铝塑包装袋热封装条件参数及封装效果研究

铝塑包装袋是聚合物电池制作中一个十分重要的零部件，它不仅作为电池的外包装，并且为电极反应提供反应容器。 铝塑包装袋在生产中主要经过冲壳和热封装两个工序的加工，其中热封装工序在电池生产过程中对电池安全性能和防止漏液产生有着很很重要的影响。

Ony (25μm) 表面抗磨层 DL(3μm) Al 成型骨架层 ALM (40μm) Anti-HF layer 抗化学腐蚀层

EL(15μm) CPP (30μm) 热封装层 铝塑包装袋结构示意图 铝塑包装袋热封装过程主要发生在铝塑包装袋最内部的两个独立PP层上。由于PP受热从固态转变到粘流态，原本独立的两个PP层便可以打破相界面的约束，从而使得两个独立PP层成为一个相连的整体。 封装后

封装前

●铝塑包装袋封装研究中的几点假设条件：

1． 铝塑包装袋内除PP层外其余各层在封装时发生的形变（包括塑性形变和流动形变）很

小或者根本不发生形变；

2． PP层在热封装时符合高聚物热物理性质变化，同时也符合传热学原则； 3． PP层在热封装时符合体积不变原则； 4． PP层在热封装后封装段符合传质学原则； 5． PP层在热封装后可以看作一个整体分析； ●铝塑包装袋封装过程。

区域A

在封装过程中电池的封装层（PP层）处在粘流状态，在铝塑包装壳受到压力的作用时粘流态的PP层会向两边流动，其过程如上图所示。图中区域A表示的是由于受到压力作用向铝塑包装袋两侧发生流动的PP。其体积变化符合体积不变原则。 ●高聚物受热状态下物理性质讨论：

高聚物在加工时一般需要经过加热塑化、流动成型和冷却固化三个基本步骤。即经过加

热使高聚物变成粘性流体，以很高的压力使粘性流体发生移动得到所需型材，采用冷却的方法使制品转变为高弹态或玻璃态。

大多数的高聚物熔体和浓溶液属于假塑性流体，在有外力作用的情况下，粘流温度同外力大小和作用时间有关系，一般情况下，粘流温度反比于作用力，同时也反比于作用时间。高聚物的粘流温度是高聚物加工时的下限温度，实际上为了提高聚合物的流动性和减少弹性形变，通常加工温度选的比粘流温度高。但是温度过高，流动性太大，会造成工艺上的不合格。

目前我们使用的铝塑包装袋封装层为PP（聚丙烯），其粘流温度为（170℃~175℃），注射温度为（200℃~220℃），分解温度为（300℃）。低压聚乙烯粘流温度为（100℃~130℃），注射温度为（170℃~200℃），分解温度为（300℃）。 ● 铝塑包装袋同极耳封装；

聚合物极耳在和铝塑包装袋进行封装时，由于聚合物极耳上有一层极耳胶，并且极耳胶和极耳有一定厚度（0.16mm），因此在封装时会存在传质和传热方面的问题。

极耳封装图（注：最中间灰色方形代表极耳，其次绿色代表极耳胶，蓝色部分代表铝塑包装袋封装层。）中表现出极耳封装的一个总的趋势。

在极耳封装过程中，上封装模具使用橡胶垫接触铝塑包装袋和极耳，下封装模具使用防热封装胶带同铝塑包装袋和极耳接触。从封装模具上看上封装模具是柔性材料，封装时可以发生形变，下封装模具是硬性材料，封装时不发生形变，由此铝塑包装袋和极耳封装时会出现极耳封装图中所示的形状。上述封装形式可以防止铝塑包装袋和极耳封装短路，同时也可以保证封装时铝塑包装袋不发生形变。

在电池封装过程中由于使用橡胶加热条，因此在极耳附近的铝塑包装袋表面可以认为是均匀受热。在受力方面可以认为极耳上表面和极耳下表面受力最大，极耳侧面受力略小于上下表面受力。上极耳和极耳胶在垂直于极耳上下表面投影方向上的力的大小、传热面积同其余铝塑包装袋封装部分基本相同。上图中红色圆圈所标示的区域中标示出极耳剖面矩形的4个端点，这4个端点处容易形成受力集中，同时容易在这4个端点处形成极耳和铝塑包装袋短路。

在铝塑包装袋封装时，

● 铝塑包装袋封装效果测试方法： 1． 铝塑包装袋封装拉力测试；

铝塑包装袋封装强度宏观效果测量主要表现在封装拉力上，同时封装拉力也是一个比较容易测量的物理参数。现在，我们主要可以从铝塑包装袋封装宽度和封装拉力之间的关系中讨论封装强度效果。

铝塑包装袋封装时主要参数有：封装压力P，封装温度T，封装时间t，这三个参数均是可变量，可以根据封装要求在一定范围内调整。

在封装宽度一定的情况下可以认为封装拉力同封装压力，封装温度，封装时间有如下关系：

F|s=f (P,T,t)；

上述关系是一个三变量四维的体系，在我们日常生产中一般确定P和T两个变量。（P是一个同设备和公司供气系统有关的参数，T是一个同铝塑包装袋封装层十分有关的参数，同时T不容易准确测量。t是一个比较容易测量和控制的量）我们希望通过实验手段能够得到一系列的封装工作曲线，由此能够指导我们正确制定封装工艺。 2． 铝塑包装袋热存储失重测试；

铝塑包装袋封装后，由于电池内部处在负压状态下，在封装部分会出现电解液向外扩散同时外部空气向内扩散的情况，若封装不良，会产生电池漏液或电池鼓气的现象，这应该是我们需要避免的。

铝塑包装袋热存储失重测试主要目的在于加速铝塑包装袋封装处的液相和气相扩散速率，从而考察铝塑包装袋的封装效果。

我们将率塑包装袋封装后封装部分传质问题简化成为以下模型： L P1 P2

若铝塑包装袋封装部分两侧的压强为P1，P2，封装长度为L，传质系数为u；则铝塑包装袋封装部分传质量（质量）为：

M=u*(P1-P2)/L；

其中：u=Φ(t)，t为封装部分温度。