中國化學(xué)與物理電源行業(yè)協(xié)會團體標(biāo)準《鋰離子電池用鋁塑復(fù)合膜》編制說明

 

       一、工作簡況

 

       1、任務(wù)來源

 

       隨著電子產(chǎn)品向小型化、智能化、可穿戴方向發(fā)展，電池必須具有體積小、輕薄化、柔性化等特點，采用鋁塑復(fù)合膜作為鋰離子電池的外包裝可以滿足這些需求，軟包鋰離子電池憑借其優(yōu)異的綜合性能，其增長速度遠超過鋰離子電池行業(yè)平均水平。據(jù)統(tǒng)計，2016年我國軟包裝鋰離子電池在手機和筆記本兩大3C應(yīng)用領(lǐng)域的滲透率都已超過60%以上。在動力電池領(lǐng)域，隨著新能源汽車的快速發(fā)展，軟包裝鋰離子電池因其單位體積能量密度高、重量輕、安全性好等優(yōu)勢，也成為動力電池技術(shù)路線的一個重要的市場選擇，包括萬向A123、微宏動力、北京國能、天津捷威、天勁股份、多氟多、LG化學(xué)等企業(yè)都采用軟包裝作為動力電池的選擇，并都提出了明確的擴產(chǎn)計劃。

 

       據(jù)調(diào)查，2016年我國軟包裝鋰離子電池銷售收入達到400億元以上，鋰離子電池用鋁塑復(fù)合膜（簡稱鋁塑復(fù)合膜）需求量超過了7000萬平方米，市場規(guī)模達25億元以上。隨著新能源汽車軟包動力電池應(yīng)用加速和3C電子產(chǎn)品等下游需求放量，鋁塑復(fù)合膜行業(yè)增速有望超過40%，潛在市場規(guī)模將達百億元級。從2011年起，我國企業(yè)便開始了鋁塑復(fù)合膜的國產(chǎn)化之路，截止目前，真正實現(xiàn)量產(chǎn)并給電池企業(yè)批量供貨的企業(yè)包括道明光電、紫江新材、新綸科技、蘇達匯城、東莞卓越、佛塑科技、明冠新材等。

 

       目前，世界各國尚無公開的關(guān)于鋰離子電池用鋁塑復(fù)合膜的國家標(biāo)準或行業(yè)標(biāo)準。隨著國內(nèi)鋁塑復(fù)合膜生產(chǎn)企業(yè)日漸增多，各電池生產(chǎn)企業(yè)、鋁塑復(fù)合膜生產(chǎn)廠家的技術(shù)性能要求和測試方法差異較大，產(chǎn)品品質(zhì)良莠不齊，也缺乏權(quán)威的相關(guān)測試機構(gòu)，從而嚴重阻礙了行業(yè)的發(fā)展和進步。為了促進鋰離子電池用鋁塑復(fù)合膜行業(yè)的技術(shù)進步和產(chǎn)業(yè)健康有序發(fā)展，加速提高國產(chǎn)鋁塑復(fù)合膜的質(zhì)量和市場占有率，因而急需制定《鋰離子電池用鋁塑復(fù)合膜》標(biāo)準。

 

       本標(biāo)準由中國化學(xué)與物理電源行業(yè)協(xié)會提出和組織，浙江道明光電科技有限公司等國內(nèi)主要的鋰離子電池用鋁塑復(fù)合膜生產(chǎn)企業(yè)、鋁塑復(fù)合膜上游原材料生產(chǎn)廠家、軟包鋰離子電池生產(chǎn)企業(yè)共同參加《鋰離子電池用鋁塑復(fù)合膜》協(xié)會團體標(biāo)準的編制。

 

       2、主要工作過程

 

       為了做好標(biāo)準啟動工作， 2017年11月23日，中國化學(xué)與物理電源行業(yè)協(xié)會下發(fā)了“關(guān)于成立《鋰離子電池用鋁塑復(fù)合膜》協(xié)會團體標(biāo)準工作組的通知”，吸納國內(nèi)外主要鋰離子電池用鋁塑復(fù)合膜生產(chǎn)企業(yè)、上游原材料、制造設(shè)備供應(yīng)商、軟包裝鋰離子電池企業(yè)和相關(guān)測試認證機構(gòu)加入《鋰離子電池用鋁塑復(fù)合膜》協(xié)會團體標(biāo)準工作組。同時，中國化學(xué)與物理電源行業(yè)協(xié)會會同全國堿性蓄電池標(biāo)準化技術(shù)委員會進行《鋰離子電池用鋁塑復(fù)合膜》國家標(biāo)準的立項申報工作。

 

       2018年01月18號，中國化學(xué)與物理電源行業(yè)協(xié)會組織下發(fā)《鋰離子電池用鋁塑復(fù)合膜》協(xié)會標(biāo)準工作組啟動會議通知。并于2018年02月01號在天津召開啟動會議，共有27家企業(yè)32名代表參與此次會議，會議宣告《鋰離子電池用鋁塑復(fù)合膜》工作組成立，并對標(biāo)準編制相關(guān)工作進行了安排，明確了時間節(jié)點，同時也對《鋰離子電池用鋁塑復(fù)合膜》初稿進行了討論，完成對術(shù)語定義、分類、要求等內(nèi)容的初步梳理。

 

       根據(jù)標(biāo)準工作組啟動會議現(xiàn)場討論及會后收集的意見，編制工作組對標(biāo)準內(nèi)容進行了修改，并于2018年3月27號在浙江杭州召開《鋰離子電池用鋁塑復(fù)合膜》協(xié)會標(biāo)準工作組第二次討論會，共有28家企業(yè)45名代表參與了此次會議，就《鋰離子電池用鋁塑復(fù)合膜》標(biāo)準全部內(nèi)容進行了探討，形成了相對完善的框架和內(nèi)容，確定會后需要繼續(xù)驗證的項目和分工。

 

       2018年06月07號，中國化學(xué)與物理電源行業(yè)協(xié)會組織在福建廈門召開了《鋰離子電池用鋁塑復(fù)合膜》協(xié)會標(biāo)準工作組第三次討論會，來自41家企業(yè)59名代表對已形成的標(biāo)準草案內(nèi)容進行了充分、深入地探討，對測試、驗證數(shù)據(jù)與對應(yīng)的指標(biāo)進行了再次確定，對有爭議的項目進行了細致分析并進行了修正。會后，根據(jù)相關(guān)單位提出的修改意見及驗證數(shù)據(jù)對標(biāo)準進行了豐富、完善，形成標(biāo)準征求意見稿。

 

       2018年10月10日，中國化學(xué)與物理電源行業(yè)協(xié)會發(fā)布了《鋰離子電池用鋁塑復(fù)合膜》協(xié)會標(biāo)準征求意見稿，經(jīng)廣泛的意見征集，截止到2018年11月1日，共收到6家單位的47條反饋意見。2018年11月16號，中國化學(xué)與物理電源行業(yè)協(xié)會組織在浙江金華召開了《鋰離子電池用鋁塑復(fù)合膜》協(xié)會標(biāo)準工作組第四次討論會，來自15家企業(yè)的19名代表參與了討論，針對征求意見的內(nèi)容進行逐條的討論，確定采納20條意見（含部分采納），另外27條意見未采納，并明確了不采納的理由（詳見附件征求意見匯總表1）。會后，按照會議精神對征求意見稿進行了修改和審定，并再次進行意見征集。截止2018年12月8日，收到1家單位4條修改意見，經(jīng)討論后確定采納了其中3條意見、另1條意見未采納（詳見附件征求意見匯總表2），按照征求意見情況對標(biāo)準文本進行修改后形成了報批稿。

 

        3、標(biāo)準編制的主要成員單位及其所做的工作

 

       本標(biāo)準由中國化學(xué)與物理電源行業(yè)協(xié)會組織，工作組成員單位由浙江道明光電科技有限公司、新綸復(fù)合材料科技(常州）有限公司、江陰蘇達匯誠復(fù)合材料股份有限公司、明冠新材料股份有限公司、蘇州福斯特光伏材料有限公司、東莞市卓越新材料科技有限公司、廈門長塑實業(yè)有限公司、深圳市百泉河實業(yè)有限公司、樂凱膠片股份有限公司、常州斯威克光伏新材料有限公司、天津力神電池股份有限公司、寧德時代新能源科技股份有限公司、中航鋰電（洛陽）有限公司、微宏動力系統(tǒng)（湖州）有限公司、惠州億緯鋰能股份有限公司、天津市捷威動力工業(yè)有限公司、多氟多化工股份有限公司、深圳沃特瑪電池有限公司、合肥國軒高科動力電源有限公司等單位組成。各單位的任務(wù)分工和完成的主要工作如下：

 

       中國化學(xué)與物理電源行業(yè)協(xié)會為項目牽頭單位，確定標(biāo)準制定原則，組織各成員單位開展標(biāo)準編制工作，匯總形成標(biāo)準各階段草案并組織國內(nèi)各方專家開展標(biāo)準研討，完成標(biāo)準報批。

 

       編制工作組成員單位作為國內(nèi)主要的鋰離子電池用鋁塑復(fù)合膜生產(chǎn)者、使用者及原材料供應(yīng)商，負責(zé)標(biāo)準各部分內(nèi)容的編寫并參加各階段標(biāo)準草案研討。其中浙江道明光電科技有限公司起草了最初的標(biāo)準草案，其它成員單位共同承擔(dān)標(biāo)準技術(shù)內(nèi)容的編寫。

 

       二、標(biāo)準編制原則和確定主要內(nèi)容的論據(jù)及解決的主要問題

 

       1、編制原則

 

       立足國內(nèi)外鋰離子電池用鋁塑復(fù)合膜研發(fā)和生產(chǎn)的現(xiàn)狀、產(chǎn)品的應(yīng)用要求，同時參考國內(nèi)外鋰離子電池用鋁塑復(fù)合膜研發(fā)和應(yīng)用技術(shù)的最新進展；

       
       廣泛吸納國內(nèi)外鋁塑復(fù)合膜生產(chǎn)研制單位、使用單位及上游原材料供應(yīng)商共同參與標(biāo)準的起草和討論；

 

       起草過程中充分考慮國內(nèi)外測試方法的統(tǒng)一和協(xié)調(diào)。

 

       2、確定主要內(nèi)容的依據(jù)

 

       本標(biāo)準主要參考了下列標(biāo)準中的相關(guān)技術(shù)條款，對標(biāo)準中的相關(guān)部分進行了逐條對比分析，將其中行業(yè)普遍認可的內(nèi)容納入標(biāo)準。

 

       GB/T 191 包裝儲運圖示標(biāo)志

       GB/T 2828.1-2012 計數(shù)抽樣檢驗程序 第1部分：按接收質(zhì)量限（AQL）檢索的逐批檢驗抽樣計劃

       GB/T 2918 塑料試樣狀態(tài)調(diào)節(jié)和試驗的標(biāo)準環(huán)境

       GB/T 6672　塑料薄膜與薄片 厚度的測定 機械測量法

       GB/T 6673　塑料薄膜和薄片 長度和寬度的測定

       GB/T 8808-1988　軟質(zhì)復(fù)合塑料材料剝離試驗方法

       GB/T 10004-2008　包裝用塑料復(fù)合膜、袋干法復(fù)合、擠出復(fù)合

       GB/T 10006　塑料薄膜和薄片摩擦系數(shù)測定方法

       GB/T 14216　塑料 膜和片潤濕張力的測定

       GB/T 26125　電子電氣產(chǎn)品 六種限用物質(zhì)（鉛、汞、鎘、六價鉻、多溴聯(lián)苯和多溴二苯醚）的測定

       GB/T 26572-2011　電子電氣產(chǎn)品中限用物質(zhì)的限量要求　　

       QB/T 2358-1998　塑料薄膜包裝袋熱合強度試驗方法

 

       3、編制過程中解決的主要問題（做出的貢獻）

 

       本標(biāo)準是國內(nèi)外首次制定的專門針對鋰離子電池用鋁塑復(fù)合膜的基礎(chǔ)標(biāo)準，主要內(nèi)容包括術(shù)語定義、分類、性能要求、測試方法四大部分，和一個規(guī)范性附錄。

 

       三、主要試驗（或驗證）情況分析

 

       為使驗證的結(jié)果具有代表性和廣泛性，收集了國內(nèi)外主要生產(chǎn)廠家的產(chǎn)品作為樣本，對標(biāo)準中要求的性能指標(biāo)進行了驗證，主要試驗情況如下：

 

       1、拉伸性能

 

       裁取長度大于150 mm、寬度為(15±0.1)mm的長形條樣品，采用精度為0.5級的萬能材料試驗機進行試驗，夾具間的初始距離為(100±5)mm， 以(300±20)mm/min的速度拉伸，記錄最大力值和斷裂伸長率。
 

 

       從表1可以看出，拉伸強度、斷裂伸長率作為薄膜材料力學(xué)性能的重要指標(biāo)，其結(jié)果的差異對鋰電池制造過程中的沖壓、折邊等工藝的影響較大，因此將其納入標(biāo)準具有充分必要性。

 

       2、剝離力

 

       按GB/T 8808-1988的規(guī)定進行，試樣寬度為（15±0.1）mm的長形條，試驗速度為100 mm/min。

 

表2 剝離力驗證

 

       剝離力反映的是界面粘接強度，剝離力大小對材料之間是否出現(xiàn)分層有直接的影響。

 

       3、熱封強度

 

       裁取寬度為（15±0.1）mm的長形條。按QB/T 2358-1998的規(guī)定進行測試，試驗速度為100 mm/min。

 

表3 熱封強度驗證

 

        熱封強度是鋁塑膜的一個很重要的指標(biāo)，直接反映封口的密著性和抵抗封袋內(nèi)部壓力對封口破壞的能力，該項指標(biāo)隨熱封條件的不同而結(jié)果差異較大，需供需雙方協(xié)商，標(biāo)準中給出的是一個確保安全封裝的最低要求。

 

        4、沖壓性能

 

        采用符合標(biāo)準中附錄A要求的模具，上、下模材質(zhì)為S136鏡面模具鋼，模芯為特氟龍材質(zhì)。將規(guī)格為130mm×240mm的樣品在0.15MPa～0.3MPa的壓力下進行沖壓，檢查樣品的外觀，并用精度不低于0.1mm的量具測量沖壓深度。

 

表4 沖壓性能驗證

 

       鋁塑復(fù)合膜沖深深度越大，表明同樣面積的鋁塑膜可以容納更多的內(nèi)容物，其利用率越高，因而是甄別鋁塑膜性能的一個重要指標(biāo)。

 

       5、穿刺強度

 

       按GB/T 10004-2008中的6.6.13的規(guī)定進行。穿刺針頭由熱封層一側(cè)開始刺入。

 

表5 穿刺強度驗證

 

       穿刺強度反映鋁塑膜內(nèi)層抵抗刺穿的能力，電池制備過程抽真空時，電芯中存在的毛刺對內(nèi)層有刺穿的行為，因而檢測鋁塑膜的穿刺強度很有必要。

 

       6、摩擦系數(shù)

 

       按GB 10006的規(guī)定進行。

 

表6 摩擦系數(shù)驗證

 

       鋁塑復(fù)合膜的摩擦系數(shù)包括保護層-保護層和熱封層-熱封層的摩擦系數(shù)，一般鋁塑復(fù)合膜多采用補償性沖壓的方式成型，摩擦系數(shù)相對低，對補償性有利，并且可防止薄膜間的互相粘連現(xiàn)象。因此，需要將摩擦系數(shù)限定在一定的范圍內(nèi)。

 

       7、耐電解液性能

 

       本標(biāo)準中，鋁塑復(fù)合膜的耐電解液性能包括兩塊：鋁塑復(fù)合膜浸泡電解液后的熱封強度及熱封層與鋁層的剝離力。

 

       7.1 鋁層與熱封層的剝離力
 

       將鋁塑膜切成15mm×100mm的試樣，并將樣品在溫度為85℃±2℃的電解液中浸泡24小時，取出自然冷卻至常溫后擦拭干凈，檢查樣品外觀并按GB/T 8808-1988規(guī)定的方法測試剝離力（測試速度為100 mm/min）。

 

表7 耐電解液性能驗證：熱封層與鋁層的剝離力

 

       鋁塑膜內(nèi)層直接與電池中的電解液接觸，通過比常規(guī)使用條件更為苛刻的將鋰電池用鋁塑復(fù)合膜在高溫下浸泡電解液檢驗其長期可靠性。

 

       7.2 封口的熱封強度
 

       將鋁塑膜封裝制成60mm×80mm的樣袋，并注入3 mL電解液，經(jīng)熱封閉合。將樣袋在溫度為85℃±2℃的環(huán)境中保持24小時后取出，自然冷卻至常溫。先裁去一個熱封邊后倒出電解液，再裁去其余熱封邊，然后將膜面殘留的電解液擦拭干凈，最后重新熱封。沿封口垂直方向取寬度為15mm的樣品，按QB/T 2358-1998規(guī)定的方法測試（測試速度為100 mm/min）。

 

表8 封口的熱封強度驗證

 

       該項測試模擬軟包鋰離子電池生產(chǎn)過程中的二封工序，反映電解液對二封的影響，具有很強的現(xiàn)實意義。

 

       除上述主要指標(biāo)外，還對外觀、厚度、耐熱、耐濕熱等性能進行了驗證，各項性能指標(biāo)均符合標(biāo)準中提出的要求。經(jīng)各項驗證，并經(jīng)與會專家、代表的確認，標(biāo)準中制定的指標(biāo)均在合理范圍內(nèi)，參照該標(biāo)準要求和方法，對鋁塑復(fù)合膜是否能夠滿足鋰電池的制造、應(yīng)用要求而言具有極其重要的作用。

 

       四、知識產(chǎn)權(quán)情況說明
 

       本標(biāo)準的主要技術(shù)內(nèi)容均不涉及專利。

 

       五、產(chǎn)業(yè)化情況、推廣應(yīng)用論證和預(yù)期達到的經(jīng)濟效果
 

       《鋰離子電池用鋁塑復(fù)合膜》團體標(biāo)準對鋰離子電池用鋁塑復(fù)合膜進行了定義，提出了主要性能指標(biāo)及檢測方法，且相關(guān)指標(biāo)具有代表性和合理性，同時對生產(chǎn)企業(yè)的研發(fā)提供了一定的方向，對促進鋁塑膜行業(yè)健康發(fā)展及市場規(guī)范有積極的影響。

 

       本標(biāo)準適用于鋰離子電池封裝用的鋁塑復(fù)合膜（簡稱鋁塑膜）。其它采用非鋰基電解質(zhì)的電池用鋁塑膜也適用于本標(biāo)準。

 

       六、采用國際標(biāo)準和國外先進標(biāo)準情況
 

       本標(biāo)準是國內(nèi)外首次制定的專門針對鋰離子電池用鋁塑復(fù)合膜的基礎(chǔ)標(biāo)準，沒有國際標(biāo)準和國外先進標(biāo)準參考。

 

       七、與現(xiàn)行相關(guān)法律、法規(guī)、規(guī)章及相關(guān)標(biāo)準的協(xié)調(diào)性
 

       本標(biāo)準是鋰離子電池用鋁塑復(fù)合膜的基礎(chǔ)標(biāo)準，與相關(guān)法律、法規(guī)及測試標(biāo)準在技術(shù)內(nèi)容上協(xié)調(diào)、一致。

 

       八、重大分歧意見的處理經(jīng)過和依據(jù)
 

       本標(biāo)準的技術(shù)內(nèi)容是由國內(nèi)主要鋰離子電池用鋁塑復(fù)合膜研制生產(chǎn)單位、鋰離子電池相關(guān)企業(yè)、鋁塑復(fù)合膜原材料供應(yīng)商組成的編制工作組起草，并在工作組內(nèi)經(jīng)反復(fù)研討、達成一致后確定的，編制過程中多次邀請行業(yè)代表和有關(guān)專家對標(biāo)準的內(nèi)容和關(guān)鍵技術(shù)問題進行討論，無重大分歧意見。

 

       九、標(biāo)準性質(zhì)的建議
 

       作為鋰離子電池用鋁塑復(fù)合膜的基礎(chǔ)標(biāo)準，本標(biāo)準可作為推薦性行業(yè)標(biāo)準指導(dǎo)鋰離子電池用鋁塑復(fù)合膜的研發(fā)、生產(chǎn)和檢測，在條件成熟的情況下，建議盡快升級為推薦性國家標(biāo)準。

 

       十、貫徹標(biāo)準的要求和措施建議
 

       本標(biāo)準填補了鋰離子電池用鋁塑復(fù)合膜領(lǐng)域的空白，且與國家相關(guān)標(biāo)準保持協(xié)調(diào)一致，建議盡快發(fā)布本標(biāo)準，并于發(fā)布后立即實施。

 

       十一、替代或廢止現(xiàn)行相關(guān)標(biāo)準的建議

       無。

 

       十二、其它應(yīng)予說明的事項
 

       無。

 

                                                                                                                                                                                                                                                                                    團體標(biāo)準《鋰離子電池用鋁塑復(fù)合膜》編制工作組

                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                          2018-12-12

 

 

               附  件
 

《鋰離子電池用鋁塑復(fù)合膜》標(biāo)準征求意見匯總表1
 

       截止11月1日共收到47條意見和建議，其中ATL3條，國軒高科11條，天勁6條，蘇達匯誠9條，鋰盾6條，新達12條。以下是2018年11月16日現(xiàn)場討論意見匯總：【雙擊圖片 查看詳細內(nèi)容】

《鋰離子電池用鋁塑復(fù)合膜》標(biāo)準征求意見匯總表2
 

       截止2018年12月8日，對征求意見稿修改后再次收到4條反饋意見，采納情況見下表：