本發(fā)明涉及鋰電池制備領(lǐng)域，具體涉及一種鋰電池鋼塑膜的制備方法。
背景技術(shù)：
“鋰電池”，是一類由鋰金屬或鋰合金為負(fù)極材料、使用非水電解質(zhì)溶液的電池。由于鋰金屬的化學(xué)特性非?；顫?，使得鋰金屬的加工、保存、使用，對(duì)環(huán)境要求非常高。所以，鋰電池長(zhǎng)期沒(méi)有得到應(yīng)用，但近年來(lái)，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)在鋰電池已經(jīng)成為了主流。
目前，關(guān)于鋰電池的包裝，一種是采用金屬鋼或鋁板通過(guò)焊接工藝形成方形或圓柱形的包裝；另一種是通過(guò)將鋁箔和聚丙烯樹脂復(fù)合形成鋁塑復(fù)合膜的包裝。
對(duì)于第一種，采用方形或圓柱形鋼殼或鋁殼包裝，采用這類材料的電池使用激光焊接進(jìn)行封裝，同時(shí)金屬殼體較厚硬度較高，能有效防止電池膨脹和電解液產(chǎn)氣，但無(wú)法實(shí)現(xiàn)薄型化、輕量化、異型化。
對(duì)于第二種，采用鋁塑粉盒膜包裝，這種材料一般由鋁箔和PP材料復(fù)合而成，容易實(shí)現(xiàn)封裝，可薄型化、輕量化、異型化，也不會(huì)產(chǎn)生爆炸等安全上的問(wèn)題，但是由于鋁層較軟，整個(gè)包裝材料硬度不夠，對(duì)電池膨脹和內(nèi)部產(chǎn)氣時(shí)無(wú)法施加一定的壓力，容易加劇電池極化和老化。
現(xiàn)有技術(shù)中，發(fā)明專利201410541605.1公開(kāi)了一種鋰電池鋼塑膜包裝材料及其制備方法，該專利的方案中利用不銹鋼箔替代鋁塑膜中的鋁箔，采用一種“鋼塑膜”作為鋰電池的包裝材料，進(jìn)一步提高了包裝材料的強(qiáng)度和硬度。但經(jīng)過(guò)一定時(shí)間的實(shí)驗(yàn)后發(fā)現(xiàn)，用不銹鋼箔替代鋁塑膜作為鋰電池包裝材料的“鋼塑膜”，雖然強(qiáng)度和硬度足夠了，但其材料的柔韌性存在先天不足，形變能力差，從而使得材料的成型及加工仍然無(wú)法完全實(shí)現(xiàn)薄型化、輕量化、異型化，材料應(yīng)用不夠靈活，從而使得這種方案得不到大范圍的應(yīng)用和產(chǎn)業(yè)化。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
(1)要解決的技術(shù)問(wèn)題
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種鋰電池鋼塑膜的制備方法，該方法制備出的鋰電池鋼塑膜既保證了包裝材料的強(qiáng)度和硬度，有效抑制了鋰電池在循環(huán)過(guò)程中的體積膨脹，緩解鋰電池老化，提高使用壽命，同時(shí)又具有良好的柔韌性，形變能力強(qiáng)，從而使得材料的成型及加工完全實(shí)現(xiàn)了薄型化、輕量化、異型化，材料使用十分靈活。
(2)技術(shù)方案
為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供了這樣一種鋰電池鋼塑膜的制備方法，包括如下步驟：
a.取用厚度為12-60μm的SPCE低碳鋼箔，利用濃度為92-97％的酒精對(duì)其表面進(jìn)行清理，然后通過(guò)熱風(fēng)機(jī)對(duì)清理后的SPCE低碳鋼箔進(jìn)行烘干，烘干完成后放置冷卻4-6分鐘，再對(duì)其表面進(jìn)行活化處理；
b.通過(guò)脈沖電鍍工藝在SPCE低碳鋼箔表面兩側(cè)先預(yù)鍍一層超薄鍍鎳層作為鐵-鎳結(jié)合層，然后采用直流電鍍工藝在鐵-鎳結(jié)合層兩外側(cè)表面電鍍一層厚度為0.8-2μm的啞鎳層，再用脈沖電鍍工藝在啞鎳層兩外側(cè)表面電鍍一層厚度為0.4-1μm暗鎳層，從而形成芯層；
c.用清水對(duì)芯層進(jìn)行清洗，然后通過(guò)熱風(fēng)機(jī)對(duì)其進(jìn)行烘干，烘干完成后放置冷卻7-9分鐘；
d.在氦氣的保護(hù)氣氛下，將粘結(jié)劑均勻涂在芯層兩外側(cè)表面，粘結(jié)劑在芯層兩外側(cè)表面形成粘結(jié)層Ⅰ，控制粘結(jié)劑的用量，使芯層兩外側(cè)表面的粘結(jié)層Ⅰ厚度為8-12μm；
e.分別將PP樹脂和滌綸樹脂膜分別與芯層兩側(cè)的粘結(jié)層Ⅰ進(jìn)行熱壓復(fù)合，形成PP層和滌綸層，控制PP樹脂的用量，使PP層的厚度為25-35μm，控制滌綸樹脂膜的用量，使滌綸層的厚度為15-25μm；
f.又在氦氣的保護(hù)氣氛下，將粘結(jié)劑均勻涂在滌綸層外表面，粘結(jié)劑在滌綸層外表面形成粘結(jié)層Ⅱ，控制粘結(jié)劑的用量，使滌綸層外表面的粘結(jié)層Ⅱ厚度為7-9μm；
g.將PBT樹脂與滌綸層外表面的粘結(jié)層Ⅱ進(jìn)行熱壓復(fù)合，形成PBT層，控制PBT樹脂的用量，使PBT層的厚度為10-12μm，形成半成品的鋰電池鋼塑膜；
h.將半成品放入溫度為75-85℃的恒溫爐中，恒溫放置195-205分鐘，取出之后再進(jìn)行壓合，壓合的壓強(qiáng)為7-9Mpa，冷卻至室溫即得最終產(chǎn)品，鋰電池鋼塑膜。
優(yōu)選地，步驟a中，取用厚度為36μm的SPCE低碳鋼箔，利用濃度為95％的酒精對(duì)其表面進(jìn)行清理，然后通過(guò)熱風(fēng)機(jī)對(duì)清理后的SPCE低碳鋼箔進(jìn)行烘干，烘干完成后放置冷卻5分鐘，再對(duì)其表面進(jìn)行活化處理。
優(yōu)選地，步驟b中，通過(guò)脈沖電鍍工藝在SPCE低碳鋼箔表面兩側(cè)先預(yù)鍍一層超薄鍍鎳層作為鐵-鎳結(jié)合層，然后采用直流電鍍工藝在鐵-鎳結(jié)合層兩外側(cè)表面電鍍一層厚度為1.4μm的啞鎳層，再用脈沖電鍍工藝在啞鎳層兩外側(cè)表面電鍍一層厚度為0.7μm暗鎳層，從而形成芯層。
優(yōu)選地，步驟c中，用清水對(duì)芯層進(jìn)行清洗，然后通過(guò)熱風(fēng)機(jī)對(duì)其進(jìn)行烘干，烘干完成后放置冷卻8分鐘。
優(yōu)選地，步驟d中，在氦氣的保護(hù)氣氛下，將粘結(jié)劑均勻涂在芯層兩外側(cè)表面，粘結(jié)劑在芯層兩外側(cè)表面形成粘結(jié)層Ⅰ，控制粘結(jié)劑的用量，使芯層兩外側(cè)表面的粘結(jié)層Ⅰ厚度為10μm。
優(yōu)選地，步驟e中，分別將PP樹脂和滌綸樹脂膜分別與芯層兩側(cè)的粘結(jié)層Ⅰ進(jìn)行熱壓復(fù)合，形成PP層和滌綸層，控制PP樹脂的用量，使PP層的厚度為30μm，控制滌綸樹脂膜的用量，使滌綸層的厚度為20μm。
優(yōu)選地，步驟f中，又在氦氣的保護(hù)氣氛下，將粘結(jié)劑均勻涂在滌綸層外表面，粘結(jié)劑在滌綸層外表面形成粘結(jié)層Ⅱ，控制粘結(jié)劑的用量，使滌綸層外表面的粘結(jié)層Ⅱ厚度為8μm。
優(yōu)選地，步驟g中，將PBT樹脂與滌綸層外表面的粘結(jié)層Ⅱ進(jìn)行熱壓復(fù)合，形成PBT層，控制PBT樹脂的用量，使PBT層的厚度為11μm，形成半成品的鋰電池鋼塑膜。
優(yōu)選地，步驟h中，將半成品放入溫度為80℃的恒溫爐中，恒溫放置200分鐘，取出之后再進(jìn)行壓合，壓合的壓強(qiáng)為8Mpa，冷卻至室溫即得最終產(chǎn)品，鋰電池鋼塑膜。
(3)有益效果
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，通過(guò)SPCE低碳鋼層作為芯層的主要部分，用于替代鋁塑膜中的鋁膜，使其在保留了鋁塑復(fù)合膜包裝材料優(yōu)點(diǎn)的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步提高了包裝材料的強(qiáng)度和硬度，能有效抑制鋰電池循環(huán)過(guò)程中的體積膨脹，緩解鋰電池老化，提高使用壽命。與不銹鋼箔相比，又結(jié)合各層的結(jié)構(gòu)和材料組成，改善了鋰電池包裝材料的柔韌性，使其形變能力強(qiáng)，從而使得材料的成型及加工完全實(shí)現(xiàn)了薄型化、輕量化、異型化，材料使用十分靈活，大大地提升了鋰電池包裝材料的綜合性能。
本材料和結(jié)構(gòu)的特性，結(jié)合了鋁塑膜和鋼殼或鋁殼的包裝特性，同時(shí)兼具兩者的優(yōu)點(diǎn)，有效地解決了目前鋁塑膜包裝材料硬度普遍偏低的問(wèn)題，有效地改善了鋁塑膜因硬度不夠?qū)е落囯姵貎?nèi)部膨脹的問(wèn)題，同時(shí)又保留了鋁塑膜可薄型化、輕量化、異型化的優(yōu)點(diǎn)。
本發(fā)明通過(guò)a-h的相關(guān)步驟，先經(jīng)過(guò)酒精的清理、烘干和活化處理，使電鍍層更加均勻牢固；再經(jīng)過(guò)清洗烘干，使各層結(jié)構(gòu)更加貼合牢固，最后，再進(jìn)行一次壓合，大大改善了最終產(chǎn)品的整體品質(zhì)，在保證了鋰電池鋼塑膜強(qiáng)度和硬度的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步改善了其韌性。同時(shí)，本發(fā)明又合理優(yōu)化地選擇了各種材料的厚度和處理溫度，使的到的最終產(chǎn)品在性能上的到最大的提升，更優(yōu)化了本發(fā)明步驟的流暢進(jìn)行，具有較強(qiáng)的實(shí)用價(jià)值。
具體實(shí)施方式
下面，將對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整的描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明的一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
實(shí)施例1
一種鋰電池鋼塑膜的制備方法，包括如下步驟：
a.取用厚度為18μm的SPCE低碳鋼箔，利用濃度為92％的酒精對(duì)其表面進(jìn)行清理，然后通過(guò)熱風(fēng)機(jī)對(duì)清理后的SPCE低碳鋼箔進(jìn)行烘干，烘干完成后放置冷卻4分鐘，再對(duì)其表面進(jìn)行活化處理；
b.通過(guò)脈沖電鍍工藝在SPCE低碳鋼箔表面兩側(cè)先預(yù)鍍一層超薄鍍鎳層作為鐵-鎳結(jié)合層，然后采用直流電鍍工藝在鐵-鎳結(jié)合層兩外側(cè)表面電鍍一層厚度為0.8μm的啞鎳層，再用脈沖電鍍工藝在啞鎳層兩外側(cè)表面電鍍一層厚度為0.4μm暗鎳層，從而形成芯層；
c.用清水對(duì)芯層進(jìn)行清洗，然后通過(guò)熱風(fēng)機(jī)對(duì)其進(jìn)行烘干，烘干完成后放置冷卻7分鐘；
d.在氦氣的保護(hù)氣氛下，將粘結(jié)劑均勻涂在芯層兩外側(cè)表面，粘結(jié)劑在芯層兩外側(cè)表面形成粘結(jié)層Ⅰ，控制粘結(jié)劑的用量，使芯層兩外側(cè)表面的粘結(jié)層Ⅰ厚度為8μm；
e.分別將PP樹脂和滌綸樹脂膜分別與芯層兩側(cè)的粘結(jié)層Ⅰ進(jìn)行熱壓復(fù)合，形成PP層和滌綸層，控制PP樹脂的用量，使PP層的厚度為25μm，控制滌綸樹脂膜的用量，使滌綸層的厚度為15μm；
f.又在氦氣的保護(hù)氣氛下，將粘結(jié)劑均勻涂在滌綸層外表面，粘結(jié)劑在滌綸層外表面形成粘結(jié)層Ⅱ，控制粘結(jié)劑的用量，使滌綸層外表面的粘結(jié)層Ⅱ厚度為7μm；
g.將PBT樹脂與滌綸層外表面的粘結(jié)層Ⅱ進(jìn)行熱壓復(fù)合，形成PBT層，控制PBT樹脂的用量，使PBT層的厚度為10μm，形成半成品的鋰電池鋼塑膜；
h.將半成品放入溫度為75℃的恒溫爐中，恒溫放置195分鐘，取出之后再進(jìn)行壓合，壓合的壓強(qiáng)為7Mpa，冷卻至室溫即得最終產(chǎn)品，鋰電池鋼塑膜。
實(shí)施例2
一種鋰電池鋼塑膜的制備方法，包括如下步驟：
a.取用厚度為60μm的SPCE低碳鋼箔，利用濃度為97％的酒精對(duì)其表面進(jìn)行清理，然后通過(guò)熱風(fēng)機(jī)對(duì)清理后的SPCE低碳鋼箔進(jìn)行烘干，烘干完成后放置冷卻6分鐘，再對(duì)其表面進(jìn)行活化處理；
b.通過(guò)脈沖電鍍工藝在SPCE低碳鋼箔表面兩側(cè)先預(yù)鍍一層超薄鍍鎳層作為鐵-鎳結(jié)合層，然后采用直流電鍍工藝在鐵-鎳結(jié)合層兩外側(cè)表面電鍍一層厚度為2μm的啞鎳層，再用脈沖電鍍工藝在啞鎳層兩外側(cè)表面電鍍一層厚度為1μm暗鎳層，從而形成芯層；
c.用清水對(duì)芯層進(jìn)行清洗，然后通過(guò)熱風(fēng)機(jī)對(duì)其進(jìn)行烘干，烘干完成后放置冷卻9分鐘；
d.在氦氣的保護(hù)氣氛下，將粘結(jié)劑均勻涂在芯層兩外側(cè)表面，粘結(jié)劑在芯層兩外側(cè)表面形成粘結(jié)層Ⅰ，控制粘結(jié)劑的用量，使芯層兩外側(cè)表面的粘結(jié)層Ⅰ厚度為12μm；
e.分別將PP樹脂和滌綸樹脂膜分別與芯層兩側(cè)的粘結(jié)層Ⅰ進(jìn)行熱壓復(fù)合，形成PP層和滌綸層，控制PP樹脂的用量，使PP層的厚度為35μm，控制滌綸樹脂膜的用量，使滌綸層的厚度為25μm；
f.又在氦氣的保護(hù)氣氛下，將粘結(jié)劑均勻涂在滌綸層外表面，粘結(jié)劑在滌綸層外表面形成粘結(jié)層Ⅱ，控制粘結(jié)劑的用量，使滌綸層外表面的粘結(jié)層Ⅱ厚度為9μm；
g.將PBT樹脂與滌綸層外表面的粘結(jié)層Ⅱ進(jìn)行熱壓復(fù)合，形成PBT層，控制PBT樹脂的用量，使PBT層的厚度為12μm，形成半成品的鋰電池鋼塑膜；
h.將半成品放入溫度為85℃的恒溫爐中，恒溫放置205分鐘，取出之后再進(jìn)行壓合，壓合的壓強(qiáng)為9Mpa，冷卻至室溫即得最終產(chǎn)品，鋰電池鋼塑膜。
實(shí)施例3
一種鋰電池鋼塑膜的制備方法，包括如下步驟：
a.取用厚度為36μm的SPCE低碳鋼箔，利用濃度為95％的酒精對(duì)其表面進(jìn)行清理，然后通過(guò)熱風(fēng)機(jī)對(duì)清理后的SPCE低碳鋼箔進(jìn)行烘干，烘干完成后放置冷卻5分鐘，再對(duì)其表面進(jìn)行活化處理；
b.通過(guò)脈沖電鍍工藝在SPCE低碳鋼箔表面兩側(cè)先預(yù)鍍一層超薄鍍鎳層作為鐵-鎳結(jié)合層，然后采用直流電鍍工藝在鐵-鎳結(jié)合層兩外側(cè)表面電鍍一層厚度為1.4μm的啞鎳層，再用脈沖電鍍工藝在啞鎳層兩外側(cè)表面電鍍一層厚度為0.7μm暗鎳層，從而形成芯層；
c.用清水對(duì)芯層進(jìn)行清洗，然后通過(guò)熱風(fēng)機(jī)對(duì)其進(jìn)行烘干，烘干完成后放置冷卻8分鐘；
d.在氦氣的保護(hù)氣氛下，將粘結(jié)劑均勻涂在芯層兩外側(cè)表面，粘結(jié)劑在芯層兩外側(cè)表面形成粘結(jié)層Ⅰ，控制粘結(jié)劑的用量，使芯層兩外側(cè)表面的粘結(jié)層Ⅰ厚度為10μm；
e.分別將PP樹脂和滌綸樹脂膜分別與芯層兩側(cè)的粘結(jié)層Ⅰ進(jìn)行熱壓復(fù)合，形成PP層和滌綸層，控制PP樹脂的用量，使PP層的厚度為30μm，控制滌綸樹脂膜的用量，使滌綸層的厚度為20μm；
f.又在氦氣的保護(hù)氣氛下，將粘結(jié)劑均勻涂在滌綸層外表面，粘結(jié)劑在滌綸層外表面形成粘結(jié)層Ⅱ，控制粘結(jié)劑的用量，使滌綸層外表面的粘結(jié)層Ⅱ厚度為8μm；
g.將PBT樹脂與滌綸層外表面的粘結(jié)層Ⅱ進(jìn)行熱壓復(fù)合，形成PBT層，控制PBT樹脂的用量，使PBT層的厚度為11μm，形成半成品的鋰電池鋼塑膜；
h.步驟h中，將半成品放入溫度為80℃的恒溫爐中，恒溫放置200分鐘，取出之后再進(jìn)行壓合，壓合的壓強(qiáng)為8Mpa，冷卻至室溫即得最終產(chǎn)品，鋰電池鋼塑膜。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，通過(guò)SPCE低碳鋼層作為芯層的主要部分，用于替代鋁塑膜中的鋁膜，使其在保留了鋁塑復(fù)合膜包裝材料優(yōu)點(diǎn)的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步提高了包裝材料的強(qiáng)度和硬度，能有效抑制鋰電池循環(huán)過(guò)程中的體積膨脹，緩解鋰電池老化，提高使用壽命。與不銹鋼箔相比，又結(jié)合各層的結(jié)構(gòu)和材料組成，改善了鋰電池包裝材料的柔韌性，使其形變能力強(qiáng)，從而使得材料的成型及加工完全實(shí)現(xiàn)了薄型化、輕量化、異型化，材料使用十分靈活，大大地提升了鋰電池包裝材料的綜合性能。
本材料和結(jié)構(gòu)的特性，結(jié)合了鋁塑膜和鋼殼或鋁殼的包裝特性，同時(shí)兼具兩者的優(yōu)點(diǎn)，有效地解決了目前鋁塑膜包裝材料硬度普遍偏低的問(wèn)題，有效地改善了鋁塑膜因硬度不夠?qū)е落囯姵貎?nèi)部膨脹的問(wèn)題，同時(shí)又保留了鋁塑膜可薄型化、輕量化、異型化的優(yōu)點(diǎn)。
本發(fā)明通過(guò)a-h的相關(guān)步驟，先經(jīng)過(guò)酒精的清理、烘干和活化處理，使電鍍層更加均勻牢固；再經(jīng)過(guò)清洗烘干，使各層結(jié)構(gòu)更加貼合牢固，最后，再進(jìn)行一次壓合，大大改善了最終產(chǎn)品的整體品質(zhì)，在保證了鋰電池鋼塑膜強(qiáng)度和硬度的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步改善了其韌性。同時(shí)，本發(fā)明又合理優(yōu)化地選擇了各種材料的厚度和處理溫度，使的到的最終產(chǎn)品在性能上的到最大的提升，更優(yōu)化了本發(fā)明步驟的流暢進(jìn)行，具有較強(qiáng)的實(shí)用價(jià)值。
以上所述實(shí)施例僅表達(dá)了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，其描述較為具體和詳細(xì)，但并不能因此而理解為對(duì)本發(fā)明專利范圍的限制。應(yīng)當(dāng)指出的是，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，可根據(jù)以上描述的技術(shù)方案以及構(gòu)思，還可以做出其他各種相應(yīng)的改變以及變形，而所有的這些改變以及形變都應(yīng)該屬于本發(fā)明權(quán)利要求的保護(hù)范圍之內(nèi)。