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行业资讯 | 铝塑膜的好搭档,聚氨酯胶黏剂在锂电池铝塑膜中的应用




相比方形电池、圆柱电池,软包电池具有能量密度更高、重量更轻、节省空间更多以及安全性更高等优势,可以制作成任何形状与容量的电池,但同时成本也比较高。


其主要技术壁垒在于封装材料——铝塑膜,不同于钢壳和铝壳,铝塑膜作为软包电池的核心材料,对电池的质量起着至关重要的作用。


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从1999年,昭和电工和索尼共同研发出干法铝塑膜后,铝塑膜技术不断发展,目前软包锂电池用铝塑膜按结构分为外层尼龙层、中间铝箔层和内层聚丙烯薄膜层,尼龙层与铝箔层之间采用胶水粘接,铝箔与聚丙烯薄膜之间的粘接方式不同可以将铝塑膜分为干法和热法两种。


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近年来随着锂电池应用范围的增加,异形电池、水冷系统、超高冲深等各式各样的需求给铝塑膜带来了机遇与挑战,也对铝塑膜性能提出了更高的要求。不管是干法还是热法铝塑膜,外层均采用胶黏剂与铝箔贴合。


软包电池外层胶黏剂需要具有较强的粘结性、高拉伸性、耐温性能、耐老化性能等,在测试中涉及的测试项目主要有:外观、NY/AL复合强度、成型性能、成型后耐温性及耐高温高湿性等。

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现大多数铝塑膜厂家使用的外层胶水均为溶剂型双组份反应型聚氨酯胶水,主剂为聚酯多元醇,硬化剂采用异氰酸酯。


聚氨酯是综合性能优秀的合成树脂之一,其合成单体品种多、反应可控、配方调整空间大等。


聚氨酯胶黏剂固化物具有良好的耐水、耐低温、耐弯折等性能。其缺点主要是NCO组分对潮气敏感,极易与水发生反应(如下图所示),对储存和操作环境的湿度控制有一定要求。


其中主剂为高分子聚酯多元醇,主链以长链段柔性结构为主。


固化剂采用含NCO基团固化剂,NCO基团与主剂上羟基等基团发生反应的同时,可与膜材表面的活性基团发生反应,提供粘结力。该结构设计赋予胶黏剂高延伸性及高粘结力。


铝塑膜在使用过程中进行冲深制成壳体,成型过程中铝塑膜会被拉伸,胶层会进一步变薄,外层胶在冲深时能有效衔接尼龙膜和铝箔,均匀拉伸,并且在高形变拉伸后,仍能保持与两层膜面间的粘结力。


另外,在高温高湿环境下,外层尼龙膜属于高透水材料,水汽渗入后,高温高湿环境进一步加大对胶层和尼龙膜层间附着力的破坏。


由于铝塑膜的使用特殊性,在该胶黏剂在结构设计时需要对材料的粘结力、成型性及耐温耐水性进行综合考虑与平衡,避免出现胶层性能不足导致的成型极限低及耐高温高湿性能差等问题。

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