一种微弧氧化铝箔的制备方法和应用与流程

1.本发明涉及软包电池材料技术领域，尤其涉及一种微弧氧化铝箔的制备方法和应用。


背景技术：

2.软包电池采用铝塑膜包装，相同电池容量下比铝壳电池轻20％左右的新型电池，相比圆柱和方形铝壳，软包电池在能量密度、安全性和灵活度上具备明显优势，已经广泛应用到3c消费类、新能源汽车和储能领域。
3.铝塑膜是软包电池电芯封装的关键材料，为电池提供良好的阻隔性、耐电解液稳定性、冷冲压成型性、抗穿刺性和绝缘性，是一种制备技术要求苛刻的复合材料。铝塑膜的制备主要有干法和热法两种，干法工艺简单，但其耐电解液性较差。热法工艺可以提高铝(al,aluminum)层与聚丙烯(pp,polypropylene)层之间的粘附力，使内表层防电解液溶胀脱落能力大大提升，但是这种特殊处理的金属化聚丙烯(mpp)需要较高的温度将其熔化才能起到粘结作用，冷却后，因与pp的收缩系数存在较大差异，很容易出现向内卷曲的情况。并且铝塑膜生产属于重资产行业，目前高端铝塑膜相关技术依赖从日本韩国进口。
4.因此，需要提出一种微弧氧化铝箔的制备方法和应用，在铝箔表面原位生长以氧化铝为主的陶瓷薄膜，取代铝塑膜在软包电池外包装中的应用，以解决上述问题。


技术实现要素：

5.本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种微弧氧化铝箔的制备方法和应用。
6.为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
7.一种微弧氧化铝箔，在普通铝箔表面通过微弧氧化的方法原位均匀生成一层氧化铝陶瓷涂层。该陶瓷涂层主要成分为α-al2o3、γ-al2o3和无定形相。
8.优选地，一种微弧氧化铝箔的制备方法，包括以下步骤：
9.s1、前期清洗，用清水清洗铝箔，如果待处理铝箔表面有油污，可用清洁剂和清水依次清洗或冲洗铝箔表面，去除铝箔表面油污，如果待处理铝箔表面清洁无油污，此步骤可省略；
10.s2、微弧氧化，将清洗之后的铝箔置于微弧氧化装置的阳极，并且浸没在微弧氧化电解质槽液中，在恒流或者恒压模式下，通过微弧放电生成氧化铝陶瓷涂层；
11.s3、水洗，将微弧氧化铝箔放置于去离子水水槽中，浸没加喷淋清洗各一遍，去除表面残留电解质槽液；
12.s4、后期处理，根据需求，将水洗完成的微弧氧化铝箔进行复合涂层或封孔处理，如无需求，此步骤可省略。
13.优选地，步骤s4中可将微弧氧化铝箔置于电泳槽液中，制成微弧氧化加电泳复合涂层(mcc)铝箔。
14.一种微弧氧化铝箔的应用，微弧氧化铝箔用于软包电池电芯封装过程中。
15.本发明具有以下有益效果：
16.1、使用本发明提出的制备方法制备出的微弧氧化铝箔，取代了铝塑膜在软包电池外包装中的应用，可以摆脱对铝塑膜卡脖子技术的依赖，同时微弧氧化铝箔仍然具有铝箔的天然柔性，从而可以继续使用目前的冲坑工艺制作软包电池，但是由于在铝箔的表面添加了一层陶瓷涂层，提升了软包电池外包装的结构强度，将使得电池在针刺实验中表现更好；
17.2、与聚烯烃基膜低熔点相比，陶瓷涂层本身可承受两千五百摄氏度的高温冲击，膜层可耐高击穿电压2000v，并且具有良好的耐腐蚀与绝缘性能，同时与现在铝箔膜涂覆技术投资以及制造工艺相比，微弧氧化铝箔制作工艺成本较低，可一步生成，容易实现大规模工业化生产。
附图说明
18.图1为微弧氧化铝箔处理工艺流程示意图；
19.图2为微弧氧化铝箔与传统干法或热法铝塑膜膜层结构对比示意图。
具体实施方式
20.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
21.一种微弧氧化铝箔，在普通铝箔表面通过微弧氧化的方法原位均匀生成一层氧化铝陶瓷涂层。该陶瓷涂层主要成分为α-al2o3、γ-al2o3和无定形相。
22.一种微弧氧化铝箔的制备方法，包括以下步骤：
23.s1、前期清洗，如果待处理铝箔表面有油污，可用清洁剂和清水依次清洗或冲洗铝箔表面，去除铝箔表面油污，如果待处理铝箔表面清洁无油污，此步骤可省略；
24.s2、微弧氧化，将清洗之后的铝箔置于微弧氧化装置的阳极，并且浸没在微弧氧化电解质槽液中，在恒流或者恒压模式下，通过微弧放电生成氧化铝陶瓷涂层；
25.s3、水洗，将微弧氧化铝箔放置于去离子水水槽中，浸没加喷淋清洗各一遍，去除表面残留电解质槽液；
26.s4、后期处理，根据需求，将水洗完成的微弧氧化铝箔进行复合涂层或封孔处理，如无需求，此步骤可省略。
27.步骤s4中可将微弧氧化铝箔置于电泳槽液中，制成微弧氧化加电泳复合涂层(mcc)铝箔。
28.一种微弧氧化铝箔的应用，微弧氧化铝箔用于软包电池电芯封装过程中，用于取代传统干法铝塑膜和热法铝塑膜在软包电池中的应用。
29.需要说明的是，步骤s2中使用的微弧氧化装置输出功率为75kw，电解液为常用铝合金微弧氧化硅酸盐体系电解液配方。
30.本发明中，传统干法铝塑膜的结构包括25微米的尼龙层、2-3微米的复合胶层、40微米的铝箔层、2-3微米的复合胶层和40微米的cpp膜(如图上端左侧所示)，其总厚度为109-111微米；传统热法铝塑膜的结构包括25微米的尼龙层、2-3微米的复合胶层、40微米的
铝箔层、2-3微米的mpp和30微米的cpp膜(如图2上端右侧所示)，其总厚度为109-111微米。
31.需要说明的是，cpp膜即流延聚丙烯薄膜(cast polypropylene)，mpp即为金属化聚丙烯薄膜(metallized polypropylene)。
32.而微弧氧化铝箔的结构包括10微米的mao陶瓷层、40微米的铝箔层和10微米的mao陶瓷层(如图2下端所示)，其总厚度为60微米，相较于传统方法的铝塑膜来说，微弧氧化铝箔的厚度更小，可以减少电池软包封装的体积，从而有效提高电池的能量密度。
33.传统铝塑膜的cpp膜厚为30-40um，空隙率为40，聚乙烯pe熔点135℃，聚丙烯pp熔点165℃，刺穿强度为0.27n/um，弹性模量为3gpa，而微弧氧化铝箔膜的膜厚为10-40um，空隙率为0-40，膜层耐热冲击可承受2500℃以下热冲击，耐刺穿强度明显高于0.27n/um，显微硬度为1000-1500最大可达3000hv，也明显高于传统铝塑膜的显微硬度，弹性模量为大于200gpa。
34.因此在整体表现中，微弧氧化铝箔的制备和应用可以摆脱对铝塑膜卡脖子技术的依赖，同时微弧氧化铝箔仍然具有铝箔的天然柔性，从而可以继续使用目前的冲坑工艺制作软包电池，但是由于在铝箔的表面添加了一层陶瓷涂层，提升了软包电池外包装的结构强度，将使得电池在针刺实验中表现更好；
35.并且陶瓷涂层本身可承受两千五百摄氏度的高温冲击，膜层可耐高击穿电压2000v，并且具有良好的耐腐蚀与绝缘性能绝缘，同时与现在铝箔膜涂覆技术投资以及制造工艺相比，微弧氧化铝箔制作工艺成本较低，可一步生成，容易实现大规模工业化生产。
36.以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。