铝塑膜的关键质量特性
铝塑膜是软包锂电芯最关键的外包装材料,其性能直接决定着电池的安全性、密封性、寿命和外观。其质量至关重要,一旦失效可能导致电池漏液、鼓胀、性能下降甚至起火爆炸。
铝塑膜的核心性能要求包括:
1. 阻隔性能 – 核心特性
水蒸气阻隔性 (WVTR): 这是最关键指标之一,要求极低(通常 <0.01 g/m²·day)。水分渗入会与电解液反应生成腐蚀性的HF酸,损坏内部材料和铝层,导致电池鼓胀、容量衰减、内阻增大、自放电加剧甚至失效。铝层是主要阻水屏障,其完整性、厚度和无针孔至关重要。
氧气阻隔性 (OTR): 要求非常低(通常 <0.01 cm³/m²·day·atm)。氧气渗入会氧化电解液,影响电池性能。铝层同样承担主要的阻氧作用。
2. 热封性能 – 核心特性
热封强度: 指铝塑膜内层与电池极耳(如镍带)及自身封边(顶封、侧封)的粘合强度。强度不足会导致封口开裂、漏液、鼓胀;过高则可能使拆解困难或损坏极耳,因此需要稳定且适中的强度。
热封窗口: 指在保证足够热封强度的前提下,可接受的热封温度和时间范围。窗口越宽,生产工艺越容易控制,良品率越高。
耐电解液热封强度: 指热封部位长期接触电解液后保持强度的能力。电解液对内层材料有溶胀和侵蚀作用,可能导致封口强度下降失效,这是长期可靠性的关键。
3. 层间复合性能 – 结构基础
层间剥离强度: 指铝塑膜各层(外层/胶/铝层/胶/内层)之间的粘接力。强度不足会导致分层,破坏阻隔性和机械强度,是常见失效模式,要求各层间剥离力均匀、稳定且足够高。
耐电解液剥离强度: 指各层间粘接在长期接触电解液(可能从封口或边缘渗入)后的保持能力。电解液渗透会导致胶粘剂失效和分层。
4. 机械性能 – 保障加工与使用
抗拉强度与延伸率: 确保材料在制袋、注液、封装、运输和使用过程中能承受拉力和变形而不破裂。
抗穿刺强度: 抵抗外部尖锐物体刺穿的能力,防止内部短路或漏液。
耐弯折性: 在电池充放电体积变化或外力弯折时,铝塑膜不发生破裂或铝层断裂的能力,铝箔的延展性和复合结构设计是关键。
耐冲击性: 抵抗外部冲击的能力。
5. 耐化学腐蚀性 – 长期稳定性
耐电解液性: 指整个铝塑膜结构(尤其内层、胶粘剂、铝层)抵抗电解液溶胀、腐蚀、降解的能力。铝层需有效保护,防止被腐蚀穿孔。
耐酸碱性: 抵抗电池内部可能产生的微量酸性或碱性物质腐蚀的能力。
6. 热稳定性 – 安全与加工保障
尺寸稳定性: 在热封温度下,各层材料(特别是外层)收缩率要小且一致,否则会导致外观不良(褶皱、卷曲)或影响封口质量。
耐热性: 能承受电池工作温升及可能的热滥用(如短路、过充)而不熔融、变形或失效。
7. 外观与表面特性
表面质量: 应无针孔、划伤、折痕、异物、凹坑、气泡、晶点等缺陷,这些都是潜在的失效起点。
表面张力: 外层需具备合适的表面张力以保证必要印刷的油墨附着力。
摩擦系数 (COF): 影响制袋、卷绕、堆叠等加工过程的顺畅性。
8. 绝缘性能
铝层导电,但外层和内层需保持良好的绝缘性,防止外部短路或铝层与电池内部导电部件接触导致短路。
超声涂覆铝塑膜 是指将超声波技术应用于铝塑膜的涂覆工艺中,通过超声波的能量作用实现涂层材料在铝塑膜表面的均匀附着,从而优化铝塑膜性能的一种复合加工技术。
– 涂层更均匀:超声波振动可打破涂层材料的团聚,减少厚薄不均或针孔,适合精密场合(如锂电池铝塑膜的耐电解液涂层)。
– 附着力更强:超声能量促进涂层分子与铝塑膜表面(如铝箔、塑料层)的相互作用,降低分层风险。
– 环保高效:相比传统溶剂型涂覆,可减少溶剂用量(或采用无溶剂体系),且超声辅助可降低涂覆材料粘度,减少能耗。
– 适应薄涂层需求:能实现微米级甚至纳米级薄涂层涂覆,满足轻量化、高精密应用(如高端电子包装)。
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