软封装锂电池铝塑膜成形性能研究进展

包 装 工 程

PACKAGING ENGINEERING

·22·

软封装锂电池铝塑膜成形性能研究进展

陈伟1,2，雷中伟3，冯绍辉1，陈雨楠2，陈明和1

（1.南京航空航天大学 机电学院，南京 210016；2.中铝材料应用研究院有限公司苏州分公司，

江苏 苏州 215026；3.浙江华正能源材料有限公司，杭州 311399）

摘要：目的 综述铝塑膜成形性能的影响因素和研究现状，为锂电池铝塑膜领域的科研，以及工程技术人员进行深入研究，提升产品性能提供参考。方法 首先介绍铝塑膜多层复合材料的结构、各层的作用，接着讨论冲压模具、冲压工艺以及基层材料的选择对铝塑膜成形性能的影响，并详细综述铝箔基层合金成分、微观组织和晶粒尺寸对铝箔性能的影响。结论 为了加快锂电池铝塑膜的国产化进程，未来需要加强铝塑膜对电解液耐久性的研究，同时进一步提升铝箔的成形性能，加强铝箔界面性质对铝塑复合性能和铝塑膜耐久性影响机理的研究，为增强下游用户对国产铝塑膜的信心提供理论支持。 关键词：铝塑膜；铝箔；成形性能；锂电池

中图分类号：TB333 文献标识码：A 文章编号：1001-3563(2022)09-0022-09 DOI：10.195/j.cnki.1001-3563.2022.09.003

Research Progress on Forming Performance of Aluminum-plastic Laminated

Film for Soft Encapsulated Lithium-ion Batteries

CHEN Wei1,2, LEI Zhong-wei3, FENG Shao-hui1, CHEN Yu-nan2, CHEN Ming-he1

(1. College of Mechanical and Electrical Engineering, Nanjing University of Aeronautics and Astronautics, Nanjing 210016, China; 2. Suzhou Branch, Chinalco Materials Application Research Institute, Jiangsu Suzhou 215026, China;

3. Zhejiang Huazheng Energy Material Co., Ltd., Hangzhou 311399, China) ABSTRACT: This paper summarizes the influencing factors and research status of aluminum-plastic film forming per-formance, and provides references for the research and technical personnel in the field of aluminum-plastic laminated film of soft encapsulated lithium-ion battery to conduct in-depth research and improve product performance. Firstly, the struc-ture and function of the aluminum-plastic laminated film multi-layer composite material and the function of each layer is introduced. Then the influence of stamping die, stamping process and the selection of the base material on the forming performance of the aluminum-plastic laminated film is discussed. The effects of the alloy composition, microstructure and grain size of the aluminum foil base layer on the performance of the aluminum foil are reviewed in detail. To sum up, in order to accelerate the localization process of aluminum-plastic laminated film for lithium-ion battery, it is necessary to strengthen the durability of aluminum-plastic laminated film to electrolyte in the future. At the same time, further improve the forming performance of aluminum foil, strengthen the research on the influence mechanism of aluminum foil interface property on aluminum-plastic composite performance and aluminum plastic laminated film durability, provide theoretical support to enhance the downstream users' confidence in domestic aluminum-plastic laminated film. KEY WORDS: aluminum-plastic laminated film; aluminum foil; forming performance; lithium-ion battery

收稿日期：20210717

基金项目：中铝科技发展基金（K2018LZ01）

作者简介：陈伟（1980—），男，南京航空航天大学博士生，高级工程师，主要研究方向为铝合金新材料、新工艺。

第43卷 第9期 陈伟，等：软封装锂电池铝塑膜成形性能研究进展 ·23·

1991年索尼推出了首个商用锂电池，因其体积小、质量轻、经久耐用，广泛应用于便携式摄像机、手机等消费电子领域[1]。此后锂电池一直沿用至今，已成为主流的电子设备电源，并不断向新能源汽车领域渗透。减轻锂电池的质量、减小锂电池的尺寸、提高锂电池循环耐久性，在保持安全性的同时最大限度地降低成本一直是科学家们努力的方向[2]。

根据封装形式的不同，锂离子电池可分为3类：采用不锈钢材料封装的圆柱形锂电池，采用铝合金材料封装的方形锂电池和采用铝塑复合膜封装的软封装锂电池[3]。软封装锂电池由于其形状和尺寸具有灵活性，可以满足更高的能量密度要求，适应电池“更薄”和“更小”的发展趋势[4]。

得益于国内3C和动力锂电池市场需求的不断扩大，作为软封装锂电池包装材料的铝塑复合膜开始受到人们越来越多的关注。铝塑复合膜因其质量轻、可塑性好、空气和湿气阻隔性良好等优异性能而广泛应用于包装行业[5-6]。软封装锂离子电池使用的铝塑复合膜技术壁垒非常高，国内软封装锂离子电池用铝塑膜领域长期被国外企业垄断，国产化率不足30%，是国产化率最低的锂电池材料之一[7]。日本的2家企业大日本印刷株式会社（Dai Nippon Printing）和昭和电工（Showa Denko）是锂电池用铝塑膜领域的两大巨头，占据了全球70%以上的市场份额，已在全世界形成生产和技术垄断[8-10]。

近年来，中国3C市场火热，新能源汽车市场方兴未艾，强劲的下游需求带动了锂电池产销量的持续增加，尤其是软封装锂电池需求的持续增加。这给国内铝塑膜企业提供了巨大的发展机会，相应的技术研

发也成呈现蓬勃发展的态势[7, 11]

。

文中综述铝塑膜的成形性能研究现状，着重讨论冲压模具、冲压工艺、膜层基材对铝塑膜成形性能的影响，在膜层基层方面需要特别关注铝箔层材料的选择，并详细综述铝箔材料成分、微观组织和晶粒尺寸对铝箔性能的影响。

1 铝塑膜的结构及各层的作用

软封装锂电池用铝塑膜类似于食品包装的铝塑复合结构，总厚度约为0.1 mm左右，主要由5层构成，从外层到内层依次为：尼龙层PA（厚度约25 μm）、黏结剂层（厚度约为2～5 μm）、铝箔层（厚度约40 μm）、黏结剂层（厚度约2～5 μm）、聚丙烯层CPP

（厚度约50 μm）[12]

，其结构见图1，其中尼龙、铝箔和聚丙烯是影响铝塑膜性能最重要的3层基材。

外层尼龙层为保护层，起到保护中间铝箔层不被刮伤和增加铝箔延性的作用，需要有良好的抗冲击性和绝缘性，同时需具备耐穿刺、耐热、耐摩擦性能和良好的印刷性能。中间层铝箔为阻隔层，主要作用为

图1 铝塑膜结构

Fig.1 Schematic diagram of aluminum-plastic laminated Film

阻隔水分进入电池内部和电解液从内部渗出，需要具备良好的阻隔性能、冷冲压成形性能及双面复合性能。内层为聚丙烯层，要求具有良好的热封性能，以

及对水和溶剂的阻隔性能[10]。

电池级铝塑膜的技术要求包括外观、厚度、阻隔性、成形性能、热封强度、耐水泡性能、电绝缘性、耐穿刺性能、耐电解液稳定

性等[13]，它的设计和制造是锂电池行业的主要技术难题之一

[12, 14-18]

。 2 铝塑膜的成形性能

软封装锂电池铝塑膜作为锂电池电芯的外层包

装材料，对电芯的性能和安全性起到至关重要的作用。通常采用冲压工艺中典型的拉深成形方式，利用相应形状的凸模和凹模经过一道次拉深，制成所需形状的外壳，然后将电芯装入其中，并经过热封等一系列的工序后，制成铝塑膜软封装锂电池。

冲压工艺一直是材料加工领域研究的热点[19-24]，但是由于铝塑膜具有不同于传统金属材料的特点，业内对其拉深成形工艺还没有统一的方法。目前公开的方法有2种：延伸性拉深，该方法上、下模之间的压边力较大，冲压过程中铝塑膜面积的增加完全由底部材料通过厚度减薄补偿，冲深较浅，材料变薄严重；补偿性拉深，该方法压边力可调，深冲过程中铝塑膜面积的增加由边缘和底部材料厚度减薄共同补偿，冲深较深，目前应用比较广泛。无论是哪种方式，铝塑膜在成形过程中均为一道次深冲，类似盒形件的拉深成形。传统的宏观成形冲头直径为100～1 000 mm、板料厚度为0.08～1 mm；微冲压成形冲头最大直径为9 mm、板料的厚度为0.001～0.3 mm[25]。铝塑膜盒形件长、宽一般约为几十毫米（3C电池）至几百毫米（动力电池），这种零件的成形既不属于传统的宏观成形，也不同于最近研究比较热门的微成形，而是介于二者之间。

成形性能是衡量铝塑膜使用性能的4项核心指标之一。成形性能的优劣不仅与铝塑膜自身质量密切相关，同时还与模具设计、冲压工艺如压边力、润滑

条件和冲压速度等有关[26]。

为了提高铝塑膜的成形性能，研究者主要从冲压模具与工艺、各层结构设计以

·24· 包 装 工 程 2022年5月

及基层材料性能提升等方面开展了大量的工作。

2.1 铝塑膜冲压模具和冲压工艺

同金属板材的冲压成形类似，影响铝塑膜冲压成形的因素有模具结构、压边力、润滑条件和速度等。模具设计和冲压工艺改进主要以是否有利于铝塑膜在冲压成形过程中材料流动为原则，使铝塑膜在成形过程中尽可能均匀变形，减小底部圆角部位铝箔层变薄的程度，提高铝塑膜的冲压深度和厚度均匀性。如果在冲压成形前增加一道预成形工序，效果将更明显[27]。

凸模圆赵越等[28]通过多因素正交实验分析发现，

角半径与模具摩擦因数的选择对铝塑膜冲压质量影响较大。铝塑膜冲压过程中，主要由壳体底部和边缘部位对拉深区域材料进行流动补偿。成形后铝塑膜外壳边角位置减薄最严重，也是材料流动补偿最困难的位置。模具摩擦因数对铝塑膜成形深度的影响受制于模具表面粗糙度，但并非模具表面粗糙度越小越好。这主要是因为铝塑膜与上、下模具接触的表面分别为尼龙和聚丙烯，两者均为高分子材料，当模具表面粗糙度很小时，受压后容易发生较大的弹性变形，与模具表面粘合在一起造成摩擦阻力增加。研究表明，当模具表面的粗糙度Ra为0.09 μm时，摩擦阻力最小[15]。

压边力是铝塑膜成形的重要工艺参数，铝塑膜拉深成形过程中，坯料压边圈为铝塑膜提供摩擦阻力，通过增大铝塑膜内部拉应力来控制材料的流动，铝塑膜变形区域由边缘和底部的材料补偿。压边力对铝塑膜冲压成形的影响与传统金属板料的成形类似，压边力过小，无法有效控制材料的流动，容易起皱；压边力过大，可能导致铝塑膜底部圆角部位厚度过度减薄或者拉裂[29-30]。

致分层，降低成形性能。机械互锁理论是最早提出的界面黏附模型，见图2[32]。复合过程中聚合物黏合剂通过机械互锁机制与基底的微孔或其他表面微结构紧密结合[33-34]。在黏合剂润湿性能良好的情况下，基层表面的粗糙度和孔隙率是影响黏合性能的主要因素，因此，通过铝箔表面的粗糙度，可以有效地产生界面互锁效应，增加界面的结合力和铝塑膜的成形能力。

图2 机械互锁效应

Fig.2 Schematic diagram of mechanical

interlocking effect

2.2.2 基层材料选择

通过改变或者优化铝塑复合膜各层基材的性能，调整不同基材厚度占比，也是改善成形性能的有效手段，比如使用多层复合热塑性树脂基材（如氟树脂、聚氨酯树脂等），也可以尝试在铝箔层外侧涂覆基材[7]

层。另外，胶层的选择也是改善成形性能的重要技术手段。

相对于外层尼龙和内层聚丙烯60%以上的伸长率，铝箔基层的伸长率仅为15%左右，是多层铝塑膜延展性的短板[35]，故选用合适的铝箔材料、外层基材和胶层对提高铝塑膜的成形性能至关重要。另外，如果铝塑膜各层之间复合不良，在成形过程中容易分层，导致铝箔失效，降低铝塑膜的成形性能。故对铝箔层的研究主要是其成形性能和黏结性能的改进和提升[36-38]。

2.2 铝塑复合膜的结构设计

为了提高铝塑膜自身的成形性能，通常在复合层的设计和各层基材的选择方面进行改进。 2.2.1 复合层设计优化

铝塑膜各层材料特性差异较大，属于非均质材料，在成形过程中，各层界面通常是层间结合的薄弱环节，容易在界面结合处引起应力奇异性[31]，从而导

2.3 铝塑膜的复合工艺

成品铝塑膜的性能不仅与各层基材的性能有关，还与其制备工艺密切相关。铝塑膜制备工艺按照材料间的复合方式不同可以分为干法复合（见图3）和热法复合（见图4）[26]。

图3 干法复合工艺路线

Fig.3 Route diagram of dry compound process

第43卷 第9期 陈伟，等：软封装锂电池铝塑膜成形性能研究进展 ·25·

图4 热封复合工艺路线

Fig.4 Route diagram of thermal compound process

干法复合由于有熟化过程，生产周期相对较长，但是成品铝塑膜的成形性较好；热法复合需经高温处理，有可能破坏树脂间的范德华力，导致树脂的韧性下降，成形过程容易发生破裂失效。热法复合的优势主要体现在具有优异的阻隔性和耐电解液溶解性方面，其他性能如深冲性能、防短路性能、裁切性能等相较于干法复合制备的铝塑膜较差，因而干法复合工艺在制备铝塑膜过程中更为常见，热法复合一般只在对电池容量要求不高的电池封装过程中应用。

为了提高铝塑复合膜的耐电解液性能和铝、塑之间的剥离性能，对黏结剂进行改性是目前主要的技术路线之一，比如使用酸改性聚烯烃树脂和多官能异氰酸酯组成的化合物作为黏结剂，或者使用苯乙烯弹性体、多官能异氰酸酯和碳二亚胺化合物组成的黏结剂等都是工业条件下可以选择的技术手段[7]。

采用8079和8021合金作为软封装锂电池铝塑膜的铝箔芯层材料，其合金成分见表1[41]。

由表1可以看出，8079和8021主要合金元素是Fe和Si，又可以称为AlFeSi合金。Fe能够增加铝箔的强度，起到细化晶粒的作用[42]，同时使铝箔具有良好的延展性[43]，铸造过程中固溶于基体中的Fe元素在随后的热处理过程中形成AlFe弥散相。合金中添加Si元素可以提高合金的铸造性能，并使合金的铸态结构变得更加均匀。退火过程中，Si能够加速固溶元素的析出，Si质量分数高于0.8%时会降低合金的再结晶温度，并最终退火温度范围；同时，Si能够降低了铁对晶粒尺寸的积极影响[44]，商用8079和8021合金中Si质量分数一般控制在0.05%~0.1%。

3.2 Al-Fe-Si合金中的物相种类

通过调整Fe、Si含量可以形成不同的微观组织结构，从而获得相应性能的铝箔产品。Langsrud等[45]研究了不同Fe、Si含量铝合金半连续铸造过程中可能形成的物相种类，见图5。从图5中可以看出，当合金中Si含量很低时，基体中主要形成原子比不同的AlFe相。对于8079和8021合金，由于Si质量分数小于0.3%，基体中形成的物相以AlFe相为主。

不同铸造工艺条件下AlFe合金中可能出现的

其中Al3Fe是AlFe物相种类和晶体结构见表2[40]。

合金中唯一的平衡相（通常记为θ），其余为非平衡相。铸锭均匀化过程中，非平衡的Al6Fe相逐渐球化并溶解，与Al3Fe相以针状从基体中析出，并逐渐长大球化，Al3Fe相通常在远离Al6Fe相的地方析出，几乎没有发现Al3Fe依附于Al6Fe形核，所以，Al6Fe→Al3Fe的相变为溶解–析出机制，Fe在铝 基体中向Al3Fe析出相扩散是该相变的主要决定 步骤。

3 铝塑膜用铝箔

3.1 铝箔的化学成分

由于铝固有的优异特性，如良好的防水性、阻隔性、耐蚀性和成形性能，使得铝箔成为包装领域广泛应用的材料。随着铝箔合金种类、状态和厚度的不同（厚度为6～200 μm），可以应用于包装食品、乳制品、药品或工业产品等。目前，绝大多数铝箔产品采用工业纯铝制成，即1xxx铝合金，其纯度大于99.0%，其余为Fe和Si元素，在完全退火条件下（O态），1xxx的工业纯铝的强度和延性较低，如常用的1050和1200合金，不能满足特殊领域的应用需要[39]。为了提高铝箔的综合性能，通常需要进行合金化，其中Fe、Si是主要的合金化元素，当合金中Fe和Si的质量分数＞1.0%时，就形成了8xxx系铝合金，其中8079和8021是典型的8xxx铝合金牌号[40]。

鉴于8xxx铝箔良好的综合性能，国内、外通常

3.3 Al-Fe-Si铝合金箔的晶粒组织

工业条件下的铝箔通常采用热轧板材或者铸轧板材开坯，前者基本流程包括半连续铸锭→铣面→均匀化处理→热轧→冷轧，以及冷轧过程中的退火处理[46-47]；而后者通过连续铸轧、多道次冷轧和退火处理直接生产所需厚度的箔材[43, 48]。相较于前者，后者流程更短、成本更低。

表1 8079和8021的合金成分

Tab.1 Chemical composition of 8079 and 8021 aluminum alloys

牌号 8079 8021

化学成分（质量分数）/%

Si 0.05~0.3 0.15

Fe 0.7~1.3 1.2~1.7

Cu 0.05 0.05

Mn— —

Mg— —

Cr——

Ni——

Zn 0.1—

Ti——

Zr — —

其他 单个 0.05 0.05

合计 0.15 0.15

余量 Al Al

·26· 包 装 工 程 2022年5月

表2 Al-Fe合金中的二元相及其晶体结构

Tab.2 Binary phases and crystal structure of Al-Fe alloy 物相的代号

β1 β1 ε ξ η θ

物相的表达式

AlFe3 AlFe — ξAl2Fe ηAl5Fe θAl3Fe Al9Fe Al6Fe

AlmFe (m=4.0～4.4)

物相的晶体结构

面心立方 体心立方 复杂体心立方 复杂菱形六面体

底心斜方 底心单斜 单斜 正交 体心立方

图5 DC铸造AlFeSi合金中的金属间化合物 Fig.5 Intermetallic compounds of Al-Fe-Si alloy by DC cast

锂电池铝塑膜用AlFeSi铝合金箔要求具有良好表面质量和成形性能。这就要求成品铝箔的晶粒组织越细越好，因为粗大的晶粒结构不仅降低了铝箔表面质量，而且会恶化成形性能。再结晶过程对铝箔坯料和成品铝箔的晶粒组织有着重要的影响，通过改变

，可以显著基体固溶水平和析出相比例（见表3[49]）

影响退火过程中的再结晶行为和软化行为。

2种退火条件下，厚度为50 μm铝箔样品的晶粒

组织见图6[44]。图6a样品具有非常细小、均匀的晶粒形貌，而图6b样品的晶粒组织更加粗大和不均匀。由于晶粒组织粗化的影响，图6b铝箔的伸长率迅速降低，这也证实了晶粒结构与铝箔的力学性能之间的密切关系。实验表明，通过控制最终退火的温度，可以保持细小、均匀的晶粒组织。

3.4 Al-Fe-Si合金铝箔的拉伸性能

商用AlFeSi合金铝箔的强化机制主要是弥散强化，其次是固溶强化。弥散强化的效果主要取决于弥散相颗粒间的间距（弥散相体积分数和尺寸分布）。

表3 铝箔加工过程和物相的相互作用

Tab.3 Aluminum foil processing process and phases interaction

微量化学元素的存在形式

Fe、Si固溶元素 大于1 μm的粗大 析出相/颗粒 小于0.1 μm的细小

析出相/颗粒

冷轧

通过与固溶元素相互作用，降低位错迁

移率

在粗大颗粒周围 形成高密度位错 使位错均匀分布

退火

形核和再结晶过程中，降低大/小角度

晶界的迁移率

作为再结晶形核质点 对位错和晶界起钉扎作用

图6 8021合金铝箔退火后的晶粒组织

Fig.6 Grain structure of 8021 alloy aluminum foil after annealing

第43卷 第9期 陈伟，等：软封装锂电池铝塑膜成形性能研究进展 ·27·

晶粒尺寸对强度的影响相对较小（除非晶粒尺寸< 10 μm），但对提升延展性来说细化晶粒是必须的。成品铝箔细小均匀的晶粒结构可以通过再结晶获得，这取决于冷轧变形量（冷轧变形量越高，越有利于连续再结晶）。此外，弥散相的尺寸分布（钉扎晶界移动）和基体中固溶元素的含量（抑制回复）有利于阻碍晶粒粗化[44, 50]。

晶粒组织和第二相颗粒数量（初晶相和弥散相）与铝箔的最终性能密切有关。通常，第二相颗粒数量随着铁含量的增加而增加。同时，随着Fe含量的增加，晶粒尺寸变得细化和均匀化，并有利于铝箔退火后的抗拉强度、伸长率的提升。厚度50 μm的O态铝箔的强度和伸长率随着合金组分的变化关系见表4，4种工业条件下合金主要以Fe为强化元素，且Fe含量逐渐升高。从表4中可以看出，随着合金中Fe含量增加，在获得高强度的同时，伸长率也逐渐升高[47]。

表4 不同Al-Fe合金O态铝箔强度和伸长率 Tab.4 Strength and elongation of different Al-Fe

Alloy foil with O temper 合金种类 抗拉强度/MPa

伸长率/% AA1050 68.2 9.0 AA1200 75.4 11.1 AA8079 .5 10.2 AA8021

108.3

18.3

3.5 铝箔的复合性能

为了提高铝箔耐电解液耐蚀性和剥离性能，通常需要在铝箔表面沉积一层化学转化膜，然后再与尼龙和聚丙烯复合成膜。铝/塑之间复合越牢固，剥离强度越高，在拉深成形过程中越有利于层与层之间相互协调，提高冲深深度。目前，最常用的化学转化处理是磷铬酸盐处理，同时各种无铬表面处理方法也被大量研究，甚至开始小范围应用[51]。

Liang等[52]报道了一种铝箔表面钼酸盐化学转化处理工艺，铝箔经钼酸盐处理后与聚丙烯复合，参照GB/T 8808其剥离强度可达到(10±0.4)N/mm，与铬磷酸盐处理的铝箔接近，并远高于未经处理素箔的剥离强度。Xia等[37]采用H2TiF6溶液处理铝箔表面，与未经处理的素箔相比，铝箔与聚丙烯之间的剥离强度显著提高。其主要机制是铝箔表面粗化与黏结剂形成互锁效应，以及黏结剂与铝箔表面化学转化膜之间的化学反应。

硅烷表面处理同样可以提高铝箔的黏附性。Xia等[53]研究表明，相较于未经处理的素箔，硅烷处理后的铝箔与聚丙烯复合后的剥离强度提高约32%，处理液中的硅氧基与铝箔表面上吸附的羟基发生缩合反应，导致硅烷处理后的铝箔表面具有亲脂性，从而改

善了环氧树脂在铝箔表面的润湿性和铺展性，进而提高了铝/塑界面结合强度。

4 铝塑膜成形过程中的失效形式

铝塑膜成形过程中的失效形式主要有界面破坏、基材破坏和内聚破坏等。

1）界面破坏。界面破坏发生在铝塑膜成形过程中层与层之间的剥离，从而导致基材变形不协调，提前失效，通常是由于铝箔层、尼龙层或者聚丙烯层表面处理不当，或者复合工艺不规范，导致层间剥离强度较低，从而变形过程中引起界面破坏[4]。

2）基材破坏。这种破坏形式是铝塑膜成形过程中由于基材力学性能不足，无法承受变形载荷和应变导致基材断裂，相较于尼龙和聚丙烯层，铝箔层的延性较低，是最容易发生失效的基材。

3）内聚破坏。内聚破坏是基材之间的黏结剂层发生的破坏。铝塑膜的制造工艺包括干法复合和热法复合，其使用的黏结剂组分不同，黏结剂的硬度、存储模量、损耗模量均有明显差异，如果与基材配合不当就无法充分发挥作用，导致成形过程中界面发生失效[]。

5 结语

目前，锂电池用国产铝塑膜的产品质量和性能仍不及进口材料，这不仅需要提升铝箔、尼龙、聚丙烯和胶水等基材的品质和性能，还需要不断优化铝塑膜的制备工艺，提升铝塑膜的综合品质。另外，铝塑膜在电解液环境下的耐久性研究较少，无法给下游客户提供值得信赖的耐久性数据，即长期浸泡电解液后铝塑膜各项性能的变化数据，导致下游客户对国产铝塑膜的信赖度较低，这也是科研工作者和工程技术人员需要重点关注的研究方向。

铝箔作为铝塑膜的关键芯层材料，持续提升其产品质量和成形性能一直是产业界和学术界努力的方向。未来的研究方向主要关注热轧坯料的制备工艺优化，进一步提升成品铝箔的成形性能，以及开发软封装铝箔的短流程制备技术，在满足使用性能的前提下降低成本。

开展铝箔应用性能研究，如表面形貌、表面处理对铝/塑复合性能影响规律的研究，明确极端服役条件下铝塑分层机理，为优化铝塑膜界面设计提供理论指导，为增加铝塑膜软封装锂电池的安全性提供基础理论支持。

参考文献：

[1] NISHI Y. Lithium Ion Secondary Batteries; Past 10

Years and the Future[J]. Journal of Power Sources,

·28· 包 装 工 程 2022年5月

2001, 100(1): 101-106.

[2]

MATTHEW L, LU Jun, CHEN Zhong-wei, et al. 30 Years of Lithium-Ion Batteries[J]. Advanced Materials (Deerfield Beach, Fla), 2018, 30(33): e1800561.

[3]

任宁, 孙延先, 吴耀辉, 等. 软包装锂离子电池铝塑膜的腐蚀行为[J]. 有色金属工程, 2015, 5(5): 29-32. REN Ning, SUN Yan-xian, WU Yao-hui, et al. Al-Plastic Film Corrosion Behavior of Soft-Packing Li-thium Ion Battery[J]. Nonferrous Metals Engineering, 2015, 5(5): 29-32.

[4]

范洋, 郭战胜, 徐艺伟, 等. 软包装锂离子电池铝塑复合膜的热封工艺[J]. 储能科学与技术, 2016, 5(1): 85-90.

FAN Yang, GUO Zhan-sheng, XU Yi-wei, et al. Inves-tigation on Heat-Sealing Process of the Aluminum Plas-tic Composite Foil in Pouch Li-Ion Battery[J]. Energy Storage Science and Technology, 2016, 5(1): 85-90.

[5]

CHEN Hui, WANG Jin-hai, HUO Qun. Self-Assembled Monolayer of 3-Aminopropyltrimethoxysilane for Im-proved Adhesion between Aluminum Alloy Substrate and Polyurethane Coating[J]. Thin Solid Films, 2007, 515(18): 7181-71.

[6]

SPERANDIO C, BARDON J, LAACHACHI A, et al. Influence of Plasma Surface Treatment on Bond Strength Behaviour of an Adhesively Bonded Alumi-nium-Epoxy System[J]. International Journal of Adhe-sion and Adhesives, 2010, 30(8): 720-728.

[7]

崔海星. 软包锂电池铝塑膜专利技术分析[J]. 储能科学与技术, 2019, 8(1): 209-214.

CUI Hai-xing. A Patent Review of Aluminum Plastic Film for Lithium-Ion Battery[J]. Energy Storage Science and Technology, 2019, 8(1): 209-214.

[8]

刘继福, 郭纯武, 刘嘉鑫. 聚合物锂电池软包装材料的瓶颈突破[J]. 中国包装, 2012, 32(7): 51-58.

LIU Ji-fu, GUO Chun-wu, LIU Jia-xin. Breakthrough of the Bottleneck of Flexible Packaging Material for Po-lymer Lithium Battery[J]. China Packaging, 2012, 32(7): 51-58.

[9]

郑荣鹏. 聚合物锂离子电池的软包装技术[J]. 电池工业, 2002, 7(6): 319-321.

ZHENG Rong-peng. Soft Package Technology for Po-lymer Lithim-Ion Battery[J]. Battery Industry, 2002, 7(6): 319-321.

[10]

秦楠. 锂离子电池用软包装复合材料的制备及其性能研究[D]. 合肥: 合肥工业大学, 2010: 2-5.

QIN Nan. Effect of Microstructure Heterogeneity on Mechanical Performance of Electron Beam Welding Joints of Titanium Alloy[D]. Hefei: Hefei University of Technology, 2010: 2-5.

[11]

高艳飞. 用于锂电池包装的铝塑膜印刷封装新工艺[J]. 包装工程, 2017, 38(7): 206-209.

GAO Yan-fei. New Printing and Packaging Process of Lithium Battery with Aluminum Plastic Film[J]. Pack-aging Engineering, 2017, 38(7): 206-209.

[12] 张学建, 张艳, 胡亚召. 聚合物锂离子电池软包装铝

塑膜的研究进展[J]. 信息记录材料, 2013, 14(6): 42-48.

ZHANG Xue-jian, ZHANG Yan, HU Ya-zhao. The Re-search Progress of the Aluminum Packaging Film in Polymer Lithium-Ion Battery[J]. Information Recording Materials, 2013, 14(6): 42-48.

[13] 周亮, 徐梦漪, 叶孝兆, 等. 锂离子电池软包装铝塑

复合膜的研究进展[J]. 轻工科技, 2013, 29(2): 28-29. ZHOU Liang, XU Meng-yi, YE Xiao-zhao, et al. Re-search Progress of Aluminum-plastic Composite Film for Flexible Packaging of Lithium Ion Battery[J]. Light Industry Science and Technology, 2013, 29(2): 28-29. [14] 范洋, 郭战胜, 冯捷敏. 电解液浸泡对铝塑复合膜热

封强度的影响[J]. 储能科学与技术, 2016, 5(4): 5-550.

FAN Yang, GUO Zhan-sheng, FENG Jie-min. Investi-gation on the Influence of Electrolyte on the Heat-Sealing Strength of Aluminum Plastic Composite Foil[J]. Energy Storage Science and Technology, 2016, 5(4): 5-550.

[15] 张鹏博, 张晓华, 王训, 等. 锂离子电池用铝塑复合

膜精密冲压工艺研究[J]. 热加工工艺, 2016, 45(7): 167-170.

ZHANG Peng-bo, ZHANG Xiao-hua, WANG Xun, et al. Study on Precision Stamping Process of Al-Plastic Compound Film for Li-Ion Battery[J]. Hot Working Technology, 2016, 45(7): 167-170.

[16] 冯叶飞, 高新. 软包锂电池铝塑复合膜制作工艺途径

[J]. 塑料包装, 2014, 24(6): 7-9.

FENG Ye-fei, GAO Xin. The Preparation Processes of the Soft Package for Lithium Ion Batteries[J]. Plastics Packaging, 2014, 24(6): 7-9.

[17] 刘亚明, 王艳飞, 黄磊, 等. 锂离子电池铝塑膜腐蚀

的预测方法[J]. 电池, 2017, 47(1): 27-30.

LIU Ya-ming, WANG Yan-fei, HUANG Lei, et al. Forecast Method of Corrosion Behavior on Aluminum Laminated Film of Li-Ion Battery[J]. Battery Bimonthly, 2017, 47(1): 27-30.

[18] 孟冬. 锂离子蓄电池铝塑复合膜包装材料设计与应用

[J]. 电源技术, 2001, 25(4): 260-261.

MENG Dong. Design and Application of Al Compound Packing Film for Li-Ion Battery[J]. Chinese Journal of Power Sources, 2001, 25(4): 260-261.

[19] 陈晓华, 赵长财, 董国疆, 等. 加载路径对AA5083管

件热态非金属颗粒介质成形性能的影响[J]. 中国机械工程, 2016, 27(18): 27-2555.

CHEN Xiao-hua, ZHAO Chang-cai, DONG Guo-jiang, et al. Formability of Hot Non-Metallic Granule Medium of AA5083 Aluminum Alloy Tube under Various Load-ing Paths[J]. China Mechanical Engineering, 2016, 27(18): 27-2555.

[20] 王晋炜, 郭水军, 杨旭静, 等. 冲压成形中凹模入口

角曲线优化[J]. 中国机械工程, 2014, 25(24):

第43卷 第9期 陈伟，等：软封装锂电池铝塑膜成形性能研究进展 ·29·

3333-3337.

WANG Jin-wei, GUO Shui-jun, YANG Xu-jing, et al. Optimization of Draw-Die Entrance Curve in Sheet Metal Stamping[J]. China Mechanical Engineering, 2014, 25(24): 3333-3337.

[21]

董洪波, 王高潮, 常春. 6061铝合金杯形件挤压成形模拟分析及实验研究[J]. 中国机械工程, 2010, 21(14): 1732-1735.

DONG Hong-bo, WANG Gao-chao, CHANG Chun. Simulation on Extrusion Process of 6061 Aluminum Alloy Cup Part[J]. China Mechanical Engineering, 2010, 21(14): 1732-1735.

[22]

陈晓华, 赵长财, 董国疆, 等. AA5083管件颗粒介质非均匀内压温热胀形工艺性能解析[J]. 中国机械工程, 2016, 27(24): 3375-3381.

CHEN Xiao-hua, ZHAO Chang-cai, DONG Guo-jiang, et al. Analyses of AA5083 Tube Warm Bulging Processes under Non-Uniform Pressures of Granule Medium[J]. China Mechanical Engineering, 2016, 27(24): 3375-3381.

[23]

程令霞, 曹阳根, 杨尚磊, 等. 冲压速度对杯突值影响的研究[J]. 热加工工艺, 2014, 43(21): 107-109.

CHENG Ling-xia, CAO Yang-gen, YANG Shang-lei, et al. Study on Effects of Stamping Speed on Erichsen Value[J]. Hot Working Technology, 2014, 43(21): 107-109.

[24]

李骁, 郑松林, 张振华, 等. 汽车门内板冲压成形起皱研究[J]. 热加工工艺, 2014, 43(7): 1-158.

LI Xiao, ZHENG Song-lin, ZHANG Zhen-hua, et al. Wrinkling Research on Auto Inner Door in Sheet Metal Stamping Forming[J]. Hot Working Technology, 2014, 43(7): 1-158.

[25]

HADI S, TIEU A K, LU Cheng, et al. A Micro Deep Drawing of ARB Processed Aluminium Foil AA1235[J]. Int J of Materials and Product Technology, 2013, 47(1/2/3/4): 175-187.

[26]

章结兵, 石亚丽, 韩梓涛. 软包锂离子电池封装铝塑膜材料保护机理分析及其测试方法[J]. 塑料工业, 2018, 46(11): 5-8.

ZHANG Jie-bing, SHI Ya-li, HAN Zi-tao. Protection Mechanism and Test Methods of Aluminum-Plastic Film on Encapsulating Soft Package Lithium-Ion Battery[J]. China Plastics Industry, 2018, 46(11): 5-8.

[27]

张晓华, 王敬泽, 柳军旺, 等. 一种锂离子电池包装袋的预成形凸模: 中国, 2031295U[P]. 2014-04-16. ZHANG Xiao-hua, WANG Jing-ze, LIU Jun-wang, et al. Pre-Forming Male Mold of Packaging Bag of Lithium Ion Battery: Chian, 2031295U[P]. 2014-04-16.

[28]

赵越, 肖艳春, 崔佳, 等. 锂离子电池电芯铝塑膜外壳冲压成形工艺[J]. 锻压技术, 2017, 42(7): 48-. ZHAO Yue, XIAO Yan-chun, CUI Jia, et al. Stamping Process of Aluminum Plastic Film Shell for Li-Ion Bat-tery Core[J]. Forging & Stamping Technology, 2017, 42(7): 48-.

[29] 关玉明, 赵越, 崔佳, 等. 软包锂电池电芯封装铝塑

膜外壳拉深工艺[J]. 中国机械工程, 2019, 30(8): 988-993.

GUAN Yu-ming, ZHAO Yue, CUI Jia, et al. Drawing Process of Aluminum Plastic Film Shell for Package of Flexible Packaging Lithium Battery Cores[J]. China Mechanical Engineering, 2019, 30(8): 988-993.

[30] 李二玲, 邓沛然, 杨尚磊, 等. 薄板拉深过程中压边

力与破裂关系的研究[J]. 锻压技术, 2014, 39(6): 55-59.

LI Er-ling, DENG Pei-ran, YANG Shang-lei, et al. Analysis of Blank Holder Force and Fracture during the Process of Deep Drawing for Thin Sheet[J]. Forging & Stamping Technology, 2014, 39(6): 55-59.

[31] LIU Jie-min, SAWA T. Stress Analysis and Strength

Evaluation of Single-Lap Adhesive Joints Combined with Rivets under External Bending Moments[J]. Jour-nal of Adhesion Science and Technology, 2001, 15(1): 43-61.

[32] BALDAN A. Adhesion Phenomena in Bonded Joints[J].

International Journal of Adhesion and Adhesives, 2012, 38: 95-116.

[33] YANG Shuo, GU Lan, GIBSON R F. Nondestructive

Detection of Weak Joints in Adhesively Bonded Com-posite Structures[J]. Composite Structures, 2001, 51(1): 63-71.

[34] AWAJA F, GILBERT M, KELLY G, et al. Adhesion of

Polymers[J]. Progress in Polymer Science, 2009, 34(9): 948-968.

[35] 沈观林, 胡更开, 刘彬. 复合材料力学[M]. 2版. 北

京: 清华大学出版社, 2013: 7-8.

SHEN Guan-lin, HU Geng-kai, LIU Bin. Mechanics of Composite Materials[M]. Beijing: Tsinghua University Press, 2013: 7-8.

[36] LIANG Chang-sheng, LYU Zhong-fei, ZHU Ye-ling, et

al. Protection of Aluminium Foil AA8021 by Molyb-date-Based Conversion Coatings[J]. Applied Surface Science, 2014, 288: 497-502.

[37] XIA Xu-feng, GU Ying-ying, XU Shi-ai. Titanium

Conversion Coatings on the Aluminum Foil AA 8021 Used for Lithium-Ion Battery Package[J]. Applied Sur-face Science, 2017, 419: 447-453.

[38] SCHUBERT G. Adhesion of Coatings to Aluminium

Foil-A Sticky Issue[C]// TAPPI PLACE Conference, 2002: 213-234.

[39] LENTZ M, LAPTYEVA G, ENGLER O. Characteriza-tion of Second-Phase Particles in Two Aluminium Foil Alloys[J]. Journal of Alloys and Compounds, 2016, 660: 276-288.

[40] 潘复生, 张静. 铝箔材料[M]. 北京: 化学工业出版

社, 2005: 22-23.

PAN Fu-sheng, ZHANG Jing. Aluminum Foil Materi-al[M]. Beijing: Chemical Industry Press, 2005: 22-23. [41] GB/T 3190—2008, 变形铝及铝合金化学成分[S].

·30· 包 装 工 程 2022年5月

GB/T 3190—2008, Wrought Aluminium and Aluminium Alloy-Chemical Composition[S].

[42]

UCHIYAMA T, SAKAGUCHI M. Effect of Fe Content on Stretch Formability of Aluminium Foil[J]. Alumi-nium, 1984, 60(10): 752-755.

[43]

DELIJIĆ K, ASANOVIĆ V, RADONJIĆ D. Down-stream Processing of Some Al-Fe-Mn-Si and Al-Fe-Si TRC Alloys and Its Influence on Sheet/Foil Perfor-mance[J]. Materials Science Forum, 2006, 35(518): 3-8.

[44]

SANTORA E, BERNEDER J, SIMETSBERGER F, et al. Mechanical Performance Evolution for 8xxx Foil Stock Materials by Alloy Optimization—Literature Re-view and Experimental Research[C]// Light Metals, 2019: 365-372.

[45]

LANGSRUD Y. Silicon in Commercial Aluminium Al-loys-What Becomes of it during DC-Casting[J]. Key Engineering Materials, 1990, 44/45: 95-116.

[46]

SCHNEIDER W, LAPTYEVA G, LENTZ M, et al. Through Process Microchemistry Effects on the Per-formance of 8xxx Sheet[J]. Materials Science Forum, 2012, 1531(706-709): 323-328.

[47]

HASENCLEVER J. Microstructure and Performance of AlFe-Alloys(AA 1050- AA 8021) for Packaging[C]// Proceeding of the 9th International Conference on Alu-minium Alloy, Brisbane, 2004: 867-872.

[48]

CAN A, ARIKAN H, CINAR K. Analysis of Twin-Roll Casting AA8079 Alloy 6.35-μm Foil Rolling Process[J]. Materials and Technologies, 2016, 50(6): 861-868.

[49] LAPTYEVA G, SCHAEFER C, KARHAUSEN K F.

Impact of Solute State and Precipitations on the Per-formance of 8XXX Alloys after Cold Rolling and Re-crystallization[J]. TMS Light Metals, 2010(2010): 585-590.

[50] MAHON G J, MARSHALL G J. Microstruc-ture-Property Relationships in O-Temper Foil Alloys[J]. JOM, 1996, 48(6): 39-42.

[51] 朱祖芳. 铝合金阳极氧化与表面处理技术[M]. 2版.

北京: 化学工业出版社, 2010: 71-87.

ZHU Zu-fang. Technology of Anodic Oxidation and Surface Treatment on Aluminum Alloys[M]. Beijing: Chemical Industry Press, 2010: 71-87.

[52] LIANG Chang-sheng, LYU Zhong-fei, ZHU Ye-ling, et

al. Molybdate-Based Conversion Teatment for Improv-ing the Peeling Strength between Aluminum Foil and Polypropylene Grafted with Glycidyl Methacrylate[J]. Surface and Coatings Technology, 2014, 249: 1-5.

[53] XIA F, XU S A. Effect of Surface Pre-Treatment on the

Hydrophilicity and Adhesive Performance of Multi-layered Laminate Used for Lithium Battery Packag-ing[J]. Applied Surface Science, 2013, 268: 337-342. [] 赵漫漫, 卢立新. 热封温度对PET/Al/PE包装膜热

封性能的影响[J]. 合成树脂及塑料, 2008, 25(1): 57-61.

ZHAO Man-man, LU Li-xin. Effect of Heat Sealing Temperature on Heat-Sealing Performance of PET/Al/PE Packaging Laminated Film[J]. China Synthetic Resin and Plastics, 2008, 25(1): 57-61.

责任编辑：曾钰婵