CN109321176A - 锂电芯保护压敏胶及制备方法及锂电芯保护膜 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种锂电池安全保护领域，具体涉及是涉及锂电池用的锂电芯压敏胶及制备方法及锂电芯保护膜。一种锂电芯保护压敏胶，包括10～50份的丙烯酸十八酯、1～5份的4‑甲基丙烯酰氧基乙基偏苯三酸酐、30～100份丙烯酸‑2‑乙基己酯、1～5份的丙烯酸四氢呋喃酯、0.001～0.5份的自由基引发剂过氧化马来酸叔丁酯、0.001～1份的三氯化铁、0.01～2份的三苯基磷、50～200份的有机溶剂、0.1～5份的多官环氧树酯和0.01～1份的固化促进剂。本发明解决了传统丙烯酸酯压敏胶耐墨性能差的问题，解决了传统丙烯酸酯压敏胶抗热压能力差的问题。

Description

锂电芯保护压敏胶及制备方法及锂电芯保护膜
技术领域
本发明涉及一种锂电池安全保护领域，具体涉及是涉及锂电池用的锂电芯压敏胶及制备方法及锂电芯保护膜。
背景技术
在锂离子电池的组装生产过程中，一般使用专用保护膜对锂离子电池的电芯保护。这种锂电池专用保护通常采用高分子薄膜BOPP为基材，在此基础上涂上专用压敏胶水，总厚度为50～100 mm。电池在组装过程中，电池会在高温约90℃受到约2MPa压力进行热压12小时。 锂电芯专用保护膜要求受热压前后剥离力变化不要太大（<10%），排气泡性好，对铝塑膜表面印刷的二维码无溶码或脱码现象。锂电芯专用保护膜通常要具有较好的基材润湿性，排气泡性，耐油墨性能，耐热压性能等。目前，大多数市销压敏胶无法满足该性能要求，易出现溶码现象及剥离力增加过大（>100%）等性能缺陷。这主要原因是大多数市销压敏胶采用自由基聚合合成的宽分布压敏胶，多分散系数大于4，分子结构极不均一。小分子量低聚物易溶解油墨印刷的二维码，同时在高温和高压下易造成剥离力极速升高。
发明内容
因此，本发明第一目的在于提供一种具有较好的基材润湿性、排气泡性、耐油墨性能、耐热压性能的锂电池用的锂电芯保护压敏胶。
上述目的是这样实现的。
一种锂电芯保护压敏胶，包括10～50份的丙烯酸十八酯、1～5 份的4-甲基丙烯酰氧基乙基偏苯三酸酐、30～100 份丙烯酸-2-乙基己酯、1～5份的丙烯酸四氢呋喃酯、0.001～0.5份的自由基引发剂过氧化马来酸叔丁酯、0.001～1份的三氯化铁、0.01～2份的三苯基磷、50～200份的有机溶剂、0.1～5份的多官环氧树酯和0.01～1份的固化促进剂；以上均为质量份数。
上述技术方案还可作下述进一步完善。
所述有机溶剂是乙酸乙酯，甲苯和乙酸丁酯中的一种或二种混合物或三种混合物。
所述多官环氧树酯为平均每个分子含三个以上可交联的环氧基团的树脂；优选为三羟甲基丙烷三缩水甘油醚或环氧化间苯二甲胺。
所述固化促进剂为三乙醇胺、二甲基苯胺和2，4，6-三（二甲胺基甲基）苯酚中的一种或二种混合物或三种混合物。
本发明第二目的在于提供一种具有较好的基材润湿性、排气泡性、耐油墨性能、耐热压性能的锂电池用的锂电芯保护压敏胶的制备方法。
上述目的是这样实现的。
一种锂电芯保护压敏胶的制备方法，将10～50份的丙烯酸十八酯、1～5 份的4-甲基丙烯酰氧基乙基偏苯三酸酐、30～100 份丙烯酸-2-乙基己酯、1～5份的丙烯酸四氢呋喃酯、0.001～0.5份的自由基引发剂过氧化马来酸叔丁酯、0.001～1份的三氯化铁、0.01～2份的三苯基磷和50～200份的有机溶剂混合后，进行氮气除氧30～120分钟后，控温于60～120℃，在氮气保护下进行反向原子转移自由基聚合，聚合反应1～30小时，数均分子量控制为20000～400000，分子量多分散系数控制为1.1～1.5，玻璃化转变温度控制在-45～20℃之间，反应温度降至10～30℃之间，再加入0.1～5份的多官环氧树酯和0.01～1份的固化促进剂进行混合后，获得锂电芯保护压敏胶；以上均为质量份数。
本发明第三目的在于提供一种具有较好的基材润湿性、排气泡性、耐油墨性能、耐热压性能的锂电池用的含有锂电芯保护压敏胶的锂电芯保护膜。
上述目的是这样实现的。
一种锂电芯保护膜，包括双向拉伸聚丙烯薄膜层、锂电芯保护压敏胶层和隔离层，隔离层设在双向拉伸聚丙烯薄膜层正面， 锂电芯保护压敏胶层设在双向拉伸聚丙烯薄膜层反面，然后收卷分切，得锂电芯保护膜。 锂电芯保护压敏胶层组纷为：包括 10～50份的丙烯酸十八酯、1～5 份的4-甲基丙烯酰氧基乙基偏苯三酸酐、30～100 份丙烯酸-2-乙基己酯、1～5份的丙烯酸四氢呋喃酯、0.001～0.5份的自由基引发剂过氧化马来酸叔丁酯、0.001～1份的三氯化铁、0.01～2份的三苯基磷、50～200份的有机溶剂、0.1～5份的多官环氧树酯和0.01～1份的固化促进剂；以上均为质量份数。
上述技术方案还可作下述进一步完善。
先将非硅隔离剂均匀涂布在30～100 mm 双向拉伸聚丙烯薄膜层正面，然后置于80～120℃下，保温固化1～30 min，获得0.1～2 mm隔离层。
再将含权利要求1所述锂电芯保护压敏胶均匀涂布在双向拉伸聚丙烯薄膜层反面，然后置于80～130℃下，保温干燥固化1～30 min，获得1～30mm 锂电芯保护压敏胶层。
为了获得锂电芯专用压敏胶，本发明选用极性低的丙烯酸十八酯、丙烯酸-2-乙基己酯和功能单体，采用反向原子转移自由基聚合法（R-ARTP）聚合获得分子量分布较窄结构均一的酸酐改性压敏胶，再加入多官环氧树酯进行交联，提高内聚力，获得一种低极性压敏胶。
本发明解决了传统丙烯酸酯压敏胶耐墨性能差的问题。本发明采用反向原子转移自由基聚合（R-ARTP）聚合，合成了化学结构均一和分子量分布较窄的酸酐改性丙烯酸酯压敏胶，消除低聚合物对油墨二维码的溶解。
本发明采用合成了酸酐改性丙烯酸酯压敏胶，再进一步加入多官环氧树酯进行交联，可进一步生成高度交联的凝胶网络，在高温高压下，易发生再次交联，降低粘力增加，解决了传统丙烯酸酯压敏胶抗热压能力差的问题。
附图说明
图1为实施例锂电芯保护膜结构示意图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。以下实施例中所涉及的份数均是质量份数。
实施例一，其是一种锂电芯专用压敏胶和锂电芯专用保护膜，由以下步骤制备得到，步骤一，合成锂电芯专用压敏胶，将10份的丙烯酸十八酯（SA)、2 份的4-甲基丙烯酰氧基乙基偏苯三酸酐（4-META)、50份的丙烯酸-2-乙基己酯（2-EHA)、1份的丙烯酸四氢呋喃酯（THFA)、0.03份的自由基引发剂过氧化马来酸叔丁酯（TBMA）、0.10份的三氯化铁、0.3份的三苯基磷和100份的甲苯混合后，进行氮气除氧40分钟后，控温于90℃，在氮气保护下进行反向原子转移自由基聚合（R-ARTP）聚合反应15小时，数均分子量（Mn）控制为324100，分子量多分散系数控制为1.4，反应温度降至30℃，再加入0.3份的三羟甲基丙烷三缩水甘油醚和0.1份固化促进剂2，4，6-三（二甲胺基甲基）苯酚进行混合后，获得锂电芯专用压敏胶；以上均为质量份数。
结合图1，步骤二锂电芯专用保护膜制备。先将非硅隔离剂RL-600均匀涂布在65mm 双向拉伸聚丙烯薄膜层1正面，然后置于120℃下，保温固化10 min，获得0.6 mm隔离层2。再将步骤一制备的锂电芯专用压敏胶均匀涂布在双向拉伸聚丙烯薄膜层1反面，然后置于120℃下，保温干燥固化5 min，获得15 mm锂电芯专用压敏胶层3，然后收卷分切，获得锂电池专用锂电芯专用保护膜。
实施例二，其是一种锂电芯专用压敏胶和锂电芯专用保护膜，由以下步骤制备得到，步骤一，合成锂电芯专用压敏胶，将20份的丙烯酸十八酯（SA)、3份的4-甲基丙烯酰氧基乙基偏苯三酸酐（4-META)、50份的丙烯酸-2-乙基己酯（2-EHA)、2份的丙烯酸四氢呋喃酯（THFA)、0.04份的自由基引发剂过氧化马来酸叔丁酯（TBMA）、0.1份的三氯化铁、0.2份的三苯基磷和100份的乙酸乙酯混合后，进行氮气除氧90分钟后，控温于80℃，在氮气保护下进行反向原子转移自由基聚合（R-ARTP）聚合反应10小时，数均分子量（Mn）控制为285200，分子量多分散系数控制为1.3，反应温度降至25℃，再加入0.5份的三羟甲基丙烷三缩水甘油醚和0.1份固化促进剂二甲基苯胺进行混合后，获得锂电芯专用压敏胶；以上均为质量份数。
结合图1，步骤二锂电芯专用保护膜制备，先将非硅隔离剂RL-600均匀涂布在50mm双向拉伸聚丙烯薄膜层1正面，然后置于100℃下，保温固化2 min，获得0.4 mm隔离层2。再将步骤一制备的锂电芯专用压敏胶均匀涂布在双向拉伸聚丙烯薄膜层1反面，然后置于110℃下，保温干燥固化3 min，获得20 mm锂电芯专用压敏胶层3。然后收卷分切，获得锂电池专用锂电芯专用保护膜。
实施例三，其是一种锂电芯专用压敏胶和锂电芯专用保护膜，由以下步骤制备得到，步骤一合成锂电芯专用压敏胶。将30份的丙烯酸十八酯（SA)、3份的4-甲基丙烯酰氧基乙基偏苯三酸酐（4-META)、60份的丙烯酸-2-乙基己酯（2-EHA)、3份的丙烯酸四氢呋喃酯（THFA)、0.05份的自由基引发剂过氧化马来酸叔丁酯（TBMA）、0.2份的三氯化铁、0.4份的三苯基磷和80份的乙酸乙酯混合后，进行氮气除氧60分钟后，控温于85℃，在氮气保护下进行反向原子转移自由基聚合（R-ARTP）聚合反应8小时，数均分子量（Mn）控制为253000，分子量多分散系数控制为1.3，反应温度降至20℃，再加入0.8份的环氧化间苯二甲胺和0.1份固化促进剂三乙醇胺进行混合后，获得锂电芯专用压敏胶；以上均为质量份数。
结合图1，步骤二锂电芯专用保护膜制备。先将非硅隔离剂RL-600均匀涂布在40mm双向拉伸聚丙烯薄膜层1正面，然后置于90℃下，保温固化4 min，获得0.3 mm隔离层2。再将步骤一制备的锂电芯专用压敏胶均匀涂布在双向拉伸聚丙烯薄膜层1反面，然后置于130℃下，保温干燥固化3 min，获得20 mm锂电芯专用压敏胶层3，然后收卷分切，获得锂电池专用锂电芯专用保护膜。
实施例四，其是一种锂电芯专用压敏胶和锂电芯专用保护膜，由以下步骤制备得到，步骤一，合成锂电芯专用压敏胶，将40份的丙烯酸十八酯（SA)、4份的4-甲基丙烯酰氧基乙基偏苯三酸酐（4-META)、40份的丙烯酸-2-乙基己酯（2-EHA)、3份的丙烯酸四氢呋喃酯（THFA)、0.08份的自由基引发剂过氧化马来酸叔丁酯（TBMA）、0.1份的三氯化铁、0.2份的三苯基磷和70份的乙酸丁酯混合后，进行氮气除氧120分钟后，控温于85℃，在氮气保护下进行反向原子转移自由基聚合（R-ARTP）聚合反应6小时，数均分子量（Mn）控制为205000，分子量多分散系数控制为1.1，反应温度降至20℃，再加入1份的环氧化间苯二甲胺和0.2份固化促进剂2，4，6-三（二甲胺基甲基）苯酚进行混合后，获得锂电芯专用压敏胶；以上均为质量份数。
结合图1，步骤二锂电芯专用保护膜制备。先将非硅隔离剂RL-600均匀涂布在50mm 双向拉伸聚丙烯薄膜层1正面，然后置于80℃下，保温固化2 min，获得1 mm隔离层2。再将步骤一制备的锂电芯专用压敏胶均匀涂布在双向拉伸聚丙烯薄膜层1反面，然后置于125℃下，保温干燥固化3 min，获得15mm锂电芯专用压敏胶层3，然后收卷分切，获得锂电池专用锂电芯专用保护膜。
本发明参照目前测试胶带的通用方法对以上的四种实施例得到的锂电池专用锂电芯专用保护膜进行补粘性、180°剥离力和高温高压性能指标测试。初粘性参照GB/T4852-2002标准进行测试。180°剥离力参照GB/T2792-2014标准进行测试。高温高压性能指标测试是将保护膜放置在90℃高温环境用2MPa压力进行热压12小时，再进行180°剥离力测试，保护膜撕开后，观察油墨二维码完整情况。所有测试数据对比情况请见下表1。
从表1的数据可以看出，本发明制备的锂电池专用锂电芯专用保护膜具有优良的抗热压能力性能和耐墨性能。上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制。
表1 各实施例具体性能测试对照情况

Claims (6)

1.一种锂电芯保护压敏胶，其特征在于：包括10～50份的丙烯酸十八酯、1～5 份的4-甲基丙烯酰氧基乙基偏苯三酸酐、30～100 份丙烯酸-2-乙基己酯、1～5份的丙烯酸四氢呋喃酯、0.001～0.5份的自由基引发剂过氧化马来酸叔丁酯、0.001～1份的三氯化铁、0.01～2份的三苯基磷、50～200份的有机溶剂、0.1～5份的多官环氧树酯和0.01～1份的固化促进剂；以上均为质量份数。
2.根据权利要求1所述一种锂电芯保护压敏胶，其特征在于：
所述有机溶剂是乙酸乙酯，甲苯和乙酸丁酯中的一种或二种混合物或三种混合物；
所述多官环氧树酯为平均每个分子含三个以上可交联的环氧基团的树脂；
所述固化促进剂为三乙醇胺、二甲基苯胺和2，4，6-三（二甲胺基甲基）苯酚中的一种或二种混合物或三种混合物。
3.根据权利要求2所述一种锂电芯保护压敏胶，其特征在于：所述多官环氧树酯为三羟甲基丙烷三缩水甘油醚或环氧化间苯二甲胺。
4.一种锂电芯保护压敏胶的制备方法，特征在于：将10～50份的丙烯酸十八酯、1～5份的4-甲基丙烯酰氧基乙基偏苯三酸酐、30～100 份丙烯酸-2-乙基己酯、1～5份的丙烯酸四氢呋喃酯、0.001～0.5份的自由基引发剂过氧化马来酸叔丁酯、0.001～1份的三氯化铁、0.01～2份的三苯基磷和50～200份的有机溶剂混合后，进行氮气除氧30～120分钟后，控温于60～120℃，在氮气保护下进行反向原子转移自由基聚合，聚合反应1～30小时，数均分子量控制为20000～400000，分子量多分散系数控制为1.1～1.5，玻璃化转变温度控制在-45～20℃之间，反应温度降至10～30℃之间，再加入0.1～5份的多官环氧树酯和0.01～1份的固化促进剂进行混合后，获得锂电芯保护压敏胶；以上均为质量份数。
5.一种锂电芯保护膜，其特征在于：包括双向拉伸聚丙烯薄膜层、含权利要求1所述锂电芯保护压敏胶层和隔离层，隔离层设在双向拉伸聚丙烯薄膜层正面，含权利要求1所述锂电芯保护压敏胶层设在双向拉伸聚丙烯薄膜层反面，然后收卷分切，获得锂电芯保护膜。
6.根据权利要求5所述锂电芯保护膜，其特征在于：
先将非硅隔离剂均匀涂布在30～100 mm 双向拉伸聚丙烯薄膜层正面，然后置于80～120℃下，保温固化1～30 min，获得0.1～2 mm隔离层；
再将含权利要求1所述锂电芯保护压敏胶均匀涂布在双向拉伸聚丙烯薄膜层反面，然后置于80～130℃下，保温干燥固化1～30 min，获得1～30mm 锂电芯保护压敏胶层。
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