CN111081908B - 用于电芯封装铝塑膜的防护涂料、电芯封装铝塑膜和电池 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于电芯封装铝塑膜的防护涂料、电芯封装铝塑膜和电池，该用于电芯封装铝塑膜的防护涂料的原料按重量百分数计包括：25～50％树脂、50～75％溶剂、0.1～1％偶联剂、0.05～1％耐刮擦助剂、0.1～1％耐磨助剂，各原料的重量百分数之和为100％。本发明用于电芯封装铝塑膜的防护涂料固化后可形成硬度高、耐磨损的防护涂层，可用于电芯封装铝塑膜的防护，其可抵抗拉线上的摩擦和碰撞，降低电池短路和外观不良的概率。
Description
技术领域
本发明涉及电池生产技术领域，尤其是涉及一种用于电芯封装铝塑膜的防护涂料、电芯封装铝塑膜和电池。
背景技术
软包电池具有容量大、内阻小、重量轻和设计灵活等优点，其结构上一般采用铝塑膜包装，使得电池具有一定的柔性，当电池发生安全问题时，软包电池会鼓气裂开，内部电解液泄露，可避免因快速生成的气体无法排放而导致的爆炸起火的情况发生。铝塑膜通常是由外层尼龙层、粘合剂、中间层铝箔、粘合剂、内层热封层构成的超薄的多层膜，其除了具有隔绝性好、热封性好和延展性好等优点之外，铝塑膜还具有质软、纤薄、强度低等特点，因此，软包电池在生产转序的过程中，拉线的持续性摩擦和撞击易造成铝塑膜角位破损和主体刮伤，同时异物的粘附也会造成电芯外观异常。对此，目前常用的处理方式是通过粘贴PET保护膜来保护电池的主体不受伤害，但是贴膜会给电池的制造工艺增加难度，且不可二次利用的PET膜即增加了企业成本，也给生态环境带来负担。
发明内容
本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种用于电芯封装铝塑膜的防护涂料、电芯封装铝塑膜和电池，该用于电芯封装铝塑膜的防护涂料固化后可形成硬度高、耐磨损的涂层，用于电芯封装铝塑膜的防护，可抵抗拉线上的摩擦和碰撞。
本发明所采取的技术方案是：
本发明的第一方面，提供一种用于电芯封装铝塑膜的防护涂料，按重量百分数计，其原料包括：25～50％树脂、50～75％溶剂、0.1～1％偶联剂、0.05～1％耐刮擦助剂、0.1～1％耐磨助剂，且各原料的重量百分数之和为100％。
根据本发明的一些实施例，所述耐刮擦助剂为聚二甲基硅氧烷(即有机硅油)。
根据本发明的一些实施例，所述耐刮擦助剂为含活性官能团的聚二甲基硅氧烷；所述活性官能团为羟基官能团、环氧基官能团、甲基丙烯酸基官能团中的至少一种。
根据本发明的一些实施例，所述耐磨助剂为无机纳米氧化物。
根据本发明的一些实施例，所述耐磨助剂选自纳米二氧化硅、纳米二氧化钛、纳米三氧化铝和纳米氧化锆中的至少一种。
根据本发明的一些实施例，所述树脂为聚硅氮烷树脂。
根据本发明的一些实施例，所述硅氮烷树脂为含烷烃取代基的聚硅氮烷树脂。烷烃取代基基体可为直链烷烃取代基、含支链烷烃取代基或环烷烃取代基。含烷烃取代基的聚硅氮烷树脂因其一定排列的有机分子结构和无机分子骨架可使防护涂料所形成的防护涂层具有较强的硬度、耐磨损、易清洁和抗污属性。
根据本发明的一些实施例，所述溶剂为异构烷烃。异构烷烃溶剂具有高氧化稳定性、低粘度、低导电率和挥发速度快、无残留等优点，可有效提高防护涂料的成膜速度和稳定性。
另外，偶联剂可采用硅烷偶联剂，具体可选用三甲氧基硅烷和/或三乙氧基硅烷。采用硅烷偶联剂与作为耐刮擦助剂的含活性官能团的有机硅油配合可有效地与树脂主体进行枝接，再结合耐磨助剂，可有效提高防护涂料做形成涂层的稳定性和长久性。
本发明的第二方面，提供一种电芯封装铝塑膜，包括铝塑膜基体和设于所述铝塑膜基体的表面的防护涂层，所述防护涂层由本发明第一方面所提供的任一种用于电芯封装铝塑膜的防护涂料制得。
本发明的第三方面，提供一种电池，包括电芯和封装所述电芯的铝塑膜，所述铝塑膜为本发明第二方面所提供的任一种电芯封装铝塑膜。
本发明实施例的有益效果是：
本发明实施例提供了一种用于电芯封装铝塑膜的防护涂料，该防护涂料固化后可形成硬度高、耐磨损的防护涂层，故可将其涂覆于电芯封装铝塑膜的外表面以固化形成防护涂层，进而应用于电池(尤其是软包电池)的制备，可使电池通过电芯封装铝塑膜抵抗生产转序过程中拉线上的摩擦和碰撞，且涂层表面不易吸附异物，降低电池短路及外观不良的概率。
具体实施方式
以下将结合实施例对本发明的构思及产生的技术效果进行清楚、完整地描述，以充分地理解本发明的目的、特征和效果。显然，所描述的实施例只是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例，基于本发明的实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下所获得的其他实施例，均属于本发明保护的范围。
实施例1
一种用于电芯封装铝塑膜的防护涂料，按重量百分数计，其原料包括：42％甲基聚硅氮烷、56.5％异构十二烷烃、0.5％三甲氧基硅烷、0.5％含羟基官能团的聚二甲基硅氧烷、0.5％纳米二氧化硅。
实施例2
一种用于电芯封装铝塑膜的防护涂料，按重量百分数计，其原料包括：30％甲基聚硅氮烷、69.3％异构十六烷烃、0.2％三乙氧基硅烷、0.3％环氧基官能团的聚二甲基硅氧烷、0.2％纳米二氧化钛。
实施例3
一种用于电芯封装铝塑膜的防护涂料，按重量百分数计，其原料包括：34％甲基聚硅氮烷、64％二甲基丁烷、0.8％三甲氧基硅烷、0.2％甲基丙烯酸基官能团的聚二甲基硅氧烷、1％纳米三氧化铝。
实施例4
一种用于电芯封装铝塑膜的防护涂料，按重量百分数计，其原料包括：25％甲基聚硅氮烷、74％异构十二烷烃、0.2％三甲氧基硅烷、0.3％三乙氧基硅烷、0.3％含羟基官能团的聚二甲基硅氧烷、0.2％纳米氧化锆。
实施例5
一种用于电芯封装铝塑膜的防护涂料，按重量百分数计，其原料包括：45％甲基聚硅氮烷、54％异构十六烷烃、0.2％三甲氧基硅烷、0.3％含羟基官能团的聚二甲基硅氧烷、0.5％纳米二氧化钛。
实施例6
一种用于电芯封装铝塑膜的防护涂料，按重量百分数计，其原料包括：45％甲基聚硅氮烷、54％二甲基丁烷、0.2％三甲氧基硅烷、0.3％聚二甲基硅氧烷、0.5％纳米二氧化钛。
实施例7
一种用于电芯封装铝塑膜的防护涂料，按重量百分数计，其原料包括：45％甲基聚硅氮烷、NMP(即N-甲基吡咯烷酮)溶剂54％、三甲氧基硅烷0.2％、0.3％聚二甲基硅氧烷、0.5％纳米二氧化钛。
以上各实施例和对比例的防护涂料可应用于制备电芯封装铝塑膜的防护涂层。具体可先将防护涂料的原料混合，形成涂料混合液；而后将涂料混合液涂覆于铝塑膜基体的表面，经干燥处理，所涂覆的涂料混合液固化形成防护涂层，从而形成包括铝塑膜基体和设于铝塑膜基体表面的防护涂层的电芯封装铝塑膜。该电芯封装铝塑膜进一步可应用于电池的制备，尤其是软包电池的制备，具体用于电芯封装，所形成的电池包括电芯和封装电芯的铝塑膜。
为了更好地评估各实施例和对比例防护涂料所形成的防护涂层的耐刮擦和耐磨损性能，分别将以上实施例1～7的防护涂料应用于同种软包电池的电芯封装铝塑膜的防护涂层制备，对应制得软包电池样品1～7，并且以在电芯封装铝塑膜表面未设置防护涂层的软包电池样品8作为对照，再在同样的工作环境中对各软包电池样品进行对比测试。具体地，分别取等数量的以上各软包电池样品，相同类型的软包电池样品为一组，共8组，包括实验组1～7(电池的电芯封装铝塑膜上的防护涂层材料对应采用实施例1～7的防护涂料)和对照组1(电池的电芯封装铝塑膜表面不设有防护涂层)，每组50个软包电池样品；而后分别将各组软包电池样品在拉线上流转，再通过电子显微镜观察电芯铝塑膜的表面磨损情况，并计算出各组电芯的外观异常比例；并通过OCV测试机来检测电芯的电压值，以判定电芯的短路比例；采用铅笔硬度法测试软包电池电芯铝塑膜上防护涂层的硬度；采用耐洗刷测试仪测试软包电池电芯铝塑膜上防护涂层的耐磨性，具体在耐洗刷测试仪上装上橡胶擦，往复多次摩擦，测试在5000次之后的涂层界面磨损情况；并通过目检挑出电芯铝塑膜上防护涂层表面异物吸附较大的软包电池，以判断异物电芯的比例。具体测试结果如下表1所示。
表1
由上表1可知，相比于对照组1，实验组1～7软包电池样品的电芯封装铝塑膜的表面由于具有实施例1～7所对应的防护涂料形成的防护涂层，软包电池样品在拉线上流转，电池样品的外观异常比例、电性短路比例和异物电芯比例明显降低，防护涂层的硬度增加，耐磨性增强，因此，本发明实施例1～7所对应的防护涂料形成的防护涂层可取代PET保护膜，应用于电芯封装铝塑膜的防护涂层，可起到保护电芯的作用。另外，实验组6软包装电池样品的电芯封装铝塑膜上防护涂层对应采用实施例6的防护涂料(以聚二甲基硅烷为耐刮擦助剂)制得，而实验组1～5软包装电池样品的电芯封装铝塑膜上防护涂层对应采用实施例1～5的防护涂料(以含活性官能团的聚二甲基硅烷为耐刮擦助剂)制得，相比于实验组6，实验组1～5软包电池样品的外观异常比例和电性短路比例更低。而实验组7软包装电池样品的电芯封装铝塑膜上防护涂层对应采用实施例7的防护涂料(溶剂采用NMP溶剂)制得，实验组1～5软包装电池样品的电芯封装铝塑膜上防护涂层对应采用实施例1～5的防护涂料溶剂采用异构烷烃溶剂，相比于实验组7，实验组1～5软包电池样品的外观异常比例和电性短路比例也更低。
Claims (5)
1.一种用于电芯封装铝塑膜的防护涂料，其特征在于，按重量百分数计，其原料包括：25~50%树脂、50~75%溶剂、0.1~1%偶联剂、0.05~1%耐刮擦助剂、0.1~1%耐磨助剂，且各原料的重量百分数之和为100%；所述溶剂为异构烷烃；所述耐刮擦助剂为含活性官能团的聚二甲基硅氧烷，所述活性官能团为羟基官能团、环氧基官能团、甲基丙烯酸基官能团中的至少一种；所述耐磨助剂为无机纳米氧化物；所述树脂为聚硅氮烷树脂。
2.根据权利要求1所述的用于电芯封装铝塑膜的防护涂料，其特征在于，所述耐磨助剂选自纳米二氧化硅、纳米二氧化钛、纳米三氧化铝和纳米氧化锆中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的用于电芯封装铝塑膜的防护涂料，其特征在于，所述硅氮烷树脂为含烷烃取代基的聚硅氮烷树脂。
4.一种电芯封装铝塑膜，其特征在于，包括铝塑膜基体和设于所述铝塑膜基体的表面的防护涂层，所述防护涂层由权利要求1至3中任一项所述用于电芯封装铝塑膜的防护涂料制得。
5.一种电池，其特征在于，包括电芯和封装所述电芯的铝塑膜，所述铝塑膜为权利要求4所述的电芯封装铝塑膜。
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| CN105428555A (zh) * | 2015-12-12 | 2016-03-23 | 苏州锂盾储能材料技术有限公司 | 一种聚合物锂离子电池应用多功能型铝塑膜 |
| CN108949021A (zh) * | 2018-08-03 | 2018-12-07 | 广州弘海化工科技有限公司 | 一种易清洁透明隔热涂料及其使用方法 |
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