CN109337620A - 一种锂电池封装铝塑膜用胶粘剂、铝塑膜及其制备方法 - Google Patents

一种锂电池封装铝塑膜用胶粘剂、铝塑膜及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种锂电池封装铝塑膜用胶粘剂、铝塑膜及其制备方法，所述胶粘剂至少包括质量百分比如下的组分：10％～15％主体树脂、1％～3％固化剂、0.5％～1％增粘树脂、0.1％～0.5％抗水解剂以及65％～90％溶剂；所述主体树脂包括马来酸酐改性的苯乙烯、聚丙烯、聚烯烃弹性体的一种或几种；所述固化剂包括环氧树脂体系中一种或者几种聚合物的混合物。本发明的铝塑膜中，所述胶粘剂涂布在流延聚丙烯薄膜的粘结层表面，烘干后作为内层胶粘剂层。该内层胶粘剂层用于锂电池封装铝塑膜的铝箔层与流延聚丙烯层的干式复合，使铝塑膜产品具有高的粘结力和耐电解液性能，另外，所述胶粘剂有较长的存储周期。

Description

一种锂电池封装铝塑膜用胶粘剂、铝塑膜及其制备方法
技术领域
本发明涉及锂电池软包装技术领域，特别是涉及一种锂电池封装铝塑膜用胶粘剂、铝塑膜及其制备方法。
背景技术
锂电池软包装现已成为一款应用越来越广泛的包装方式，其主要结构是由三层膜材料复合而成，从外到内依次为保护层、铝箔层及热封层，通常保护层为双向拉伸的尼龙膜，热封层为流延聚丙烯(CPP)。锂电池的电解液包含多种有机溶剂和锂盐，而锂盐遇水会迅速产生强腐蚀性的氢氟酸，一旦腐蚀了CPP与铝箔之间的粘结层，并破坏铝箔表面，会使CPP层与铝箔分离，造成锂电池胀气、漏液失效等问题。
目前，CPP与铝箔层间的粘结方式，主要有干式复合和热法复合两种。热法复合则需要使用挤出机，虽然最终产品耐电解液和粘结性能好，但是设备投资大，铝塑膜做薄困难；而普通的干式复合用的是常规丙烯酸或聚氨酯的胶粘剂，会使CPP层与铝箔层间的粘结层耐电解液性差，容易出现铝塑膜脱层等质量问题。
发明内容
鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种锂电池封装铝塑膜用胶粘剂、铝塑膜及其制备方法，用于解决现有技术中锂电池封装铝塑膜的内层胶粘剂耐电解液性差、粘结力弱，易出现铝塑膜脱层等问题。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种锂电池封装铝塑膜用胶粘剂，所述胶粘剂至少包括质量百分比如下的组分：
10％～15％主体树脂、1％～3％固化剂、0.5％～1％增粘树脂、0.1％～0.5％抗水解剂以及65％～90％溶剂。
作为本发明锂电池封装铝塑膜用胶粘剂的一种优化的方案，所述主体树脂包括马来酸酐改性的苯乙烯、聚丙烯及聚烯烃弹性体中的一种或几种。
作为本发明锂电池封装铝塑膜用胶粘剂的一种优化的方案，所述固化剂包括环氧树脂体系中的一种或者几种聚合物的混合物。
作为本发明锂电池封装铝塑膜用胶粘剂的一种优化的方案，所述增粘树脂包括SBS/SIS弹性体及聚烯烃弹性体中的一种或两者混合物。
作为本发明锂电池封装铝塑膜用胶粘剂的一种优化的方案，所述抗水解剂包括碳化二亚胺。
作为本发明锂电池封装铝塑膜用胶粘剂的一种优化的方案，所述胶粘剂还包括抗氧剂和/或消泡剂，所述抗氧剂包括1010/168，所述消泡剂包括环氧类消泡剂。
作为本发明锂电池封装铝塑膜用胶粘剂的一种优化的方案，所述溶剂包括环己烷和丁酮的混合物。
本发明还提供一种上述锂电池封装铝塑膜用胶粘剂的制备方法，所述制备方法至少包括：
将所述主体树脂加入第一溶剂中，进行加热，搅拌后依次加入所述增粘树脂、所述抗水解剂、第二溶剂和所述固化剂，之后进行过滤，除去不溶物，以获得所述胶粘剂。
作为本发明制备方法的一种优化的方案，所述胶粘剂的总固含量介于10％-20％之间。
作为本发明制备方法的一种优化的方案，所述第一溶剂包括环己烷和丁酮的混合物，所述第二溶剂包括环己烷和丁酮的混合物。
作为本发明制备方法的一种优化的方案，所述第一溶剂中，所述环己烷和所述丁酮的质量比介于7:1至9:1之间；所述第二溶剂中，所述环己烷和所述丁酮的质量比介于1:2至1:4之间。
本发明另提供一种锂电池封装铝塑膜，所述锂电池封装铝塑膜至少包括流延聚丙烯层、铝箔层以及形成于所述流延聚丙烯层与所述铝箔层之间的内层胶粘剂层，所述内层胶粘剂层包括上述任一方案的胶粘剂。
作为本发明锂电池封装铝塑膜的一种优化的方案，所述锂电池封装铝塑膜还包括尼龙层、以及形成于所述尼龙层和所述铝箔层之间的外层树脂胶粘剂层。
作为本发明锂电池封装铝塑膜的一种优化的方案，所述流延聚丙烯层包括热封层、形成于所述热封层表面的芯层以及形成于所述芯层表面的粘结层，所述内层胶粘剂层形成于所述粘结层和所述铝箔层之间。
作为本发明锂电池封装铝塑膜的一种优化的方案，所述内层胶粘剂层的厚度介于2μm～8μm之间。
本发明再提供一种锂电池封装铝塑膜的制备方法，所述制备方法至少包括：
1)提供流延聚丙烯层，在所述流延聚丙烯层表面涂布上述任一方案的胶粘剂，烘干；
2)提供铝箔层，将所述铝箔层与烘干后的所述胶粘剂热压复合，之后进行熟化。
作为本发明锂电池封装铝塑膜的制备方法的一种优化的方案，所述流延聚丙烯层包括热封层、形成于所述热封层表面的芯层以及形成于所述芯层表面的粘结层，采用辊式涂布法，在所述粘结层表面涂布上述任一方案的胶粘剂。
作为本发明锂电池封装铝塑膜的制备方法的一种优化的方案，步骤1)中，烘干后的所述胶粘剂的涂布量介于2g/m2～3g/m2之间。
作为本发明锂电池封装铝塑膜的制备方法的一种优化的方案，步骤2)中，所述热压复合的温度介于80℃～110℃之间，所述熟化的温度介于40℃～60℃之间，所述熟化的时间介于5天～7天。
如上所述，本发明的锂电池封装铝塑膜用胶粘剂、铝塑膜及其制备方法，具有以下有益效果：
1、本发明提供的胶粘剂成分具有更好的耐溶剂和耐酸的特性，通过将本发明提供的胶粘剂涂布在流延聚丙烯层(CPP层)表面上，形成内层胶粘剂层，再将带有内层胶粘剂层的流延聚丙烯层与铝箔层进行干式复合，增加了铝塑膜的耐电解液性能。
2、本发明的胶粘剂中含有固化剂、增粘树脂等助剂成分，使得其与流延聚丙烯层表面的粘结层之间产生更大的粘附力，粘结性能大大提升，进一步地提高了铝塑膜软包锂电池的安全性。
3、本发明提供的用于内层粘结的胶粘剂存储周期较长，一定程度上可节约生产成本。
附图说明
图1为本发明锂电池封装铝塑膜的结构示意图。
元件标号说明
1 流延聚丙烯层
101 热封层
102 芯层
103 粘结层
2 铝箔层
3 内层胶粘剂层
4 尼龙层
5 外层树脂胶粘剂层
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。
请参阅附图。需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
本发明提供一种锂电池封装铝塑膜用胶粘剂，所述胶粘剂至少包括质量百分比如下的组分：
10％～15％主体树脂、1％～3％固化剂、0.5％～1％增粘树脂、0.1％～0.5％抗水解剂以及65％～90％溶剂。
作为示例，所述主体树脂包括马来酸酐改性的苯乙烯、聚丙烯及聚烯烃弹性体中的一种或几种。所述固化剂包括环氧树脂体系中的一种或者几种聚合物的混合物。所述增粘树脂包括SBS/SIS弹性体及聚烯烃弹性体中的一种或两者混合物。所述抗水解剂包括碳化二亚胺。其中，所述主体树脂用于给胶粘剂提供活性基团，起到粘结效果；所述固化剂既可以加快胶粘剂的反应速度，也可以增强胶粘剂的粘结强度；所述增粘树脂可以起到提高胶粘剂的内聚力和粘结强度、提高耐热性、调整凝结时间的作用；所述抗水解剂主要通过阻止自催化水解的降解发生来提高胶粘剂的使用寿命。
此外，所述胶粘剂还包括抗氧剂和/或消泡剂，所述抗氧剂包括1010/168，所述消泡剂包括环氧类消泡剂。利用所述抗氧剂可以延缓胶粘剂在储藏和使用时的氧化变质，使得胶粘剂存储周期较长，从而节约生产成本。所述消泡剂可以消除胶粘剂中的有害气泡，使得胶粘剂更加稳定。
作为示例，所述溶剂包括环己烷和丁酮的混合物。
本发明还提供一种上述方案中锂电池封装铝塑膜用胶粘剂的制备方法，所述制备方法至少包括：
将所述主体树脂加入第一溶剂中，进行加热，搅拌后依次加入所述增粘树脂、所述抗水解剂、第二溶剂和所述固化剂，之后进行过滤，除去不溶物，以获得所述胶粘剂。
作为示例，所述胶粘剂的总固含量介于10％-20％之间。
作为示例，所述第一溶剂包括环己烷和丁酮的混合物，所述第二溶剂包括环己烷和丁酮的混合物。
作为示例，所述第一溶剂中，所述环己烷和所述丁酮的质量比介于7:1至9:1之间；所述第二溶剂中，所述环己烷和所述丁酮的质量比介于1:2至1:4之间。
本发明另提供一种锂电池封装铝塑膜，如图1所示，所述锂电池封装铝塑膜至少包括流延聚丙烯层1(CPP层)、铝箔层2以及形成于所述流延聚丙烯层1与所述铝箔层2之间的内层胶粘剂层3，所述内层胶粘剂层3包括上述方案的胶粘剂。
作为示例，所述锂电池封装铝塑膜还包括尼龙层4、以及形成于所述尼龙层4和所述铝箔层2之间的外层树脂胶粘剂层5。所述外层树脂胶粘剂层5采用的是聚氨酯类胶黏剂。
作为示例，所述流延聚丙烯层1包括热封层101、形成于所述热封层101表面的芯层102以及形成于所述芯层102表面的粘结层103，所述内层胶粘剂层3形成于所述粘结层103和所述铝箔层2之间。其中，所述粘结层103是由无规共聚聚丙烯和聚烯烃弹性体制成，所述芯层102是由均聚聚丙烯制成；而热封层101是由无规或嵌段共聚聚丙烯制成，且所述热封层101、芯层102、粘结层103的厚度比为1:2:1。
作为示例，所述内层胶粘剂层3的厚度介于2μm～8μm之间。
本发明的锂电池封装铝塑膜通过所述内层胶粘剂层可以更好的承受住电解液的腐蚀，并且增强了铝箔层与流延聚丙烯层的粘结层之间的粘结性，进一步防止铝塑膜脱层。
本发明再提供一种锂电池封装铝塑膜的制备方法，所述制备方法至少包括：
1)提供流延聚丙烯层，在所述流延聚丙烯层表面涂布本发明提供所述的胶粘剂，烘干；
2)提供铝箔层，将所述铝箔层与烘干后的所述胶粘剂热压复合，之后进行熟化。
作为示例，所述流延聚丙烯层包括热封层、形成于所述热封层表面的芯层以及形成于所述芯层表面的粘结层，采用辊式涂布法，在所述粘结层表面涂布本发明提供的胶粘剂。
作为示例，步骤1)中，烘干后的所述胶粘剂的涂布量介于2g/m2～3g/m2之间。
作为示例，步骤2)中，所述热压复合的温度介于80℃～110℃之间，所述熟化的温度介于40℃～60℃之间，所述熟化的时间介于5天～7天。
以下通过几个实施例进一步说明本发明的锂电池封装铝塑膜用胶粘剂、铝塑膜及其制备方法。
实施例1
1.本实施例的锂电池封装铝塑膜用的高粘结性胶粘剂，至少包括质量百分比如下的组分：10％主体树脂，1.5％固化剂，0.5％增粘树脂，0.2％抗水解剂，87.8％的混合溶剂，其中混合溶剂为58.8％的环己烷，29％的丁酮。
2.本实施例的锂电池封装铝塑膜用高粘结性胶粘剂的制备方法，包括：先将主体树脂加入混合溶剂中，在40℃下加热24h，于搅拌的同时再依次加入相应量的增粘树脂、抗水解剂、混合溶剂(环己烷、丁酮)和固化剂，胶粘剂的总固含量约10％，使用PP滤芯进行过滤，除去不溶物，即涂布使用。
3.本实施例的锂电池封装铝塑膜的制备方法，包括：用辊式涂布法，将内层胶粘剂涂布在流延聚丙烯层(CPP层)的粘结层表面，控制涂布的胶粘剂层厚度为3μm。待烘箱烘干溶剂后，与铝箔热压复合，烘箱温度控制在85℃，干胶涂布量为2.4g/m2，把复合后的铝塑膜放熟化室中熟化5天，熟化温度为40℃。
实施例2
1.本实施例的锂电池封装铝塑膜用的高粘结性胶粘剂，至少包括质量百分比如下的组分：12％主体树脂，1.5％固化剂，0.8％增粘树脂，0.2％抗水解剂，85.5％的混合溶剂，其中混合溶剂为58.5％的环己烷，27％的丁酮。
2.本实施例中锂电池封装铝塑膜用高粘结性胶粘剂的制备方法，包括：先将主体树脂加入混合溶剂中，在40℃下加热24h，于搅拌的同时再依次加入相应量的增粘树脂、抗水解剂、混合溶剂(环己烷、丁酮)和固化剂，胶粘剂的总固含量约12％，使用PP滤芯进行过滤，除去不溶物，即涂布使用
3.本实施例的锂电池封装铝塑膜的制备方法，包括：用辊式涂布法，将内层胶粘剂涂布在CPP层的粘结层表面，控制涂布的胶粘剂层厚度为3μm。待烘箱烘干溶剂后，与铝箔热压复合，烘箱温度控制在85℃，干胶涂布量为2.4g/m2，把复合后的铝塑膜放熟化室中熟化5天，熟化温度为40℃。
实施例3
1.本实施例的锂电池封装铝塑膜用的高粘结性胶粘剂，至少包括质量百分比如下的组分：10％主体树脂，1.5％固化剂，0.5％增粘树脂，0.2％抗水解剂，87.8％的混合溶剂，其中混合溶剂为58.8％的环己烷，29％的丁酮。
2.本实施例的锂电池封装铝塑膜用高粘结性胶粘剂的制备方法，包括：先将主体树脂加入混合溶剂中，在40℃下加热24h，于搅拌的同时再依次加入相应量的增粘树脂、抗水解剂、混合溶剂(环己烷、丁酮)和固化剂，胶粘剂的总固含量约10％，使用PP滤芯进行过滤，除去不溶物，把该内层胶粘剂放置7天后再涂布。
3.本实施例的锂电池封装铝塑膜的制备方法，包括：用辊式涂布法，将放置7天的内层胶粘剂涂布在CPP层的粘结层表面，控制涂布的内层胶粘剂层厚度为3μm。待烘箱烘干溶剂后，与铝箔热压复合，烘箱温度控制在85℃，干胶涂布量为2.4g/m2，再把复合后的铝塑膜放熟化室中熟化5天，熟化温度为40℃。
实施例4
1.本实施例的锂电池封装铝塑膜用的高粘结性胶粘剂，至少包括质量百分比如下的组分：12％主体树脂，1.5％固化剂，0.8％增粘树脂，0.2％抗水解剂，85.5％的混合溶剂，其中混合溶剂为58.5％的环己烷，27％的丁酮。
2.本实施例的锂电池封装铝塑膜用高粘结性胶粘剂的制备方法，包括：先将主体树脂加入混合溶剂中，在40℃下加热24h，于搅拌的同时再依次加入相应量的增粘树脂、抗水解剂、混合溶剂(环己烷、丁酮)和固化剂，胶粘剂的总固含量约12％，使用PP滤芯进行过滤，除去不溶物，把该内层胶粘剂放置7天后再涂布。
3.本实施例的锂电池封装铝塑膜的制备方法，包括：用辊式涂布法将放置7天的内层胶粘剂涂布在CPP层的粘结层表面，控制涂布的内层胶粘剂层厚度为3μm。待烘箱烘干溶剂后，与铝箔热压复合，烘箱温度控制在85℃，干胶涂布量为2.4g/m2，把复合后的铝塑膜放熟化室中熟化5天，熟化温度为40℃。
对比例1
通过外层胶粘剂，把尼龙层的内层与铝箔层的外层进行干式复合，通过市场常规的聚氨酯内层胶粘剂，把铝箔层的内层与CPP层的粘结层进行干式复合，得到常规铝塑膜样品。
对比例2
将内层所用的聚氨酯体系胶粘剂密封放置7天，再通过外层胶粘剂，将尼龙层的内层与铝箔层的外层进行干式复合，通过该内层胶粘剂，将铝箔层的内层与CPP层的粘结层进行干式复合，得到铝塑膜样品。
实施例1-4与对比例1-2中的铝塑膜样品所用的尼龙层厚度为25μm，外层树脂胶粘剂厚度为3μm，铝箔层的厚度为40μm，CPP层的厚度为40μm。将复合好的铝塑膜样品完整浸泡在电解液中24h，再把铝塑膜样品制作成15mm宽的样条，对CPP和铝箔层进行T型剥离，测试速度为50mm/min。
对实施例1-4与对比例1-2中的铝塑膜样品进行剥离强度测试，统计结果如表1所示：
表1
从表1可以看出，本发明的内层胶粘剂具有耐电解液和高粘结性能，且存储周期较长。用作铝塑膜的内层胶粘剂，可使铝塑膜更耐电解液，铝箔层与CPP层的复合力强，进一步地提高了铝塑膜包装锂电池的安全性。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (19)

1.一种锂电池封装铝塑膜用胶粘剂，其特征在于，所述胶粘剂至少包括质量百分比如下的组分：
10％～15％主体树脂、1％～3％固化剂、0.5％～1％增粘树脂、0.1％～0.5％抗水解剂以及65％～90％溶剂。
2.根据权利要求1所述的锂电池封装铝塑膜用胶粘剂，其特征在于：所述主体树脂包括马来酸酐改性的苯乙烯、聚丙烯及聚烯烃弹性体中的一种或几种。
3.根据权利要求1所述的锂电池封装铝塑膜用胶粘剂，其特征在于：所述固化剂包括环氧树脂体系中的一种或者几种聚合物的混合物。
4.根据权利要求1所述的锂电池封装铝塑膜用胶粘剂，其特征在于：所述增粘树脂包括SBS/SIS弹性体及聚烯烃弹性体中的一种或两者混合物。
5.根据权利要求1所述的锂电池封装铝塑膜用胶粘剂，其特征在于：所述抗水解剂包括碳化二亚胺。
6.根据权利要求1所述的锂电池封装铝塑膜用胶粘剂，其特征在于：所述胶粘剂还包括抗氧剂和/或消泡剂，所述抗氧剂包括1010/168，所述消泡剂包括环氧类消泡剂。
7.根据权利要求1所述的锂电池封装铝塑膜用胶粘剂，其特征在于：所述溶剂包括环己烷和丁酮的混合物。
8.一种如权利要求1～7任一项所述的锂电池封装铝塑膜用胶粘剂的制备方法，其特征在于，所述制备方法至少包括：
将所述主体树脂加入第一溶剂中，进行加热，搅拌后依次加入所述增粘树脂、所述抗水解剂、第二溶剂和所述固化剂，之后进行过滤，除去不溶物，以获得所述胶粘剂。
9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于：所述胶粘剂的总固含量介于10％-20％之间。
10.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于：所述第一溶剂包括环己烷和丁酮的混合物，所述第二溶剂包括环己烷和丁酮的混合物。
11.根据权利要求10所述的制备方法，其特征在于：所述第一溶剂中，所述环己烷和所述丁酮的质量比介于7:1至9:1之间；所述第二溶剂中，所述环己烷和所述丁酮的质量比介于1:2至1:4之间。
12.一种锂电池封装铝塑膜，其特征在于，所述锂电池封装铝塑膜至少包括流延聚丙烯层、铝箔层以及形成于所述流延聚丙烯层与所述铝箔层之间的内层胶粘剂层，所述内层胶粘剂层包括如权利要求1～7任一项所述的胶粘剂。
13.根据权利要求12所述的锂电池封装铝塑膜，其特征在于：所述锂电池封装铝塑膜还包括尼龙层、以及形成于所述尼龙层和所述铝箔层之间的外层树脂胶粘剂层。
14.根据权利要求12所述的锂电池封装铝塑膜，其特征在于：所述流延聚丙烯层包括热封层、形成于所述热封层表面的芯层以及形成于所述芯层表面的粘结层，所述内层胶粘剂层形成于所述粘结层和所述铝箔层之间。
15.根据权利要求12所述的锂电池封装铝塑膜，其特征在于：所述内层胶粘剂层的厚度介于2μm～8μm之间。
16.一种锂电池封装铝塑膜的制备方法，其特征在于，所述制备方法至少包括：
1)提供流延聚丙烯层，在所述流延聚丙烯层表面涂布如权利要求1～7任一项所述的胶粘剂，烘干；
2)提供铝箔层，将所述铝箔层与烘干后的所述胶粘剂热压复合，之后进行熟化。
17.根据权利要求16所述的锂电池封装铝塑膜的制备方法，其特征在于：所述流延聚丙烯层包括热封层、形成于所述热封层表面的芯层以及形成于所述芯层表面的粘结层，采用辊式涂布法，在所述粘结层表面涂布如权利要求1～7任一项所述的胶粘剂。
18.根据权利要求16所述的锂电池封装铝塑膜的制备方法，其特征在于：步骤1)中，烘干后的所述胶粘剂的涂布量介于2g/m2～3g/m2之间。
19.根据权利要求16所述的锂电池封装铝塑膜的制备方法，其特征在于：步骤2)中，所述热压复合的温度介于80℃～110℃之间，所述熟化的温度介于40℃～60℃之间，所述熟化的时间介于5天～7天。
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