CN112962091A - 一种铝箔表面钝化处理工艺及铝塑膜 - Google Patents
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Abstract
本发明属于锂电池技术领域,具体涉及一种铝箔表面钝化处理工艺及铝塑膜,包括以下步骤:(1)将铝箔表面碱洗除油,依次经过滚涂、含浸法双面钝化处理后,通过非接触式抹平风刀使得无铬钝化剂均匀涂覆于铝箔两侧;(2)通过非接触式气浮烘箱对铝箔进行烘烤;铝塑膜包括尼龙层、铝箔层和CPP层;铝塑膜包括尼龙层、CPP层和经本发明钝化处理工艺制得铝箔层;本发明能够同时钝化铝箔两面,大幅提高铝箔表面钝化效率,同时大幅减少了铝箔与设备辊轮的接触面积,既减少了设备被腐蚀几率,又提高了铝箔钝化处理的良率。
Description
技术领域
本发明属于锂电池技术领域,具体涉及一种铝箔表面钝化处理工艺及铝塑膜。
背景技术
锂离子电池是21世纪最伟大的发明之一。它的出现极大地改变了人们的生产生活方式。锂离子电被广泛应用于电子产品,如笔记本电脑、新能源汽车汽车、智能手机、电动玩具等产品。锂离子电池主要由外层膜、胶、铝箔处理层、铝箔层、胶以及热封层组成,铝塑膜与锂电池内部直接接触,主要起到包裹整个电池以及阻隔水汽、电解液等作用。
随着时间的推移,锂电池的内部会产生一系列的化学反应,导致电池内部会形成氢氟酸。氢氟酸是一种腐蚀性极强的酸,它可以透过铝塑膜的热封层以及胶层直接腐蚀铝箔,这导致锂电池存在鼓包、漏液风险。因此,为了提高铝箔的耐腐蚀性能,我们必须对铝箔进行表面钝化处理以增强铝箔表面的耐腐蚀性能。
传统的铝塑膜铝箔层主要通过六价铬或者三价铬处理液以辊涂的方式对铝箔进行钝化处理,经过三价铬或者六价铬处理的铝箔,其耐氢氟酸腐蚀性能大幅提高。但是,六价铬有毒并且致癌,三价铬也在一定程度上会污染环境。随着时间的推移,国家越来越注重环保,因此,传统的铬基转化涂层也必然会被逐渐替换,并且,传统的铬基辊涂工艺存在较大的缺陷,一方面铬基钝化液的酸性极强(pH<1),会严重腐蚀辊涂设备,另一方面传统的辊涂为单面涂布工艺,而铝塑膜中铝箔需要双面钝化处理,因此铝箔需要经过两次辊涂才能达到防腐效果,铝箔经过辊轮的次数越多,铝箔的损耗就越大,两次辊涂处理造成铝箔的良率大幅下降,且使用的能耗增加,最终导致产品的生产成本上升。
为此,有必要对其进行改进,以克服实际应用中的不足。
发明内容
基于现有技术中存在的上述缺点和不足,本发明的目的之一是至少解决现有技术中存在的上述问题之一或多个,换言之,本发明的目的之一是提供满足前述需求之一或多个的一种铝箔表面钝化处理工艺及铝塑膜。
为了达到上述发明目的,本发明采用以下技术方案:
一种铝箔表面钝化处理工艺,包括以下步骤:
(1)将铝箔表面碱洗除油,依次经过滚涂、含浸法双面钝化处理后,通过非接触式抹平风刀使得无铬钝化剂均匀涂覆于铝箔两侧;
(2)通过非接触式气浮烘箱对铝箔进行烘烤。
作为优选方案,所述无铬钝化剂的温度为50~70℃。
作为优选方案,所述无铬钝化剂的处理时间为3~7秒。
作为优选方案,所述风刀对称分布于铝箔的两侧。
作为优选方案,所述风刀为U型刀风刀,U型风刀使得铝箔两侧的风量均匀一致。
作为优选方案,所述气浮烘箱的温度不低于200℃。
作为优选方案,所述无铬钝化剂包括可溶性锆盐5~10g/L,粘结促进剂丙烯酸类树脂5~10g/L和氟氢化钠0.5~1g/L。
作为优选方案,所述可溶性锆盐为硝酸锆、乙酸锆中的一种或者多种复合盐。
本发明还提供一种铝塑膜,包括尼龙层、铝箔层和CPP层;其中,所述铝箔层采用如上任一方案所述的表面钝化处理工艺制得。
作为优选方案,包括由外而内依次布设的尼龙层、外胶层、第一锆钝化层、铝箔层、第二锆钝化层、内胶层和CPP层。
本发明与现有技术相比,有益效果是:
本发明的铝箔表面钝化处理工艺,可以同时钝化铝箔两面,大幅提高铝箔表面钝化效率,同时该设备大幅减少了铝箔与设备辊轮的接触面积,既减少了设备被腐蚀几率,又提高了铝箔钝化处理的良率。
本发明的无铬钝化剂,具有绿色环保,酸度较小的特性,进一步保护设备辊轮,两者配合一起可以高效环保的钝化铝箔并降低相应成本。
本发明的铝塑膜具有耐腐蚀性能和抗拉性能。
附图说明
图1是本发明的铝塑膜的结构示意图;
图2是本发明的铝箔表面钝化处理工艺图;
图3是本发明中U型气浮烘箱结构示意图;
图中:1尼龙层、2外胶层、3第一锆钝化层、4铝箔层、5第二锆钝化层、6内胶层、7CPP层。
具体实施方式
为了更清楚地说明本发明实施例,下面将对照附图说明本发明的具体实施方式。显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图,并获得其他的实施方式。
本发明的铝箔表面钝化处理工艺,包括以下步骤:
(1)将铝箔表面碱洗除油,依次经过滚涂、含浸法双面钝化处理后,通过非接触式抹平风刀使得无铬钝化剂均匀涂覆于铝箔两侧;
(2)通过非接触式气浮烘箱对铝箔进行烘烤。
如图1所示,具体地,铝箔在经过表面碱洗除油处理后经过辊轮进入无铬钝化剂的处理槽,处理槽内无铬钝化剂的温度50~70℃,优选温度为60℃,控制铝箔在处理槽中的处理时间为3~7秒,优选时间为5秒,经过含浸法双面钝化处理的铝箔出含浸槽后经过一排非接触式风刀,通过控制风量使得无铬钝化剂均匀的涂覆在铝箔两侧,随后进入非接触式气浮烘箱。通过铝箔两侧气压的控制使得铝箔漂浮在烘箱中进行烘烤,减少无铬处理剂与辊轮的接触,减轻对于辊轮的腐蚀,烘干后的无铬钝化剂失去对设备辊轮的腐蚀性。
另外,该工艺路线大幅减少了铝箔钝化处理线中铝箔与辊轮接触的面积,使得铝箔钝化处理的良品率大幅提升,由原来的85%提高至95%。
如图2所示,风刀为特殊设计的U型风刀,风刀的出风狭缝可以上下移动以及左右转动,能保证铝箔两边吹到的风量均匀一致,保证铝箔不会因为受力不均而发生形变,且风量的大小可以调节,通过调节风量的大小以及风刀的角度来控制铝箔两边处理剂的钝化厚度。
本发明的无铬钝化剂由以下部分构成:可溶性锆盐5g/L,粘结促进剂丙烯酸类树脂10g/L,氟氢化钠0.5g/L,使用氨水来调节pH值,控制PH值在5左右。其中,可溶性锆盐为硝酸锆、乙酸锆中的一种或者几种复合盐,丙烯酸树脂为丙烯酰胺改性的聚丙烯酸树脂。
无铬钝化剂直接通过含浸方式直接作用于经过除油处理铝箔的两面,在经过200℃的气浮烘箱的烘烤,锆处理剂通过化学转化形成氧化锆以及氟化锆膜涂覆在铝箔两表面,并与特定的丙烯酸树脂通过螯合作用键接在一起。
本发明还提供一种铝塑膜,经过表面钝化处理的铝箔通过胶水与尼龙以及CPP粘结在一起,以得到铝塑膜。铝塑膜包括由外而内依次布设的尼龙层、外胶层、第一锆钝化层、铝箔层、第二锆钝化层、内胶层和CPP层。
实施例1:
本实施例中将乙酸锆200g、丙烯酰胺改性丙烯酸树脂400g、氟氢化钠20g溶于纯水并定容至40L,得到锆钝化液,将钝化液置于钝化槽中,将4000米铝箔经过上述自主研发设备处理并收卷,统计处理时间与铝箔良率。
将经过表面钝化处理的铝箔与尼龙和CPP通过外层胶以及内层胶进行热贴合,得到铝塑膜。
将得到的钝化铝箔样本根据ASTM B117进行耐盐雾测试。
将得到的铝塑膜裁剪成宽度为15mm的样条,将样条进行力学性能测试得到铝箔与CPP膜的初始拉力,具体参照标准ASTM 254。
将得到的铝塑膜样条置于85℃的电解液中,每隔1,3,5,7天进行剥离强度的测试,具体参照标准ASTM 254。
实施例2:
本实施例中将乙酸锆400g、丙烯酰胺改性丙烯酸树脂200g、氟氢化钠40g溶于纯水并定容至40L,得到锆钝化液,将无铬钝化剂置于钝化槽中,将4000米铝箔经过传统辊涂设备处理并收卷,统计处理时间与铝箔良率。
将经过表面钝化处理的铝箔与尼龙和CPP通过外层胶以及内层胶进行热贴合,得到铝塑膜。
将得到的钝化铝箔样本根据ASTM B117进行耐盐雾测试。
将得到的铝塑膜裁剪成宽度为15mm的样条,将样条进行力学性能测试得到铝箔与CPP膜的初始拉力,具体参照标准ASTM 254。
将得到的铝塑膜样条置于85℃的电解液中,每隔1,3,5,7天进行剥离强度的测试,具体参照标准ASTM 254。
对比例1:
本对比例通过购买日本立邦公司市售三价铬溶于纯水并定容至40L,得到三价铬钝化液,将钝化液置于钝化槽中,将4000米铝箔经过上述自主研发设备处理并收卷,统计处理时间与铝箔良率。
将得到的钝化铝箔样本根据ASTM B117进行耐盐雾测试。
将经过钝化处理的铝箔与尼龙和CPP通过外层胶以及内层胶进行热贴合,得到铝塑膜。
将得到的铝塑膜裁剪成宽度为15mm的样条,将样条进行力学性能测试得到铝箔与CPP膜的初始拉力,具体参照标准ASTM 254。
将得到的铝塑膜样条置于85℃的电解液中,每隔1,3,5,7天进行剥离强度的测试,具体参照标准ASTM 254。
将上述实施例1-2与对比例1的铝箔亮面钝化的生产时间及良率进行统计,得到结果如下表1所示。
表1铝箔亮面钝化的生产时间及良率
由表1中的数据可知,自主研发的设备可以大幅提高铝箔的钝化速率,并提高铝箔的钝化良率。同时,具我司统计,传统的辊涂工艺(使用三价铬钝化液),平均每钝化70万平米铝箔,就需要更换铝箔钝化设备接触三价铬钝化液的所有滚轮(20只辊轮),而采用我司自主研发的铝箔钝化设备,每生产200万平方米铝箔,仅需更换与铝箔锆钝化液接触的3只辊轮,大幅减少辊轮成本。
将上述实施例1-2和对比例1处理铝箔样本的中性盐雾(ASTM B117)实验,得到结果如下表2所示。
表2:铝箔样本的中性盐雾实验
由表2中的数据可知,自主研发的锆钝化液的处理效果与传统的三价铬钝化液钝化效果类似,钝化处理可以大幅提高铝箔的耐盐雾腐蚀效果。
将上述实施例1-2和对比例1中铝箔通过改性异丁烯内层胶以及聚氨酯外层胶使其分别与CPP/尼龙贴合后得到铝塑膜样本,制备得到15mm宽的样条,样条的初始拉力以及经过电解液浸泡后的拉力数据,得到结果如下表3所示。
表3:经过不同处理铝箔与CPP样条的粘结性能
由表3中的数据可知,自主研发的锆钝化液的处理效果相较于传统的三价铬钝化液钝化,钝化处理的粘接性能更优。
在上述实施例及其替代方案中,无铬钝化剂的温度还可以在50~70℃范围内任意选取;无铬钝化剂的处理时间还可以在3~7秒内任意选取;气浮烤箱的温度还可以在200℃以上任意选取。
在上述实施例及其替代方案中,可溶性锆盐的浓度还可以在5~10g/L的范围内任意选取;粘结促进剂丙烯酸类树脂的浓度还可以在5~10g/L的范围内任意选取;氟氢化钠的浓度还可以在0.5~1g/L的范围内任意选取。
以上所述仅是对本发明的优选实施例及原理进行了详细说明,对本领域的普通技术人员而言,依据本发明提供的思想,在具体实施方式上会有改变之处,而这些改变也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种铝箔表面钝化处理工艺,其特征在于,包括以下步骤:
(1)将铝箔表面碱洗除油,依次经过滚涂、含浸法双面钝化处理后,通过非接触式抹平风刀使得无铬钝化剂均匀涂覆于铝箔两侧;
(2)通过非接触式气浮烘箱对铝箔进行烘烤。
2.根据权利要求1所述的一种铝箔表面钝化处理工艺,其特征在于,所述无铬钝化剂的温度为50~70℃。
3.根据权利要求1所述的一种铝箔表面钝化处理工艺,其特征在于,所述无铬钝化剂的处理时间为3~7秒。
4.根据权利要求1所述的一种铝箔表面钝化处理工艺,其特征在于,所述风刀对称分布于铝箔的两侧。
5.根据权利要求1所述的一种铝箔表面钝化处理工艺,其特征在于,所述风刀为U型刀风刀,U型风刀使得铝箔两侧的风量均匀一致。
6.根据权利要求1所述的一种铝箔表面钝化处理工艺,其特征在于,所述气浮烘箱的温度不低于200℃。
7.根据权利要求1所述的一种铝箔表面钝化处理工艺,其特征在于,所述无铬钝化剂包括可溶性锆盐5~10g/L,粘结促进剂丙烯酸类树脂5~10g/L和氟氢化钠0.5~1g/L。
8.根据权利要求7所述的一种铝箔表面钝化处理工艺,其特征在于,其特征在于,所述可溶性锆盐为硝酸锆、乙酸锆中的一种或者多种复合盐。
9.一种铝塑膜,其特征在于,包括尼龙层、铝箔层和CPP层;其中,所述铝箔层采用如权利要求1~8任一项所述的表面钝化处理工艺制得。
10.根据权利要求9所述的一种铝塑膜,其特征在于,包括由外而内依次布设的尼龙层、外胶层、第一锆钝化层、铝箔层、第二锆钝化层、内胶层和CPP层。
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