我国首部《锂离子电池用铝塑复合膜》团体标准发布

2019-10-07      382 次浏览

本月18日,中国化学与物理电源行业协会批准《锂离子电池用铝塑复合膜》(T/CIAPS0005―2018)标准,标准将于2019年1月1日实施,本标准适合于锂离子电池封装用的铝塑复合膜,其他采用非锂基电解质的电池用铝塑复合膜可参照执行。


本标准是国内外首次制定的专门针对锂离子电池用铝塑复合膜的基础标准,没有国际标准和国外先进标准参考,可以说是中国第一部《锂离子电池用铝塑复合膜》团体标准。该标准规定了锂离子电池用铝塑复合膜的术语和定义、分类、要求、试验方法、检验规则及标志、包装、运输和贮存。


主要试验(或验证)情况分析


为使验证的结果具有代表性和广泛性,收集了国内外主要生产厂家的产品作为样本,对标准中要求的性能指标进行了验证,主要试验情况如下:


1、拉伸性能


裁取长度大于150mm、宽度为(15±0.1)mm的长形条样品,采用精度为0.5级的万能材料试验机进行试验,夹具间的初始距离为(100±5)mm,以(300±20)mm/min的速度拉伸,记录最大力值和断裂伸长率。


表1拉伸性能验证


从表1可以看出,拉伸强度、断裂伸长率作为薄膜材料力学性能的重要指标,其结果的差异对锂电池制造过程中的冲压、折边等工艺的影响较大,因此将其纳入标准具有充分必要性。


2、剥离力


按GB/T8808-1988的规定进行,试样宽度为(15±0.1)mm的长形条,试验速度为100mm/min。


表2剥离力验证


剥离力反映的是界面粘接强度、剥离力大小对材料之间是否出现分层有直接的影响。


3、热封强度


裁取宽度为(15±0.1)mm的长形条。按QB/T2358-1998的规定进行测试,试验速度为100mm/min。


表3热封强度验证


热封强度是铝塑膜的一个很重要的指标,直接反映封口的密着性和抵抗封袋内部压力对封口破坏的能力,该项指标随热封条件的不同而结果差异较大,需供需双方协商,标准中给出的是一个确保安全封装的最低要求。


4、冲压性能


采用符合标准中附录A要求的模具,上、下模材质为S136镜面模具钢,模芯为特氟龙材质。将规格为130mm×240mm的样品在0.15MPa——0.3MPa的压力下进行冲压,检查样品的外观,并用精度不低于0.1mm的量具测量冲压深度。


表4冲压性能验证


铝塑复合膜冲深深度越大,表明同样面积的铝塑膜可以容纳更多的内容物,其利用率越高,因而是甄别铝塑膜性能的一个重要指标。


5、穿刺强度


按GB/T10004-2008中的6.6.13的规定进行。穿刺针头由热封层一侧开始刺入。


表5穿刺强度验证


穿刺强度反映铝塑膜内层抵抗刺穿的能力,电池制备过程抽真空时,电芯中存在的毛刺对内层有刺穿的行为,因而检测铝塑膜的穿刺强度很有必要。


6、摩擦系数


按GB10006的规定进行。


表6摩擦系数验证


铝塑复合膜的摩擦系数包括保护层-保护层和热封层-热封层的摩擦系数,一般铝塑复合膜多采用补偿性冲压的方式成型,摩擦系数相对低,对补偿性有利,并且可防止薄膜间的互相粘连现象。因此,需要将摩擦系数限定在一定的范围内。


7、耐电解液性能


本标准中,铝塑复合膜的耐电解液性能包括两块:铝塑复合膜浸泡电解液后的热封强度及热封层与铝层的剥离力。


7.1铝层与热封层的剥离力


将铝塑膜切成15mm×100mm的试样,并将样品在温度为85℃±2℃的电解液中浸泡24小时,取出自然冷却至常温后擦拭干净,检查样品外观并按GB/T8808-1988规定的方法测试剥离力(测试速度为100mm/min)。


表7耐电解液性能验证:热封层与铝层的剥离力


铝塑膜内层直接与电池中的电解液接触,通过比常规使用条件更为苛刻的将锂电池用铝塑复合膜在高温下浸泡电解液检验其长期可靠性。


7.2封口的热封强度


将铝塑膜封装制成60mm×80mm的样袋,并注入3mL电解液,经热封闭合。将样袋在温度为85℃±2℃的环境中保持24小时后取出,自然冷却至常温。先裁去一个热封边后倒出电解液,再裁去其余热封边,然后将膜面残留的电解液擦拭干净,最后重新热封。沿封口垂直方向取宽度为15mm的样品,按QB/T2358-1998规定的方法测试(测试速度为100mm/min)。


表8封口的热封强度验证


除上述主要指标外,还对外观、厚度、耐热、耐湿热等性能进行了验证,各项性能指标均符合标准中提出的要求。


经各项验证,并经与会专家、代表的确认,标准中制定的指标均在合理范围内,参照该标准要求和方法,对铝塑复合膜是否能够满足锂电池的制造、应用要求而言具有极其重要的作用。该项测试模拟软包锂离子电池生产过程中的二封工序,反映电解液对二封的影响。


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