CN106905884B - 一种锂电池终止胶带的贴合工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及锂电池组装技术领域，具体涉及一种锂电池终止胶带的贴合工艺，包括如下步骤：（1）制芯：将正极浆料和负极浆料分别涂布在正极片和负极片上，并进行烘干、辊压、裁剪、焊接极耳、卷绕成电芯；（2）在电芯相应位置贴上阻燃终止胶带；（3）组装：将电芯进行组装，然后注入电解液，抽气，封口，制得锂电池；其中，所述阻燃终止胶带由杜邦纸基材和涂布在杜邦纸基材的阻燃丙烯酸粘胶层组成。本发明通过利用带有阻燃性的阻燃终止胶带替代传统终止胶带，提高了锂电池的阻燃性能，从而提高软包锂电池的安全性能。

Description

一种锂电池终止胶带的贴合工艺
技术领域
本发明涉及锂电池组装技术领域，具体涉及一种锂电池终止胶带的贴合工艺。
背景技术
锂电池具有无污染、容量高、循环寿命长等优点，是一种重要的能源产品，但三星note7的电池爆炸，也警醒了消费者和厂家，锂电池的安全性能不容忽视。
而锂电池生产中的重要一环在于使用胶带对锂离子电池的电芯，极耳以及终止部位进行固定、绝缘和保护，因此采用阻燃性的终止胶带必然能够提高锂电池的安全性能，有效防范电池自然的安全隐患。但现有的锂电池终止胶带一般为普通的丙烯酸压敏性胶带，并不具备阻燃性。
再者，终止胶带除了需进一步的阻燃性能，还需要能够耐受电解液的长期浸泡，既不会因为溶出杂质污染电解液导致电池性能下降，也不会在电解液的腐蚀下失去粘性，导致电解液泄露或者电极直接接触短路，从而发生自燃等安全问题。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术中的上述不足，提供一种提高锂电池安全性能的锂电池终止胶带的贴合工艺。
本发明的目的通过以下技术方案实现：
一种锂电池终止胶带的贴合工艺，包括如下步骤(1)制芯：将正极浆料和负极浆料分别涂布在正极片和负极片上，并进行烘干、辊压、裁剪、焊接极耳、卷绕成电芯；(2)在电芯相应位置贴上阻燃终止胶带；(3)组装：将电芯进行组装，然后注入电解液，抽气，封口，制得锂电池；其中，所述阻燃终止胶带由杜邦纸基材和涂布在杜邦纸基材的阻燃丙烯酸粘胶层组成。
所述阻燃丙烯酸粘胶层由如下重量份数的原料制成：
Figure GDA0002388247590000011
Figure GDA0002388247590000021
在本申请配方中，利用丙烯酸异辛酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸-2-羟乙酯、丙烯酸月桂酸酯、丙烯酸丁酯在引发剂的作用下进行自由基聚合形成丙烯酸共聚物，辅以交联剂以及十二烷基硫醇调节丙烯酸共聚物的内聚力和粘结力，从而形成具有三向网络结构的共聚物，并能有效抵挡电解液的浸润腐蚀，在电解液中保持长效的粘结力的同时，也基本无杂质溶出；并且由于该网络结构的特性，阻燃剂能够均匀分散，避免其发生团聚现象，也不会被电解液析出，既提高共聚物的阻燃性能，也保持了共聚物的粘结性能。
本申请的交联剂可以为市售常用的交联剂，如多异氰酸酯类交联剂、多胺类交联剂、多元醇类交联剂、氮丙啶类交联剂、丙烯酸酯类交联剂、金属有机化合物等，优选地，所述交联剂由甲苯-2,4-二异氰酸酯和乙酰丙酮铝按重量比1：1-3：1的比例组成。交联剂的选用与组合对于丙烯酸共聚物的网络结构的形成有着决定性的作用，对于本申请的丙烯酸单体组合体系，由甲苯-2,4-二异氰酸酯和乙酰丙酮铝按重量比1：1-3：1的比例组成的交联剂能够比单一的交联剂更能提高本申请的终止胶带在电解液中的粘结能力和持粘能力。
更进一步地，所述交联剂与十二烷基硫醇的重量比为10：1。本申请的交联剂和十二烷基硫醇相辅相成，起到调节丙烯酸共聚物的内聚力和粘性，交联剂与十二烷基硫醇的重量比大于10：1时，阻燃丙烯酸粘胶层硬度较大，对于锂电池精密的加工要求难以灵活适应，重量比小于10：1时，在电解液中的持粘能力明显下降，因此优选比例为10：1。
其中，引发剂可以直接影响丙烯酸单体的聚合反应过程能否顺利进行，也会影响聚合反应速率，优选地，所述引发剂由偶氮二异丁酸二甲酯和偶氮二异丁腈按重量比1-3：1-3的比例组成。
其中，所述阻燃剂为六苯氧基烷环三磷腈和六苯胺基环三磷腈中的至少一种。本申请并未采用复合型的阻燃剂，例如磷氮膨胀型阻燃剂，因为除了考虑阻燃性能的提升，还需考虑阻燃剂在丙烯酸共聚物中是否会容易析出对电解液造成污染，也需考虑采用的阻燃剂是否容易发生团聚现象而降低本申请终止胶带的粘性。本申请采用的六苯氧基烷环三磷腈和/或六苯胺基环三磷腈，在本申请的丙烯酸共聚物体系中，具有优良的相容性，既不会影响丙烯酸共聚物的粘性，也基本不会被电解液析出，进一步优选地，所述阻燃剂由六苯氧基烷环三磷腈和六苯胺基环三磷腈按重量比2：1的比例组成，能够提高终止胶带的粘接能力和持粘能力。
所述有机溶剂为甲苯、二甲苯和乙酸乙酯中的至少一种。优选为乙酸乙酯。
所述阻燃终止胶带通过如下方法制备得到：将丙烯酸异辛酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸-2-羟乙酯、丙烯酸月桂酯、丙烯酸丁酯、引发剂、交联剂、十二烷基硫醇、阻燃剂和50％-70％的有机溶剂混合加热至80-90℃，充分反应后降温至30-40℃，加入松香季戊四醇酯和剩余有机溶剂，并搅拌均匀，得到阻燃丙烯酸粘胶，将所述阻燃丙烯酸粘胶涂布杜邦纸基材，即得到所述阻燃终止胶带。
本发明的有益效果：1、本发明通过利用带有阻燃性的阻燃终止胶带替代传统终止胶带，提高了锂电池的阻燃性能，从而提高软包锂电池的安全性能；2、本发明通过对阻燃终止胶带的配方进行组合改进，提高阻燃终止胶带的粘结性能和耐受电解液腐蚀的性能。
具体实施方式
结合以下实施例对本发明作进一步描述。
实施例1
一种锂电池终止胶带的贴合工艺，包括如下步骤：(1)制芯：将正极浆料和负极浆料分别涂布在正极片和负极片上，并进行烘干、辊压、裁剪、焊接极耳、卷绕成电芯；(2)在电芯相应位置贴上阻燃终止胶带；(3)组装：将电芯进行组装，然后注入电解液，抽气，封口，制得锂电池；其中，所述阻燃终止胶带由杜邦纸基材和涂布在杜邦纸基材的阻燃丙烯酸粘胶层组成。
其中，所述阻燃丙烯酸粘胶层由如下重量份数的原料制成：
Figure GDA0002388247590000031
其中，所述交联剂由甲苯-2,4-二异氰酸酯和乙酰丙酮铝按重量比2：1的比例组成。
其中，所述引发剂由偶氮二异丁酸二甲酯和偶氮二异丁腈按重量比1：1的比例组成。
其中，所述阻燃剂由六苯氧基烷环三磷腈和六苯胺基环三磷腈按重量比2：1的比例组成。
其中，所述有机溶剂为乙酸乙酯。
其中，所述阻燃终止胶带的制备方法为：所述将丙烯酸异辛酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸-2-羟乙酯、丙烯酸月桂酯、丙烯酸丁酯、引发剂、交联剂、十二烷基硫醇、阻燃剂和60wt％的有机溶剂混合加热至85℃，充分反应后降温至35℃，加入松香季戊四醇酯和剩余有机溶剂，并搅拌均匀，得到阻燃丙烯酸粘胶，将所述阻燃丙烯酸粘胶涂布在所述PET基材上，即得到所述阻燃终止胶带。
实施例2
一种锂电池终止胶带的贴合工艺，包括如下步骤：(1)制芯：将正极浆料和负极浆料分别涂布在正极片和负极片上，并进行烘干、辊压、裁剪、焊接极耳、卷绕成电芯；(2)在电芯相应位置贴上阻燃终止胶带；(3)组装：将电芯进行组装，然后注入电解液，抽气，封口，制得锂电池；其中，所述阻燃终止胶带由杜邦纸基材和涂布在杜邦纸基材的阻燃丙烯酸粘胶层组成。
其中，所述阻燃丙烯酸粘胶层由如下重量份数的原料制成：
Figure GDA0002388247590000041
其中，所述交联剂由甲苯-2,4-二异氰酸酯和乙酰丙酮铝按重量比3：1的比例组成。
其中，所述引发剂由偶氮二异丁酸二甲酯和偶氮二异丁腈按重量比2：3的比例组成。
其中，所述阻燃剂由六苯氧基烷环三磷腈和六苯胺基环三磷腈按重量比3：1的比例组成。
其中，所述有机溶剂为二甲苯。
其中，所述阻燃终止胶带的制备方法为：所述将丙烯酸异辛酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸-2-羟乙酯、丙烯酸月桂酯、丙烯酸丁酯、引发剂、交联剂、十二烷基硫醇、阻燃剂和70wt％的有机溶剂混合加热至90℃，充分反应后降温至40℃，加入松香季戊四醇酯和剩余有机溶剂，并搅拌均匀，得到阻燃丙烯酸粘胶，将所述阻燃丙烯酸粘胶涂布在所述PET基材上，即得到所述阻燃终止胶带。
实施例3
一种锂电池终止胶带的贴合工艺，包括如下步骤：(1)制芯：将正极浆料和负极浆料分别涂布在正极片和负极片上，并进行烘干、辊压、裁剪、焊接极耳、卷绕成电芯；(2)在电芯相应位置贴上阻燃终止胶带；(3)组装：将电芯进行组装，然后注入电解液，抽气，封口，制得锂电池；其中，所述阻燃终止胶带由杜邦纸基材和涂布在杜邦纸基材的阻燃丙烯酸粘胶层组成。
其中，所述阻燃丙烯酸粘胶层由如下重量份数的原料制成：
Figure GDA0002388247590000051
其中，所述交联剂由甲苯-2,4-二异氰酸酯和乙酰丙酮铝按重量比1：1的比例组成。
其中，所述引发剂由偶氮二异丁酸二甲酯和偶氮二异丁腈按重量比2：1的比例组成。
其中，所述阻燃剂由六苯氧基烷环三磷腈和六苯胺基环三磷腈按重量比1：1的比例组成。
其中，所述有机溶剂为甲苯。
其中，所述阻燃终止胶带的制备方法为：所述将丙烯酸异辛酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸-2-羟乙酯、丙烯酸月桂酯、丙烯酸丁酯、引发剂、交联剂、十二烷基硫醇、阻燃剂和50wt％的有机溶剂混合加热至80℃，充分反应后降温至30℃，加入松香季戊四醇酯和剩余有机溶剂，并搅拌均匀，得到阻燃丙烯酸粘胶，将所述阻燃丙烯酸粘胶涂布在所述PET基材上，即得到所述阻燃终止胶带。
实施例4
一种锂电池终止胶带的贴合工艺，包括如下步骤：(1)制芯：将正极浆料和负极浆料分别涂布在正极片和负极片上，并进行烘干、辊压、裁剪、焊接极耳、卷绕成电芯；(2)在电芯相应位置贴上阻燃终止胶带；(3)组装：将电芯进行组装，然后注入电解液，抽气，封口，制得锂电池；其中，所述阻燃终止胶带由杜邦纸基材和涂布在杜邦纸基材的阻燃丙烯酸粘胶层组成。
其中，所述阻燃丙烯酸粘胶层由如下重量份数的原料制成：
Figure GDA0002388247590000061
其中，所述交联剂由甲苯-2,4-二异氰酸酯和乙酰丙酮铝按重量比2：1的比例组成。
其中，所述引发剂由偶氮二异丁酸二甲酯和偶氮二异丁腈按重量比3：1的比例组成。
其中，所述阻燃剂由六苯氧基烷环三磷腈和六苯胺基环三磷腈按重量比2：1的比例组成。
其中，所述有机溶剂为甲苯、二甲苯按重量比1:1组成的混合溶剂。
其中，所述阻燃终止胶带的制备方法为：所述将丙烯酸异辛酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸-2-羟乙酯、丙烯酸月桂酯、丙烯酸丁酯、引发剂、交联剂、十二烷基硫醇、阻燃剂和65wt％的有机溶剂混合加热至83℃，充分反应后降温至33℃，加入松香季戊四醇酯和剩余有机溶剂，并搅拌均匀，得到阻燃丙烯酸粘胶，将所述阻燃丙烯酸粘胶涂布在所述PET基材上，即得到所述阻燃终止胶带。
实施例5
一种锂电池终止胶带的贴合工艺，包括如下步骤：(1)制芯：将正极浆料和负极浆料分别涂布在正极片和负极片上，并进行烘干、辊压、裁剪、焊接极耳、卷绕成电芯；(2)在电芯相应位置贴上阻燃终止胶带；(3)组装：将电芯进行组装，然后注入电解液，抽气，封口，制得锂电池；其中，所述阻燃终止胶带由杜邦纸基材和涂布在杜邦纸基材的阻燃丙烯酸粘胶层组成。
其中，所述阻燃丙烯酸粘胶层由如下重量份数的原料制成：
Figure GDA0002388247590000071
其中，所述交联剂由甲苯-2,4-二异氰酸酯和乙酰丙酮铝按重量比2：1的比例组成。
其中，所述引发剂由偶氮二异丁酸二甲酯和偶氮二异丁腈按重量比1：1的比例组成。
其中，所述阻燃剂由六苯氧基烷环三磷腈和六苯胺基环三磷腈按重量比2：1的比例组成。
其中，所述有机溶剂为乙酸乙酯。
其中，所述阻燃终止胶带的制备方法为：所述将丙烯酸异辛酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸-2-羟乙酯、丙烯酸月桂酯、丙烯酸丁酯、引发剂、交联剂、十二烷基硫醇、阻燃剂和60wt％的有机溶剂混合加热至85℃，充分反应后降温至35℃，加入松香季戊四醇酯和剩余有机溶剂，并搅拌均匀，得到阻燃丙烯酸粘胶，将所述阻燃丙烯酸粘胶涂布在所述PET基材上，即得到所述阻燃终止胶带。
实施例6
一种锂电池终止胶带的贴合工艺，包括如下步骤：(1)制芯：将正极浆料和负极浆料分别涂布在正极片和负极片上，并进行烘干、辊压、裁剪、焊接极耳、卷绕成电芯；(2)在电芯相应位置贴上阻燃终止胶带；(3)组装：将电芯进行组装，然后注入电解液，抽气，封口，制得锂电池；其中，所述阻燃终止胶带由杜邦纸基材和涂布在杜邦纸基材的阻燃丙烯酸粘胶层组成。
其中，所述阻燃丙烯酸粘胶层由如下重量份数的原料制成：
Figure GDA0002388247590000081
其中，所述交联剂由甲苯-2,4-二异氰酸酯和乙酰丙酮铝按重量比1：1-3：1的比例组成。
其中，所述引发剂由偶氮二异丁酸二甲酯和偶氮二异丁腈按重量比1-3：1-3的比例组成。
其中，所述阻燃剂由六苯氧基烷环三磷腈和六苯胺基环三磷腈按重量比2：1的比例组成。
其中，所述有机溶剂为甲苯、二甲苯和乙酸乙酯中的至少一种。
其中，所述阻燃终止胶带的制备方法为：所述将丙烯酸异辛酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸-2-羟乙酯、丙烯酸月桂酯、丙烯酸丁酯、引发剂、交联剂、十二烷基硫醇、阻燃剂和50wt％-70wt％的有机溶剂混合加热至80-90℃，充分反应后降温至30-40℃，加入松香季戊四醇酯和剩余有机溶剂，并搅拌均匀，得到阻燃丙烯酸粘胶，将所述阻燃丙烯酸粘胶涂布在所述PET基材上，即得到所述阻燃终止胶带。
对实施例1-6的阻燃终止胶带进行性能测试。测试指标以及相应测试条件如下：
①常规粘着力。测试方法如下：测试温度为23±2℃，相对湿度为60-70％，将宽幅为20mm阻燃终止胶带用轻微指压将胶条贴于清洁的铝板上，用2Kg的压辊以10m/min的速度来回压3次，放置20min或24h，然后以300m/min的剥离速度和180°的剥离角度对阻燃终止胶带进行剥离，记录剥离力并计算平均值。
②电解液粘着力。测试方法如下：测试温度为23±2℃，相对湿度为60-70％，将宽幅为20mm阻燃终止胶带用轻微指压将胶条贴于清洁的铝板上，用2Kg的压辊以10m/min的速度来回压3次，放置24h，将铝板浸泡在电解液内10min，然后以300m/min的剥离速度和180°的剥离角度对阻燃终止胶带进行剥离，记录剥离力并计算平均值。
③常规保持力。测试方法如下：测试温度为23±2℃，相对湿度为60-70％，将阻燃终止胶带用轻微指压将胶条贴于清洁的铝板上，贴合面积为20mmX20mm，并用2Kg的压辊以10m/min的速度来回压3次，放置20min，将铝板竖直，阻燃终止胶带的最下端挂上1Kg的砝码，荷重1h，记录砝码的下落距离。
④电解液保持力。测试方法如下：测试温度为23±2℃，相对湿度为60-70％，将阻燃终止胶带用轻微指压将胶条贴于清洁的铝板上，贴合面积为20mmX20mm，并用2Kg的压辊以10m/min的速度来回压3次，放置20min，将铝板浸泡在电解液内10min，将铝板竖直，阻燃终止胶带的最下端挂上1Kg的砝码，荷重1h，记录砝码的下落距离。
⑤阻燃性。常规阻燃等级测试方法。
Figure GDA0002388247590000091
Figure GDA0002388247590000101
由上表可以看出，本申请的阻燃终止胶带具有优良的粘结力和保持力，即使被电解液浸泡处理后，性能下降也十分的有限，而且阻燃性能优异，运用在本申请的工艺中能够使软包锂电池的安全性能得以提升。而且通过观察发现，电解液浸泡后，电解液和阻燃终止胶带均无表色，证明浸泡过程中阻燃终止胶带没有释放有色杂质，对电解液进行充放电性能测试，也基本没有差异，说明本申请采用的阻燃终止胶带不会对电解液性能产生影响。
最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。

Claims (1)

1.一种锂电池终止胶带的贴合工艺，其特征在于：包括如下步骤：(1)制芯：将正极浆料和负极浆料分别涂布在正极片和负极片上，并进行烘干、辊压、裁剪、焊接极耳、卷绕成电芯；(2)在电芯相应位置贴上阻燃终止胶带；(3)组装：将电芯进行组装，然后注入电解液，抽气，封口，制得锂电池；其中，所述阻燃终止胶带由杜邦纸基材和涂布在杜邦纸基材的阻燃丙烯酸粘胶层组成；
所述阻燃丙烯酸粘胶层由如下重量份数的原料制成：
Figure FDA0002421945070000011
所述交联剂由甲苯-2,4-二异氰酸酯和乙酰丙酮铝按重量比1：1-3：1的比例组成；
所述交联剂与十二烷基硫醇的重量比为10：1；
所述引发剂由偶氮二异丁酸二甲酯和偶氮二异丁腈按重量比1-3：1-3的比例组成；
所述阻燃剂由六苯氧基烷环三磷腈和六苯胺基环三磷腈按重量比2：1的比例组成；
所述有机溶剂为甲苯、二甲苯和乙酸乙酯中的至少一种；
所述阻燃终止胶带的制备方法为：将丙烯酸异辛酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸-2-羟乙酯、丙烯酸月桂酯、丙烯酸丁酯、引发剂、交联剂、十二烷基硫醇、阻燃剂和50％-70％的有机溶剂混合加热至80-90℃，充分反应后降温至30-40℃，加入松香季戊四醇酯和剩余有机溶剂，并搅拌均匀，得到阻燃丙烯酸粘胶，将所述阻燃丙烯酸粘胶涂布在杜邦纸基材，即得到所述阻燃终止胶带。
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