铝塑膜技术资料(昭和)

1铝塑膜成型工艺参考资料(机密)2一、昭和ALF的历史和优势历史：97年和他社共同研制出ALF第一代01年推出第二代（现我公司主推产品），03年于大陆推广。现在在中国市场占有率为80%以上〈ATL、TCL、精进能源、优科等客户〉，日本市场占有率为90%以上〈Sony使用100%，三洋≥80%，NEC……〉优势与DNP(大日本印刷)相比1）所有原料都由昭和集团各子公司协作完成。进料品质绝对保证（昭和电工铝箔产量350t/月和树脂产量都是日本最大的)DNP(用的主要原材料是一样的)如：CPP（树脂）和铝箔都是在昭和进的2）研发是和Sony共同研发，技术绝对领先举例：ALF研制出第三代，厚度更薄，冲深更深（Sony可以冲15mm），昭和已经开发出燃料电池关键原材料，太阳能电池的关键性材料〉3）昭和是全世界作为锂电池原材料最全的公司〈负极、VGCF、ALF、Tablead（极耳）、AL箔、Cu箔、胶体电解质等〉3二、昭和的ALF和DNP对比4ON（25μ）接着剂（2-3μ）AL（40μ）接着剂（2-3μ）CPP（40μ）昭和干法ON（25μ）接着剂（2-3μ）AL（40μ）MPP（10-15μ）CPP（30μ）DNP热法昭和的ALF和DNP对比（续）3）结构对比4）性能对比：①干法的优势在于冲深成型性能，防短路性能，外观（杂质、针孔、鱼眼少）,裁切性能上。另外耐电解液，隔水性良好。②热法的优势只在于耐电解液和抗水性方面，而其冲深成型性能差，防短路性能差，外观差，裁切性能差。5）制作方法对比：干法：AL和CPP之间用接着剂粘结后，直接压合而成。热合：AL和CPP之间用MPP接着，然后再缓慢升温升压的条件热合成，制作过程较长。并且由于长时间高温烘烤作用，使ALF脆化，从而导致冲深性能劣化。5昭和的ALF和DNP对比（续）制作过程图示AL单面表面处理ON层挤压粘贴AL另一面表面处理干法：CPP层挤压粘贴热法：将CPP与MPP先融合在一起再经过漫长的高温过程使MPP熔化并与AL黏结在一起6昭和的ALF和DNP对比（续）6）应用方向对比：①干法应用广泛。代表聚合物电芯的发展方向，主要应用于手机电池、MP3、MP4等高能量密度的电池上。另外，CPP的干法品大量应用在电动车、航模等大倍率、高容量动力电池上②热法只可能应用在对容量要求不高的电池上7）昭和三代产品比较：①第一代产品冲深性好，成本低，外观好，防短路性好。但是在抗水性、耐电解液上比热合品稍差②第二代产品保持第一代优点，并改善了抗水性、耐电解液性能。而且由于得到广泛的应用，生产规模大，成本比第一代更低③第三代产品在第二代的基础上更进一步的提高了冲深性能，并降低了总厚度，从而使制作更高商务电池成为可能，但对设备、模具精度要求较高7昭和的ALF和DNP对比（续）8）外合材质对比：昭和在2000-2001年ALF的表层使用PET，但是由于冲深性能差，并且制作过程中容易弯曲，所以在2001年终止使用PET，改用尼龙层技术演变过程PET成型性差，导致ALF成型性差。成型后，由于PET自身张力大，导致产生弯曲。为了解弯曲，再加一层PET，结果导致冲深成型更差，并且增加了成本（例：松下电池因此出问题）备注：1.ON不耐酸，遇酸变色；PET耐酸但锂电制作关键之一就是防止电解液污染，故PET表层不需要具有此作用2.DNP在国内建议冲深≤5mm；SPA达15mm国内某厂达到9mmPETALCPPPETALPETCPP8三、成形工艺（成型方法）1.ALF的冲深成形方法1）延伸性冲深：夹具压力较大，边缘部分固定没有对冲深部分补给。成型时边缘部分完全由底部补偿，这种方法冲深浅，可调性差，目前较少采用。2）补偿性冲深：①方法：夹具压力可调，冲深部位可由边缘及底部补偿，此方法冲深深，被普遍采用。②夹具压力调整方法：夹具由松到紧，根据四角边缘纹路适合程度，来确定夹具合适的压力。R1R2L2L1R39成形工艺（补偿性冲深示意图）补偿性冲深延伸性冲深（整个铝塑膜表面像绸缎一样光滑，整体运动成型，薄厚均匀）（被夹具夹住的部分不参加成型的形变，只有冲头接触的部分延伸成型，成型部分比较薄容易破裂）10成形工艺（影响成型的因素）T（mm）45912R1+0.51.5+0.52+0.52.5+0.52.影响成型的因素1）成形形状尺寸：长、宽、四角R角、冲模R角、下模R角R1=R2=R3L1=L+0.250㎜冲深与R角的调节关系2）材料：ALF干法冲深性好，热法差昭和ON和CPP含有特殊润滑剂（具有活性物质，利于冲深）3）模具：精度：镜面抛光度范围Ra=0.05-0.25μ11成形工艺（影响成型的因素）备注：上冲头防真空设计图图1.冲头打孔防真空图2冲头冲深面中空以防真空图3应用于大体积正视图俯视图备注：ALF冲深程度指标四角最薄处厚度不小于原来的50%CPP40（60-65μm）12成型工艺(模具冲深能力判定方法)1.模具冲深能力判定方法.2.暗室测试：假定一个深度T。暗室实验中T成功，T+0.5也成功，但是T+1.0时出了问题，则冲深应为T+0.5项上的一个值，也就是T（附图）成形深度T12345T○○○○○T+0.5○○○○○T+1.0○○○○╳T+1.5○○○╳╳T+2.0○○╳╳╳13模具冲深能力判定（暗室测定）14模具冲深能力判定（暗室测定）15四、热封1.模具1）材质上模：在日本使用钢为上模；国内则为铜加了高温胶带下模：采用钢加硅胶板2）模具设计上模做倒角防止ALF破损下模：R1=R2顶封建议不开槽，加硅胶(日本规模化生产\型号简单)3）热封条件建议参数200℃*0.2MPa*3sec（日本）详见附图，自行设计实验方案（倒角、R1、R2）加热、加压加热、加压ON25μmAL40μmCPP40μmCPP40μmAL40μmON25μmd=0.25mm16113μm226μmONALCPPCPPALON190-200μm热封之前热封之后热封示意图17ONALCPPCPPALONONALCPPCPPALONTab-FilmTab-FilmTAB113μm100μm100μm526μm440-460μm顶封示意图18热封(热封条件判定标准)4）热封条件判定标准1测剥离强度2侧热封后厚度：CPP层和CPP层总厚为190-200μm3探伤液(制模拟电芯/日本用),建议国内高温高湿(60℃,静置24h)4短路测试(附图)万用表导线导线极耳电池19五、漏液解析1.成形：成型冲破2.电池装配当T1T2时，上部四角易破损，在热风后可能会漏液3.热封时：热封时，模具设计不当，造成AL层破损，从而漏液热封时电池与模具的预留位不够，导致分层，甚至漏液热封条件（时间、压力、温度…）不足，可能会产生漏液电池本体电解液溢出处T2T1ALCPPAL接着层20漏液解析（续）4.电解液注液在封口残留，造成热封强度不足5.长时间以后极耳被电解液腐蚀而漏液1）AL表面处理如不处理HF对AL有腐蚀性2）CPP太薄不能补偿金属条和胶带的缝隙3)CPP本身材质具有抗腐蚀性6.折边过分造成热封处破损，以致漏液21六、最新发展1.工艺：1）LGPET：12/AL：100/CPP：40（其中AL作硬化处理）比较硬实2）ALF外再加packALF→不需要传统pack外壳ON←加热、加压、热封→CPP2.成型目前使用昭和包装膜Sony可以冲深到15mmON:15/AL:40/CPP:30Sony使用冲深到12mmON:25/AL:40/CPP:3022七、分层现象解析解析铝塑包装膜分层原因首先解释一下铝塑膜的构造，铝塑膜的主要结构为:ON/AL/CPP共三层主要物质构成，每层之间通过粘接性助剂复合。表层ON层(尼龙层)为装饰性ON层，也起保护AL层不刮伤之作用；中间为形态成型和防止水分侵入的AL层；内层CPP层为耐电解液层。各层间的复合粘结强度说明如下:日本的粘结强度标准:Nylon/ALmorethan2N/15mmAL/CPPmorethan4.9N/15mm此标准为日本电池企业的要求及昭和的生产规格标准，因日本模具的材质、抛光、设计(R角度、间隙)及成型设备等原因以上要求可以满足电池的冲型。实际出货的粘结强度:Nylon/ALmorethan4N/15mmAL/CPPmorethan12N/15mm以上为昭和出货时普遍产品的实际值，甚至更高。但就算是这样偶尔还会有分层现象产生，这现象多出现在04年中国锂电软包装企业开始量产的时期，经过技术改进问题基本已经解决了。23Nylon层分层的现象及原因Nylon层分层的现象铝塑膜在成型时不会有Nylon层和Al层分层的现象一经热封会在某一个拐角或折边的地方发现有所谓的「起泡」或分层现象，这其实是Nylon层和Al层分层的现象而其他边和拐角都没有问题—如果是铝塑膜本身有问题的话应该是各个边都会出现相同问题Nylon层分层的原因Nylon层在成型过程中过分延伸，在热封后Nylon层收缩，当收缩力大于Nylon层和AL层的粘结强度时出现分层。如果是批次不同有时有发生的话，说明即使不发生分层也已经是在要分层的临界状态了，请按照如下对策调整各种因素为盼。24分层现象改善对策改善对策给分层侧边多预留一些铝塑膜将分层侧的模具R角磨光一些(可能的话R角可以适当调大一些)，尽可能做到镜面抛光冲压成型时给分层一侧的模具夹力调小些，有利于铝塑膜在冲压时可以拉一些膜下去以减小Nylon层的拉伸负担在热封时手势尽可能平推且顶角时切勿用力过大，顶角角度小用力大的话对Nylon层的负担越大另外请按照铝塑膜的储存条件储存∶避免光线直射，湿度RH70%以下干燥通风，最重要的一点温度不能超过40℃－否则Nylon内成型有效物质会逃逸。