    在生产中，锂电池软包装内层膜的制备中，其主要会采取干法以及热法，在本次实验中采取的是热法，其能够通过高温对于相应材料进行熔化后使其能够充分结合在一起，进而可以提高锂电池的内层膜质量。干法的制备中是通过加入特殊物质来保证内层膜的稳定性，并且其在制备的过程中具有较高的效率。

3. 锂电池软包装内层膜材料的性能

3.1材料强度与流动性

    材料的制备过程中，其自身的强度与流动性对于锂电池内层膜的韧性以及其在实际应用中起到的冲击承受力度有着直接影响。在制备过程中，主要可以根据双螺杆挤压机中的相应停留时间造成的复合材料的强度与流动性的影响进行探究，在将材料停留在双螺杆挤压机中约40秒时，材料自身的拉伸强度以及冲击强度达到了7kJ/m2，而加大材料在双螺杆挤压机中的时间，将其延长到90秒之后，其自身的拉伸强度与冲击强度比40秒情况下的双螺杆挤压机要高出约27.3%。由此可以得出，材料在双螺杆挤压机中的停留时间越长，其在产出之后自身具备的强度越大[3]。流动性方面，其与强度的提升和停留时间的增加呈现出正比例的关系。

3.2化学稳定性

    锂电池软包装内层膜在锂电池的使用过程中主要使用的是电解液体来为锂电池提供电能，因此在锂电池内层膜的制备过程中，需要控制好相应的锂电池内层膜的化学稳定性，避免出现腐蚀的情况出现。在锂电池软包装内层膜的制备过程中，为了避免其与锂电池内部的电解液发生反应，需要降低制备过程中材料自身与氢氟酸之间的反应程度，通过对材料的构成控制来提升锂电池在实际应用中对于电解液的防腐蚀作用。因此化学稳定性与锂电池软包装内层膜材料构成有着重要的关系，但是在加入氮化硼之后，其内层膜的稳定性会得到一定的提升，因此内层膜的制备过程中，其自身的化学稳定性需要对材料自身与电解液中的相应化学物质的发生反应的关系进行探究，以此来提升锂电池软包装内层膜材料自身的化学稳定性。

3.3热封性能

    锂电池软包装内层膜材料的制备过程中，其热封性能是比较重要的一部分，在内层膜的热封性能分析中，因为锂电池内部的电解液很容易在较高的温度下出现蒸发以及不稳定性，很容易在使用过程中造成安全事故的发生。因此在内层膜的热封性能中，其需要能够保证锂电池内部电解液的温度在60℃以下，超过该温度，就会导致锂电池内层膜出现发热的情况，进而对锂电池的电芯造成损坏。因此在实际的锂电池包装内层膜材热封性能的加强方面，一般都会将对锂电池的内层膜进行热封操作，在过程中需要将内层膜进行封口，避免其在实际应用中出现电解液温度不均衡的现象。一般情况下，需要内层膜材料能够将热封强度达到40N/15mm左右的数值才能保证锂电池在实际的存放以及使用过程中不会出现电解液温度过高的情况。

3.4阻隔性能

    锂电池软包装内层膜材料的阻隔性能对于锂电池自身的拉伸强度有着重要影响。在锂电池软包装内层膜的材料使用中，会通过溶液浸泡来对内层膜材料的阻隔性能进行测试。一般在溶液中浸泡24小时为标准，之后对浸泡的材料进行观察，在锂电池内层膜材料的浸泡过程中，随着时间的增长，其自身的拉伸强度下降幅度较大，但是在本次实验中，向其中加入了氮化硼粉末后，会发现内层膜材料自身的拉伸强度在浸泡过后的下降程度大大减小，并且其自身最终的拉伸强度也要比正常内层膜材料高出许多。因此氮化硼粉末在锂电池软包装内层膜中的应用可以有效地加强内层膜的高分子聚合性，进而提高其阻隔性，能够在锂电池的应用中起到良好的促进作用。

结论：锂电池在现今的使用比较广泛，其具有重要的应用价值。为了保证锂电池自身的发电性质，需要保证锂电池在实际的应用中能够具备良好的稳定性，因此需要加强锂电池软包装内层膜材料的制备与性能研究，根据其质量提升方法来开展生产，进而保障锂电池的实际质量。

参考文献：

[1]邓可. 锂离子电池软包装铝塑复合膜综述[J]. 有色金属加工,2021,50(05):9-11+17.

[2]莫少精,任凤梅,王静,刘开. 锂电池软包装内层膜材料的制备与性能[J]. 包装工程,2021,42(21):127-132.

[3]徐冰,谭志清,吴慧斌. 锂离子电池铝塑复合膜软包装材料综述[J]. 广州化工,2019,47(19):22-25.