铝塑膜是锂离子电池的专用封装材料,常用于软袋电池和刀片电池。主要起到保护内部电极和隔离外部环境的作用。
铝塑薄膜是由多种塑料、铝箔和胶粘剂组成的高强度、高阻隔性的多层复合结构。它具有高阻隔性、良好的冷冲压成形性、耐穿刺性、电解质稳定性和绝缘性。根据结构将柔性涂覆锂电池的铝塑膜分为外尼龙层、中间铝箔层和内层聚丙烯膜层,尼龙层和铝箔层用胶水粘合,铝箔和聚丙烯膜可分为干热铝膜之间的粘合两种类型。
铝塑膜结构
内层-多功能层(厚度40μm~80μm)
内层是针对锂离子电池中电解液设计的,在化学稳定性方面具有比较好的作用。作为稳定的复合层和热封层,采用较多的是聚丙烯、聚乙烯、乙烯丙烯酸共聚物、聚丙烯或者离子交联聚合物树脂等薄膜材料,可提高包装材料的耐电解液性能,保证最终电池的性能,使用寿命更长。
中间层-阻隔层(厚度35μm~40μm)
中间层铝箔为阻隔层,主要作用为阻隔水分进入电池内部和电解液从内部渗出,需要具备良好的阻隔性能、冷冲压成形性能及双面复合性能。
外层-保护层(厚度15μm~25μm)
外层之所以被称为保护层,是因为使用的外层材料具有很好地耐热性(温度为160℃±15℃)、耐磨性、防穿刺性和抗折弯性,因此对阻隔层具有很好的保护作用。另外对冷冲压成型性和印刷性也有一定的要求。考虑到外层材料的成本问题,通常我们会选用聚酯和尼龙有色金属加工薄膜材料。
干法品的优势在于具有良好的成型性能。铝箔和CPP之间采用特殊胶水粘结而成,一般是铝箔侧上胶,经烘干后与CPP通过加热复合后收卷得到铝塑复合膜。
胶水的选型对干法铝塑膜的性能起到了决定性的作用,现有采用的胶水经过更新迭代具有优异的粘接性能,同时具备良好的耐电解液性能。另外,采用低温老化工艺,有效地降低了老化过程对CPP的慢结晶作用,避免了客户端成型过程中产生的白化现象。
目前市场上的热法铝塑膜工艺种类较多,总体可分为三种,共挤复淋膜工艺、三明治式淋膜工艺和热贴工艺。
共挤复淋膜工艺
将酸改性聚丙烯层与多层聚丙烯层共同挤出,淋复在铝箔表面,该工艺下酸改性聚丙烯熔体可以充分与铝箔表层沟壑接触,锚固面积大,形成强粘接,且生产效率很高,可达100-120m/min,传统的热法铝塑膜均采用共挤复淋膜工艺。
三明治式淋膜工艺
通过一台挤出机挤出酸改性聚丙烯,酸改性聚丙烯层合于两侧放卷的铝箔和CPP卷之间,熔融的酸改性聚丙烯与CPP卷之间通过挤出时的热量粘接在一起,因为酸改性聚丙烯与CPP膜卷并非一体化熔融挤出,存在酸改性聚丙烯和CPP层间粘接力低下的现象,长期使用过程中存在分层风险,且生产效率不高,现市面上采用该工艺的厂家不多。
热贴工艺
事先将酸改性聚丙烯和聚丙烯通过共挤流延制成CPP膜卷,再和铝箔卷高温压制在一起,生产效率较低,一般为30-50m\\u002Fmin。与前两种覆膜工艺相比,酸改性聚丙烯层在短暂的高温压制阶段无法完全压入铝箔表面的凹槽中,因此附着力比覆膜工艺差,生产效率低。目前国内只有部分企业采用这种工艺。
干法工艺品发展具有一个良好的冲坑性能,且胶水经过不断更新迭代,耐电解液性能更加优异,热法工艺品企业采用中国传统的共挤复淋膜工艺,粘接性能以及优异,耐电解液性能优异,生产工作效率高。
铝塑膜竞争格局
锂电池用铝塑复合薄膜的技术壁垒很高,国内企业无法自给自足尼龙、 CPP、轧制铝箔、粘结剂等原材料,尽管近年来高端尼龙技术已经突破,但 CPP 的高端成本、铝箔仍然依赖进口,这是国内市场被国外企业长期占领的关键原因。目前,国内铝塑薄膜主要用于低端3C 消费电子领域,高端3C 消费电子铝塑薄膜和动力柔性电池用铝塑薄膜的原料仍由国外企业提供,高端产品高度依赖进口。日本和韩国的印刷、昭和电工、板栗化工等企业占据了全球70% 以上的市场份额,在世界各地形成了生产和技术垄断。
新能源汽车的发展将成为提升铝塑膜行业景气度的重要驱动力,国内替代铝塑膜的空间巨大。原因之一是日韩企业现有铝塑膜产能有限,扩张速度缓慢,产能释放跟不上全球软包行业的快速发展;同时,日韩企业与国内客户的合作程度较低,而国内厂商的合作程度较高,在供应链安全方面具有优势。
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