本发明涉及一种二次电池用包装材料,更为详细地涉及一种由外层、金属箔阻气层和内层层叠而成的结构的二次电池用包装材料。本技术要求对2021年11月05日提出的韩国专利申请第10-2021-0151769号的优先权及权益,该申请的全文以参照方式包含在本技术中。
背景技术:
1、二次电池一般指锂二次电池,其为在笔记本电脑、智能电话、平板pc、摄像机等便携式终端设备、包括混合动力汽车在内的电动汽车、储能用智能电网等中使用的电池,目前正在研究用于实现小型化、轻量化及薄型化的同时克服严酷的热环境和机械冲击等多种环境因素的方案。
2、作为在这种锂电池中使用的包装材,使用作为由多层结构(例如,内部树脂层、铝层和外部树脂层)构成的外装材的二次电池用软包,其与以往的罐型包装材不同,具有能够自由变形电池形状的优点。通常使用的二次电池用软包膜由多层膜结构构成,其依次包括内部树脂层、铝层和外部树脂层,所述内部树脂层由粘合层构成,该粘合层由具有热粘性而起到密封剂作用的聚乙烯(poly ethylene,pe)、流延聚丙烯(casted polypropylene,cpp)、聚丙烯(poly propylene,pp)等聚烯烃或它们的共聚物形成,所述铝层是起到保持机械强度的基材的作用及水分和氧的阻挡层的作用的金属箔层,所述外部树脂层为了将电芯从外部冲击中保护而由聚对苯二甲酸乙二醇酯(polyethylene terephthalate,pet)、聚萘二甲酸乙二醇酯(poly ethylene naphthalate,pen)、尼龙(nylon)或液晶高分子树脂(liquid crystal polymer,lcp)等功能性高分子膜形成。
3、以往主要使用将金属尤其将铝冲压加工而成型为圆筒状或平行六面体状等的包装材。但是,在这种金属制的罐包装材的情况下,由于容器外壁坚硬而具有电池自身的形状必须取决于金属制的罐包装材形状的制约。
4、为了克服这种制约,开发了由多层塑料膜构成的包装材技术。例如,韩国公开专利第2003-0029141号公开一种电芯软包,其由基材层、粘合层、阻挡层、干式层压层和密封剂层构成,其中,密封剂层由低流动性聚丙烯层和高流动性聚丙烯层构成。韩国公开专利第2002-0030737号公开一种在基材膜和表面保护层上层叠双轴拉伸尼龙、聚对苯二甲酸乙二醇酯(pet)和聚烯烃树脂而成的电芯软包,并且公开了作为二次加工而在基材膜上涂覆氟类、硅类或丙烯酸类树脂的技术。
5、软包型二次电池可具有形状灵活性,并且具有能够以更小的体积和质量实现相同容量二次电池的优点。但是,与罐型不同,软包型将柔性的软包作为容器使用,因此在各种工艺中可能会因种种原因受损。例如,在将电极组件收纳于软包内部的过程中,电极极耳或电极引线等的突出部位对软包内部的pp、cpp层造成裂纹(crack)等损伤,而且因这种损伤而铝层被暴露时,会因与电解液的反应性而产生副反应。如此暴露于电解液的铝层可能会因与渗透或扩散到电池内部的电解液和氧或水分进行化学反应而腐蚀,由此具有产生腐蚀性气体而产生造成电池内部膨胀的鼓胀(swelling)现象的问题。具体而言,六氟磷酸锂(lipf6)可与水和氧进行反应而生成作为腐蚀性气体的氢氟酸(hf)。这种氢氟酸还可以与铝进行反应而产生急剧的放热反应,并且若通过二次反应被吸附于铝表面并渗透到组织内部,则组织的脆性会增加,即使在微小冲击下也可能会造成软包膜的裂纹,从而因电解液的泄漏使得锂与大气反应而发生起火。
6、韩国授权专利第1499740号中记载有如下的内容:一种电芯包装材用高分子膜,含有低密度聚乙烯(ldpe)1重量%至30重量%、聚丙烯(pp)50重量%至98重量%和交联树脂1重量%至20重量%,该高分子膜为了降低电解液的渗透速度而使用ldpe,并且为了弥补耐热性而使用pp,而且为了提高ldpe和pp的相容性而使用交联树脂,但对因分子量、密度、熔点、结晶度、共聚单体(comonomer)的含量等引起的物性变化并没有具体提到。
7、日本授权专利第6808966号公开一种电池用包装材料,其由依次层叠有基材层、金属层和密封剂层的层叠体构造,在密封剂层中存在多种脂肪酸酰胺类润滑剂,脂肪酸酰胺类润滑剂的至少一种为饱和脂肪酸酰胺,但在使用挤出层压工艺时可能会导致脂肪酸酰胺的挥发而丧失滑动特性。
8、日本授权专利第5761278号公开一种电池用包装材料的密封剂层用树脂组合物,其中第一密封剂层由酸改性聚烯烃形成,第二密封剂层含有等规立构分数(mm)为99%以下的聚烯烃树脂,但由于可商用化或可合成的聚烯烃树脂的等规立构分数不超过99%,因此难以具体确定等规立构分数(mm)为99%以下的聚烯烃树脂的范畴。
技术实现思路
1、本发明提供一种二次电池用包装材料,其包括由耐热性树脂膜构成的外层、金属箔阻气层和由含有热塑性聚烯烃的组合物构成的内层的层叠结构,所述二次电池用包装材料在较低的热封温度条件下能够实现热封的同时,在高温环境下表现出提高的耐热性和形状稳定性。
2、为了解决上述课题,本发明提供一种二次电池用包装材料,其包括由耐热性树脂膜构成的外层、金属箔阻气层和由含有热塑性聚烯烃的组合物构成的内层的层叠结构,所述二次电池用包装材料的特征在于,在利用差示扫描量热仪(differental scanningcalorimetry,dsc)进行连续自成核与退火(successive self-nucleation andannealing,ssa)测定时,构成所述内层的组合物在温度-热量曲线中具有至少三个吸热峰,所述吸热峰出现在90℃至180℃的范围内。
3、此外,提供一种二次电池用包装材料,其特征在于,对于构成所述内层的组合物而言,在通过所述连续自成核与退火进行分析时,以所有峰的面积总和为基准,包括低于100℃的吸热峰的区域不超过10%,包括超过150℃的吸热峰的区域超过20%且低于90%。
4、此外,提供一种二次电池用包装材料,其特征在于,构成所述内层的组合物含有至少一种酸改性聚丙烯。
5、此外,提供一种二次电池用包装材料,其特征在于,酸改性聚丙烯为以1重量%至10重量%的含量接枝有马来酸酐的改性聚丙烯。
6、此外,提供一种二次电池用包装材料,其特征在于,所述耐热性树脂为聚酰胺类树脂或聚酯类树脂。
7、此外,提供一种二次电池用包装材料,其特征在于,所述金属箔含有选自铝(al)、铁(fe)、铜(cu)、镍(ni)、锡(sn)、锌(zn)、铟(in)和钨(w)中的一种以上的金属。
8、此外,提供一种二次电池用包装材料,其特征在于,所述外层的厚度为15μm至30μm,所述金属箔阻气层的厚度为25μm至45μm,所述内层的厚度为25μm至120μm。
9、根据本发明,可提供一种二次电池用包装材料,其包括由耐热性树脂膜构成的外层、金属箔阻气层和由含有热塑性聚烯烃的组合物构成的内层的层叠结构,在利用差示扫描量热仪进行连续自成核与退火测定时,构成内层的组合物表现出特异性热特性,从而在较低的热封温度条件下能够实现热封的同时,在高温环境中表现出提高的耐热性和形状稳定性。
1.一种二次电池用包装材料,包括由耐热性树脂膜构成的外层、金属箔阻气层和由含有热塑性聚烯烃的组合物构成的内层的层叠结构,所述二次电池用包装材料的特征在于,
2.根据权利要求1所述的二次电池用包装材料,其特征在于,
3.根据权利要求1所述的二次电池用包装材料,其特征在于,
4.根据权利要求3所述的二次电池用包装材料,其特征在于,
5.根据权利要求1所述的二次电池用包装材料,其特征在于,
6.根据权利要求1所述的二次电池用包装材料,其特征在于,
7.根据权利要求1所述的二次电池用包装材料,其特征在于,