CN109651736A - 一种锂电池电解液的端盖密封圈材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种锂电池电解液的端盖密封圈材料及其制备方法。所述锂电池电解液的端盖密封圈材料，包括以下重量份组分：过氧化物型氟橡胶生胶50‑200份、活性剂2‑15份、补强填充剂50‑200份、加工助剂0.5‑5份和硫化剂1～8份。本发明通过优选活性剂、补强填充剂、加工助剂和硫化剂的种类及用量，该端盖密封圈材料具有优异的耐电解液性能，使用寿命长，成本较低，且加工过程中不易污染模具。

Description

一种锂电池电解液的端盖密封圈材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及橡胶技术领域，具体涉及一种锂电池电解液的端盖密封圈材料及其制备方法。
背景技术
近年来，由于环保问题，新能源汽车越来越受到人们的推崇，国家、汽车制造业也在新能源汽车投入了大量的人力物力进行研发，新能源汽车的各方面性能越来越好，质量越来越稳定。电池作为新能源车的重要零部件之一，其质量的好坏直接影响新能源的质量，而续航里程、充电时间和电池耐老化性能则是电池的最重要性能指标。
目前可以实现量产并大规模列装的动力电池主要有三种：氢燃料电池、以三元锂、磷酸铁锂电池为代表的锂离子电池和镍氢电池。镍氢电池Ni-MH的能量密度上远远落后于NCM或NCA等主流锂离子电池，但功率大，适用于不需要靠纯电行驶太远，只需要在启动、低速行走或需要油电同驱时提供充沛的动力的混合动力车型。氢燃料电池续命速度快、续航里程可媲美燃油车，零污染，但制造成本高、寿命短，无论运输、储存还是加注、燃烧、碰撞，氢气都是一种非常危险的气体，安全性不高。因此，综合考虑能量密度、比功率、制造成本、安全性、循环使用寿命等因素，锂电池成为了新能源汽车市场的主流。
电解液是锂电池的重要组成部分，而电解液的橡胶密封圈显然也起到不可忽视的作用。由于电解液成分复杂，因此，对密封圈的材料要求甚高。目前密封圈材料主要有全氟醚橡胶、C型氟橡胶和三元乙丙橡胶。三元乙丙橡胶耐介质性能十分有限，可靠性低；全氟醚橡胶虽然可靠性高，但价格十分昂贵，不利于锂电池的推广；目前过氧化物硫化型的氟橡胶越来越多应用于锂电池电解液的端面密封，但过氧化物型氟橡胶加工工艺差，易污染模具，且目前该产品基本被美国垄断，相关研究报道也非常少。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足之处而提供一种锂电池电解液的端盖密封圈材料及其制备方法，该端盖密封圈材料具有优异的耐电解液性能，使用寿命长，成本较低，且加工过程中不易污染模具。
为实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：
一种锂电池电解液的端盖密封圈材料，包括以下重量份组分：
本发明采用过氧化物硫化型氟橡胶为主体材料，辅以添加耐酸补强填充剂、活性剂、加工助剂和硫化剂，通过优选各成分的配比，调整材料硬度，提高混炼胶的加工性能，解决了过氧化物硫化型氟橡胶易污染模具的问题，制备得到的端盖密封圈材料具有优异的耐电解液性能，使用寿命长，成本较低。
作为本发明所述的锂电池电解液的端盖密封圈材料的优选实施方式，所述活性剂为氧化锌、聚乙二醇、硬脂酸盐中的至少一种。
作为本发明所述的锂电池电解液的端盖密封圈材料的优选实施方式，所述补强填充剂包括炭黑、硫酸钡、氟化钙、硅酸钙中的至少一种，用于提高橡胶材料的强度，改善橡胶材料的加工性能。
作为本发明所述的锂电池电解液的端盖密封圈材料的优选实施方式，加工助剂为脂肪酸衍生物及蜡混合物(HT290)、芥酸酰胺、有机硅氧烷、脂肪酰胺、棕榈蜡、PE蜡中的至少一种。
本发明通过优选加工助剂种类，将其与过氧化物型氟橡胶生胶复合，能够有效增加氟橡胶的硫化硬度，改善氟胶流动性并促进脱模，防止过氧化物硫化型氟橡胶中低分子量物质流出污染模具。
作为本发明所述的锂电池电解液的端盖密封圈材料的优选实施方式，所述硫化剂为过氧化二异丙苯(DCP)、双叔丁基过氧化二异丙基苯(BIPB)、2，5-二甲基-2，5-双(叔丁基过氧基)己烷(双二五)中的至少一种；
所述端盖密封圈材料还包括硫化助剂，所述硫化助剂为三丙烯基氰脲酸酯(TAC)、三丙烯基异氰脲酸酯(TAIC)、三丙烯酸三羟甲基丙烷酯(PL400)、三甲基丙烯酸三羟甲基丙烷酯(PL500)、N,N’-间苯撑双马来酰亚胺(PDM)、1，2-聚丁二烯(PBD)中的至少一种。本发明通过优化硫化体系，提高产品的交联密度，改善耐电解液性能，延长产品使用寿命。
作为本发明所述的锂电池电解液的端盖密封圈材料的优选实施方式，所述端盖密封材料包括以下重量份组分：
本发明通过优化过氧化物硫化型氟橡胶生胶、补强填充剂、活性剂、加工助剂、硫化剂和硫化助剂的用量，进一步提高制备得到的端盖密封圈材料耐电解液性能。
作为本发明所述的锂电池电解液的端盖密封圈材料的优选实施方式，所述端盖密封材料包括以下重量份组分：
作为本发明所述的锂电池电解液的端盖密封圈材料的优选实施方式，所述端盖密封材料包括以下重量份组分：
本发明还提供了上述的锂电池电解液的端盖密封圈材料，包括以下步骤：
(1a)将过氧化物型氟橡胶生胶包辊塑炼2min，然后依次投入活性剂、补强填充剂、加工助剂和硫化剂；
(2a)加完所有料后，开炼机辊筒调到最薄，薄通6次，出片，停放12h，其中，开炼过程全程通冷却水，保持辊温60℃以下。
本发明还提供了上述的锂电池电解液的端盖密封圈材料，包括以下步骤：
(1b)将过氧化物型氟橡胶生胶先投入密炼机塑炼2min，然后依次投入活性剂、1/2计量份的补强填充剂和加工助剂，再投入剩余的补强填充剂，密炼至120-130℃排胶；
(2b)在开炼机上加入硫化剂，薄通6次，出片，停放12h。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
本发明采用过氧化物硫化型氟橡胶为主体材料，辅以添加耐酸补强填充剂、活性剂、加工助剂和硫化剂，通过优选各成分的配比，解决了过氧化物硫化型氟橡胶易污染模具的问题，制备得到的端盖密封圈材料具有优异的耐电解液性能，使用寿命长，成本较低。
具体实施方式
为更好地说明本发明的目的、技术方案和优点，下面将结合具体实施例对本发明进一步说明。本领域技术人员应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例中，所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法，所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。
实施例1
一种锂电池电解液的端盖密封圈材料，包括以下重量份组分：
本实施例所述的锂电池电解液的端盖密封圈材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将过氧化物型氟橡胶生胶包辊塑炼2min，然后依次投入活性剂、补强填充剂、加工助剂、硫化剂和硫化助剂；
(2)加完所有料后，开炼机辊筒调到最薄，薄通6次，出片，停放12h，其中，开炼过程全程通冷却水，保持辊温60℃以下。
实施例2
一种锂电池电解液的端盖密封圈材料，包括以下重量份组分：
本实施例所述的锂电池电解液的端盖密封圈材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将过氧化物型氟橡胶生胶包辊塑炼2min，然后依次投入活性剂、补强填充剂、加工助剂、硫化剂和硫化助剂；
(2)加完所有料后，开炼机辊筒调到最薄，薄通6次，出片，停放12h，其中，开炼过程全程通冷却水，保持辊温60℃以下。
实施例3
一种锂电池电解液的端盖密封圈材料，包括以下重量份组分：
本实施例所述的锂电池电解液的端盖密封圈材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将过氧化物型氟橡胶生胶包辊塑炼2min，然后依次投入活性剂、补强填充剂、加工助剂、硫化剂和硫化助剂；
(2)加完所有料后，开炼机辊筒调到最薄，薄通6次，出片，停放12h，其中，开炼过程全程通冷却水，保持辊温60℃以下。
实施例4
一种锂电池电解液的端盖密封圈材料，包括以下重量份组分：
本实施例所述的锂电池电解液的端盖密封圈材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将过氧化物型氟橡胶生胶包辊塑炼2min，然后依次投入活性剂、补强填充剂、加工助剂、硫化剂和硫化助剂；
(2)加完所有料后，开炼机辊筒调到最薄，薄通6次，出片，停放12h，其中，开炼过程全程通冷却水，保持辊温60℃以下。
实施例5
一种锂电池电解液的端盖密封圈材料，包括以下重量份组分：
本实施例所述的锂电池电解液的端盖密封圈材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将过氧化物型氟橡胶生胶包辊塑炼2min，然后依次投入活性剂、补强填充剂、加工助剂、硫化剂和硫化助剂；
(2)加完所有料后，开炼机辊筒调到最薄，薄通6次，出片，停放12h，其中，开炼过程全程通冷却水，保持辊温60℃以下。
实施例6
一种锂电池电解液的端盖密封圈材料，包括以下重量份组分：
本实施例所述的锂电池电解液的端盖密封圈材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将过氧化物型氟橡胶生胶先投入密炼机塑炼2min，然后依次投入活性剂、1/2计量份的补强填充剂和加工助剂，再投入剩余的补强填充剂，密炼至120-130℃排胶；
(2)在开炼机上加入硫化剂和硫化助剂，薄通6次，出片，停放12h。
对比例1
一种锂电池电解液的端盖密封圈材料，包括以下重量份组分：
本实施例所述的锂电池电解液的端盖密封圈材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将过氧化物型氟橡胶生胶包辊塑炼2min，然后依次投入活性剂、补强填充剂、加工助剂、硫化剂和硫化助剂；
(2)加完所有料后，开炼机辊筒调到最薄，薄通6次，出片，停放12h，其中，开炼过程全程通冷却水，保持辊温60℃以下。
对比例2
一种锂电池电解液的端盖密封圈材料，包括以下重量份组分：
本实施例所述的锂电池电解液的端盖密封圈材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将过氧化物型氟橡胶生胶包辊塑炼2min，然后依次投入活性剂、补强填充剂、加工助剂、硫化剂和硫化助剂；
(2)加完所有料后，开炼机辊筒调到最薄，薄通6次，出片，停放12h，其中，开炼过程全程通冷却水，保持辊温60℃以下。
对上述制备的端盖密封材料进行如下性能测试，结果如表1所示。
表1
*85℃*70h耐电解液
本发明制备得到的端盖密封材料经过模压成型、硫化、修边和二次硫化，即可得到所需的锂电池电解液的密封圈。
最后所应当说明的是，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 (10)

1.一种锂电池电解液的端盖密封圈材料，其特征在于，包括以下重量份组分：
2.根据权利要求1所述的锂电池电解液的端盖密封圈材料，其特征在于，所述活性剂为氧化锌、聚乙二醇、硬脂酸盐中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的锂电池电解液的端盖密封圈材料，其特征在于，所述补强填充剂包括炭黑、硫酸钡、氟化钙、硅酸钙中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的锂电池电解液的端盖密封圈材料，其特征在于，加工助剂为脂肪酸衍生物及蜡混合物、芥酸酰胺、有机硅氧烷、脂肪酰胺、棕榈蜡、PE蜡中的至少一种。
5.根据权利要求1所述的锂电池电解液的端盖密封圈材料，其特征在于，所述硫化剂为过氧化二异丙苯、双叔丁基过氧化二异丙基苯、2，5-二甲基-2，5-双(叔丁基过氧基)己烷中的至少一种；
所述端盖密封圈材料还包括硫化助剂，所述硫化助剂为三丙烯基氰脲酸酯、三丙烯基异氰脲酸酯、三丙烯酸三羟甲基丙烷酯、三甲基丙烯酸三羟甲基丙烷酯、N,N’-间苯撑双马来酰亚胺、1，2-聚丁二烯中的至少一种。
6.根据权利要求5所述的锂电池电解液的端盖密封圈材料，其特征在于，包括以下重量份组分：
7.根据权利要求6所述的锂电池电解液的端盖密封圈材料，其特征在于，包括以下重量份组分：
8.根据权利要求6所述的锂电池电解液的端盖密封圈材料，其特征在于，包括以下重量份组分：
9.根据权利要求1～8任一项所述的锂电池电解液的端盖密封圈材料，其特征在于，包括以下步骤：
(1a)将过氧化物型氟橡胶生胶包辊塑炼2min，然后依次投入活性剂、补强填充剂、加工助剂和硫化剂；
(2a)加完所有料后，开炼机辊筒调到最薄，薄通6次，出片，停放12h，其中，开炼过程全程通冷却水，保持辊温60℃以下。
10.根据权利要求1～8任一项所述的锂电池电解液的端盖密封圈材料，其特征在于，包括以下步骤：
(1b)将过氧化物型氟橡胶生胶先投入密炼机塑炼2min，然后依次投入活性剂、1/2计量份的补强填充剂和加工助剂，再投入剩余的补强填充剂，密炼至120-130℃排胶；
(2b)在开炼机上加入硫化剂，薄通6次，出片，停放12h。
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