锂离子电池铝塑膜建模研究

为了准确建立软包锂离子电池有限元模型,进行了开裂准则适用性研究。开发了铝塑膜单向拉伸、等双向拉伸、杯突实验专用夹具并对铝塑膜进行相应测试,采用弹塑性有限元模型模拟相应的实验,并分别应用韧性断裂准则、剪切断裂准则、Mus chenborn-Sonne成形极限图(MSFLD)准则模拟铝塑膜的开裂行为。由模拟结果知:三个断裂准则都能较好地模拟单向拉伸和等双向拉伸实验中铝塑膜的开裂行为,而只有韧性断裂准则能够较好地模拟杯突实验中铝塑膜的开裂行为。该研究结果可为建立软包锂离子电池模型提供参考。

软包装锂电池铝塑膜各向异性及应力模型研究

目的研究铝塑膜的性能各向异性,并构建其与各层基材性能关系的数学模型。方法通过拉伸试验系统研究铝塑膜各层基材的各向异性特征及应力应变行为,采用层状复合材料的混合定律,构建铝塑膜的强度与基材强度的关系模型。结果聚丙烯膜强度各向异性指数最低为1.5,尼龙膜延伸率各向异性指数最低为−0.8,铝箔的强度和延伸率各向异性指数分别为4.0和−8.7,铝塑膜复合膜的强度和延伸率各向异性指数与铝箔接近,是影响铝塑膜各向异性的关键基材。结论基于混合定律采用线性回归分析方法构建的铝塑膜应力模型与实际测试结果吻合良好,在工程领域可以用作铝塑膜基材选型的参考。

深冷工况下铝塑膜拉伸性能及抗疲劳性能的探讨

本文研究了室温与-196℃下(基于某产品的防潮层),江苏与瑞典两种不同型号铝塑膜的拉伸性能和抗疲劳性能。试验结果表明,在深冷工况下,江苏铝塑膜的性能作为防潮材料的可靠性优于瑞典铝塑膜的性能。江苏铝塑膜室温下的拉伸性能均优于瑞典铝塑膜;瑞典铝塑膜-196℃下的拉伸性能均优于江苏铝塑膜。江苏铝塑膜与瑞典铝塑膜在-196℃经过5000次曲挠试验后,表面均出现微观缺陷,但曲挠疲劳试验后江苏铝塑膜的拉伸性能基本保持不变,瑞典铝塑膜的拉伸性能略有上升,说明瑞典铝塑膜抗疲劳性能优于江苏铝塑膜。

铝塑膜用CPP膜层厚比对热封强度的影响

通过实验对比不同层厚比的铝塑膜用聚丙烯流延(cast polypropylene,CPP)膜,在不同热封工艺条件下热封时铝塑膜的热封强度及CPP膜的熔融厚度,发现通过调整CPP膜层厚比,可以调整对应铝塑膜的热封强度及热封工艺窗口;同时证明,CPP膜在热封时的熔融厚度是铝塑膜的热封强度的影响因素之一,对根据工艺条件优选CPP膜的层厚比具有一定指导意义。

论锂电池软包铝塑膜用铝箔生产技术现状及发展

新能源汽车快速发展,新能源电池需求量持续飙升,锂电池的包装材料也越来越成为关注的重点,锂电池采用铝塑膜包装,铝塑膜是软包电池技术难度较大的一部分。本章主要阐述了软包铝塑薄膜产品特点及主要生产工艺,镍氢电池软包铝塑薄膜的主要产品及工艺特点,以及软包铝塑薄膜在镍氢电池中的主要应用,阐述了软包铝塑膜用铝箔发展及前景。软包电池随着移动网络、新能源汽车以及平板计算机的广泛应用而迅速普及,凭借其优异的扩散性以及高能耗密度特性,逐渐广泛应用于清洁燃料车辆、储能等行业。锂电池软包与铝塑薄膜的包装容器,已成为首选产品。

软包锂电池电芯封装铝塑膜外壳拉深工艺

通过拉深试验对铝塑膜材料特性进行分析,在DYNAFORM软件中定义铝塑膜材料属性并进行仿真试验。结合单因素试验和正交试验对影响铝塑膜拉深成形性能的各工艺参数进行显著性分析,采用响应曲面法、拉丁超立方试验设计和多目标粒子群优化算法相结合的方法对影响铝塑膜成形性能显著的参数(如压边力、模具圆角半径、摩擦因数和拉深速度)进行优化,优化后的铝塑膜拉深成形时,其壳体最薄处厚度为55μm。试验验证了铝塑膜拉深成形工艺优化的结果可行。

电动自行车用铝塑膜锂离子二次电池的研究

研制成功了电动自行车用5·5Ah圆柱型铝塑膜锰酸锂电池,它具有良好的倍率、循环、高低温特性。单体电池通过了GB/T18287—2000的安全试验,所有试验中电池不起火、不爆炸。将单体电池放电到3·0V,然后搁置3个月,电池出现“气胀”,经过循环,“气胀”消失,电池性能没有发生明显的变化。10·8V/5Ah电池组1C,100%DOD循环500次,容量保持在82%。

软封装锂电池铝塑膜成形性能研究进展

目的综述铝塑膜成形性能的影响因素和研究现状,为锂电池铝塑膜领域的科研,以及工程技术人员进行深入研究,提升产品性能提供参考。方法首先介绍铝塑膜多层复合材料的结构、各层的作用,接着讨论冲压模具、冲压工艺以及基层材料的选择对铝塑膜成形性能的影响,并详细综述铝箔基层合金成分、微观组织和晶粒尺寸对铝箔性能的影响。结论为了加快锂电池铝塑膜的国产化进程,未来需要加强铝塑膜对电解液耐久性的研究,同时进一步提升铝箔的成形性能,加强铝箔界面性质对铝塑复合性能和铝塑膜耐久性影响机理的研究,为增强下游用户对国产铝塑膜的信心提供理论支持。

软包锂离子电池封装铝塑膜材料保护机理分析及其测试方法

铝塑膜通过对电池内芯的封装形成软包电池,是电池内芯的重要保护材料。铝塑膜是一种多层复合材料,基于铝塑膜的自身特性,可将软包电池做成所需的任意形状,且不同材料的复合使铝塑膜具有良好的耐电解液、热封性、阻隔性、绝缘性及化学稳定性等多种功能,实现了对电池进行有效保护。首先讨论了铝塑膜的保护机理、铝塑膜复合层材料选择、制备工艺方法,并对铝塑膜测试方法进行了论述,最后展望了今后铝塑膜的研发、测试方法设计思路及未来发展方向。

软包锂电池铝塑膜专利技术分析

从专利申请趋势、技术输出国、主要申请人、技术功效分布和重点专利等不同角度分析了全球软包锂电池铝塑膜的专利技术信息,结果表明,2011年起,全球铝塑膜领域专利申请量快速增长。日本、中国和韩国是主要技术输出国,其中日本在铝塑膜领域占据绝对的技术优势,中国和韩国是铝塑膜领域的新兴力量。日本的凸版印刷、大日本油墨化学、昭和电工和大日本印刷株式会社是铝塑膜领域的主要申请人,中国申请人和这些申请人之间差距明显。使用特定的铝箔层、密封层、胶黏剂层或者在铝塑膜中设置附加层改进密合性能和耐腐蚀性,使用铝箔层、基材层、附加层改进成型性能,采用附加层改进铝塑膜的阻隔、防水性能和机械性能是技术研究热点。

锂离子电池用铝塑膜典型企业专利分析

对大日本印刷、凸版印刷、昭和电工和栗村化学等4家典型锂离子电池用铝塑膜生产企业的专利数据进行分析,研究它们与我国企业的专利申请量对比、它们的专利申请量年度趋势,并对大日本印刷、凸版印刷和昭和电工等3家企业的专利数据进行技术功效分析。大日本印刷、凸版印刷和昭和电工等的专利申请量排名前3位。近5年来,这4家典型企业的专利年均申请量较高,呈现稳步增长的态势。大日本印刷、凸版印刷和昭和电工等3家企业的研发思路主要涉及铝塑膜中铝箔层、附加层、热封层、胶黏剂层和基材层的改进,改进目标集中在耐腐蚀性能、成型性能、绝缘性、阻隔性、剥离力、热封强度和耐热性等方面。

网纹涂布工艺对铝塑膜印刷质量影响的研究

以电晕功率、网纹辊涂布线数、涂布速率和干燥温度为试验因素,以表面张力和粗糙度为考核指标,采用正交试验法优选出锂电池封装用铝塑膜网纹涂布的最佳工艺条件,并对涂布后的铝塑膜进行数码印刷,同时还测定了印刷品的清晰度、耐磨性和附着力。研究结果表明:铝塑膜网纹涂布的最佳工艺条件是电晕功率为1.5kW、网纹辊涂布线数为500lpi、涂布速率为6m/min和干燥温度为85℃;在此条件下可获得表面张力为38mN/m、粗糙度为2.88μm的涂层,并且铝塑膜印刷品的清晰度较高、耐磨性优良、附着力(达5B)较好,可用于锂电池的封装工艺。

用于锂电池包装的铝塑膜印刷封装新工艺

目的研发一种铝塑膜印刷封装的新工艺,提高锂电池包装的生产效率。方法通过对铝塑膜表面先涂布、再印刷、后封装的工艺替代行业内铝塑膜包装锂电池的传统工艺,测试新工艺条件下铝塑印刷膜的耐化学性、耐磨性、附着力及光泽度等指标。结果采用新工艺后,不仅可以拓宽印刷种类,提升生产效率,而且能够实现高精度印刷作业,提高铝塑膜的印刷质量。试验表明,该工艺条件下的铝塑印刷膜耐化学性和耐磨性优良,附着牢度可达100%,平均光泽度为8.4。结论新工艺相比传统工艺具有较强的先进性,可适用于手机锂电池的铝塑膜印刷封装作业。

铝塑膜专用涂布液涂布适性评价模型的研究

选取具有不同特性的5种铝塑膜专用涂布液,测试了它们的黏度、固含量、细度、表面张力和保湿性等指标。以T02冷烫模切机为网纹涂布设备,分别将涂布液涂布在铝塑膜上,用金相显微镜观测了铝塑膜涂布前后的微观结构,用光泽测定仪测试了涂层的光泽,用平滑度仪测试了涂层的平滑度,用3M胶带测试了涂层的附着力。运用主成分分析法分析了影响涂布液性能的主要因素,确定了不同因素的影响权重系数,利用多元回归分析法建立了涂布液基本性能与涂层质量特性(光泽、平滑度、附着力)的综合评价函数模型;通过实验,验证了模型的合理性。使用该评价模型评价涂布液性能时,不需要对涂布液进行打样测试,相对于传统的评价方法具有高效和实用的特点。

铝塑膜:进口替代可期

作为动力电池的重要组成材料,铝塑膜已进入国产化替代的重要过渡期。未来,将争取以最快的发展速度摆脱'进口'束缚。众所周知,作为由ON/AL/CPP(外层尼龙层/中间铝箔层/内层热封层)构成、层与层之间通过粘合剂进行结合的复合材料,铝塑复合膜(简称'铝塑膜')是软包装锂电池封装的关键材料之一.

涂布液性能对铝塑膜印刷附着力影响的研究

以4种市售的铝塑膜数字印刷专用涂布液为试验对象,在相同试验条件下分别测定了它们的黏度、固含量、细度和表面张力等性能。以冷烫模切机为辊涂设备,分别将上述涂布液等量涂布在聚合物锂电池包装用铝塑膜上,经干燥、打印输出后测定铝塑膜的印刷附着力。研究结果表明:黏度较低的涂布液可获得均匀平整的涂层,油墨的附着力相对较高;涂布液的固含量过高时会使黏度变大,涂层厚度不易控制、油墨附着力降低,故固含量应控制在20%以内;涂膜细度越小、表面张力越低,有利于提高其对底材的粘接力,油墨附着力也相对较高。数码涂布液的性能会直接影响铝塑膜的印刷附着力,必须在实际生产中进行选择和控制。

软包装锂离子电池铝塑膜的腐蚀行为

研究软包锂电池铝塑膜的腐蚀条件。结果表明,发生腐蚀需同时满足三个条件:铝塑膜中铝层与负极短路;铝塑膜中铝层与电解液连通;电池电压大于0.5 V。腐蚀产物表面有氟元素,铝塑膜腐蚀主要是其中间铝层与电解液发生反应。腐蚀产物中含有单质铝,铝层与含有Li PF6的电解液反应时,表面形成一层含氟的钝化膜而阻止铝被继续腐蚀。腐蚀产物表面有层包覆物。腐蚀需在外电压大于0.5 V时,才有可能发生。

软包锂离子电池铝塑膜的热封性能研究

选取40μm流延聚丙烯热封层铝塑膜(1^#样品)、80μm流延聚丙烯热封层铝塑膜(2^#样品)和80μm接枝改性PP热封层铝塑膜(3^#样品)作为研究对象,在不同热封温度、热封时间、热封压力、热封层厚度和热封层种类的条件下,对3种不同软包锂离子电池铝塑膜进行热封研究。利用万能试验机和扫描电镜等,对3种不同铝塑膜的热封强度和热封结合界面进行分析。结果表明,3种不同铝塑膜的最佳热封工艺均为热封温度为230℃,热封时间为12 s,热封压力为1.0 MPa。1^#样品的热封强度最高仅为98.9 N/15 mm;3^#样品的热封强度最高为114.3 N/15 mm;2^#样品的热封强度最高可达144.4 N/15 mm。在0.5~1.0 MPa的范围内,热封压力对铝塑膜热封强度的影响不显著,热封温度和热封时间成为影响样品热封强度的主要因素。在相同的热封条件下,CPP热封层的热封效果要明显好于PP-g-PGMA热封层。热封剥离失效界面的研究表明,剥离实验失效模式为界面破坏和剥离破坏两种破坏模式并存,CPP与铝箔间的界面没有紧密机械啮合,如果对铝箔进行表面处理,增加铝箔与CPP间的机械结合力,可能会成为提高铝塑膜热封强度的有效手段之一。

高阻隔铝塑膜辉光放电发射光谱深度谱测量参数的优化

脉冲-射频辉光放电发射光谱(GDOES)深度剖析是一种基于辉光放电原理的原子光谱技术,广泛应用于薄膜材料与功能多层膜结构中成分随深度分布的表征。该技术具有真空度要求低,灵敏度高,溅射速率快等优点。同时脉冲-射频电源所采用的瞬间高功率模式可使得氩离子周期性轰击样品表面,避免了由于热量积累所导致的熔融或碳化,因此脉冲-射频辉光放电发射光谱可以用于热敏材料、柔软或脆性等材料的测试,使得GDOES的应用范围由导体扩展至半导体,绝缘体甚至是有机物材料,是深度谱测量的理想选择。铝塑膜作为一种多层复合膜材料是重要的包装材料,具有耐温、耐候性、耐水以及耐酸碱等性能,广泛应用于食品,电子类,国防尖端产品的包装。利用脉冲-射频辉光放电发射光谱深度剖析技术对市场上同一款的高阻隔铝塑膜进行了Pulsed-RF-GDOES深度剖析测量,分析了在不同气压、不同功率、不同气体氛围下,测量深度谱的深度分辨率,溅射速率和信噪比的变化,获得了对铝塑膜进行深度谱测量优化的工作参数。并以相对强度较大的铝信号作为标定,定量计算了测量铝塑膜深度谱的深度分辨率,溅射速率和信噪比。实验结果表明,利用脉冲信号以及氩-氧(4 Vol%)混合气体能有效降低铝塑膜进行深度剖析的热效应,从而扩大参数的调节范围;溅射速率随着功率和工作气压的增加而增加;深度分辨率与功率并非是一个单调函数,存在多个拐点。当溅射功率为40 W时,深度分辨率为最佳;在溅射压强大于950 Pa时,深度分辨率基本不变;信噪比随功率的增加而增加,随气压的增加而减少;使用氩-氧(4 Vol%)混合气体作为溅射气体时,测量信号的分辨率与信噪比均大幅优于纯氩气。实验获得的最佳深度谱测量参数为:氩-氧混合工作气压950 Pa,功率40 W,脉冲频率3000 Hz,占空比为0.1875。

软包装锂离子电池用铝塑膜材料研究进展

随着锂离子电池的发展,对高性能电池封装材料的需求持续推动着软包装材料的技术研究。铝塑膜重量轻、厚度小,能实现更高的电池容量和能量密度,是软包锂离子电池的重要封装材料。然而,铝塑膜在耐电解液腐蚀,冷冲压成型和热封抗撕裂等方面性能仍有待进一步改善。如果能从原材料和制备工艺出发,提出克服这些不足的方案,可帮助国产铝塑膜尽快完成进口替代,实现弯道超越。本文首先综述了铝塑膜的结构、性能标准,重点讨论了铝塑膜的结构发展历程及各层材料的基本特点与作用;其次介绍了铝塑膜的制备工艺及其应用于锂电池的封装工艺;然后针对铝箔表面处理、冲压深度、热封强度等方面,分别探讨了当前铝塑膜在铝箔钝化与掺杂、粘合剂改性以及工艺改良的研究进展,最后对当前铝塑膜的产业的现状做出分析与展望。