CN112280494B - 一种锂电池用pi基材热熔单面胶带及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种锂电池用PI基材热熔单面胶带，从上到下依次为热熔压敏胶层、PI基材层和离型涂层，热熔压敏胶层的厚度为4～20μm，按重量份计，包括如下组分：苯乙烯嵌段共聚物10～20份、氢化苯乙烯嵌段共聚物10～20份、氢化石油树脂30～50份、聚羟基烯烃低聚物5～10份、抗氧剂1～2份和交联剂1.8～3.6份；PI基材层为金黄色双向拉伸PI膜，厚度为5～20μm；离型涂层为无硅离型涂层。本发明的有益效果是：(1)使用耐电解液合成橡胶型胶水，泡电解液后粘接强度高；(2)使用本体具有颜色的金黄色PI基材膜，胶水终不添加颜料，避免胶带长期使用后析出脱色的风险；(3)使用无硅离型剂，附着力增加，解卷力适中，适合自动化使用。

Description

一种锂电池用PI基材热熔单面胶带及其制备方法

技术领域

本发明涉及胶黏剂技术领域，尤其涉及一种锂电池用PI基材热熔单面胶带及其制备方法。

背景技术

锂离子电池是一种可充电电池，由于其工作电压高、体积小、质量轻、能量高、无记忆效应、自放电小、循环寿命长等优点，广泛应用于手机、笔记本等便携式领域。另由于锂离子电池中不含有重金属铬，与镍铬电池相比，大大减少了对环境的污染。

锂电池电芯内部如极片绝缘保护、卷绕终止保护、底部绝缘固定一般采用单面终止胶带粘接，终止胶带大都采用PET基材，涂布加入色浆的丙烯酸压敏胶，丙烯酸胶水具有常温粘性适中，贴附性好，价格低廉等优势。同时现有的终止胶水存在着泡电解液后粘性减弱，降低锂电池抗跌落性能，颜料加入到胶水体系中，长期浸泡有析出的风险。

发明内容

本发明针对现有锂电池用终止胶带存在的不足，提供一种锂电池用PI基材热熔单面胶带，从上到下依次为热熔压敏胶层、PI基材层和离型涂层，热熔压敏胶层的厚度为4~20μm，按重量份计，包括如下组分：苯乙烯嵌段共聚物10~20份、氢化苯乙烯嵌段共聚物10~20份、氢化石油树脂30~50份、聚羟基烯烃低聚物5~10份、抗氧剂1~2份和交联剂1.8~3.6份；所述PI基材层为金黄色双向拉伸PI膜，厚度为5~20μm；离型涂层为无硅离型涂层。

其中所述苯乙烯嵌段共聚物为苯乙烯-聚异戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物（SIS）、苯乙烯-聚丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物（SBS）的一种或二者的复配，其中苯乙烯含量为13~30%，作为优选的苯乙烯嵌段共聚物具体例，可选自瑞翁株式会社生产的Quintac（SIS）系列，科腾聚合物公司生产的Karton D（SIS、SBS）系列。

进一步，所述氢化苯乙烯嵌段共聚物为氢化苯乙烯-聚异戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物（SEPS）、氢化苯乙烯-聚丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物（SEBS）、马来酸酐改性氢化苯乙烯-聚丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物（SEBS-MAH）的一种、任意两种的复配、任意三种的复配，作为优选的苯乙烯嵌段共聚物具体例，可选自科腾聚合物公司生产的Karton G聚合物和KartonFG聚合物系列，旭化成株式会社Tuftec（SEBS）系列聚合物。

进一步，所述氢化石油树脂为软化点为80~140℃的氢化石油树脂，作为优选软化点为90~125℃，可选自美国伊士曼EASTOTAC系列，荒川化学工业株式会社生产的ARKON系列，美国伊士曼EASTOTAC系列，中国台湾联超FUCLEAR系列。

进一步，所述聚羟基烯烃低聚物，主链为饱和烃骨架，具有多个羟基，分子量范围1000~3000，作为优选的聚羟基烯烃低聚物，可选自三菱化学株式会社生产的POLYTAIL等。

进一步，所述的交联剂为甲苯二异氰酸酯-三羟甲基丙烷(TDI-TMP)，可选用的有拜耳公司Desmodur L75固化剂。

进一步，本发明所优选的有机溶剂，是使上述各组分溶解或分散，且具有合适的挥发性、应使用聚氨酯级溶剂（水含量低于0.05%，无羟基或氨基活性基团），且溶剂内不应含有能与本品反应的基团。具体可列举甲苯、正己烷、二甲苯、环己烷、甲基环己烷、乙基环己烷与甲基乙基酮等。

本发明的有益效果是：（1）使用耐电解液合成橡胶型胶水，泡电解液后粘接强度高；（2）使用本体具有颜色的金黄色PI基材膜，胶水中不添加颜料，避免胶带长期使用后析出脱色的风险；（3）使用无硅离型剂，附着力增加，解卷力适中，适合自动化使用。

上述锂电池锂电池用PI基材热熔单面胶带的制备方法如下：

（1）按重量份数称取热熔压敏胶的原料，用溶剂溶解，配制成固含量为20~30wt%的热熔压敏胶组合物；

（2）将热熔压敏胶组合物加入到转移式涂布机中，同时将单面离型膜放置于转移式涂布机的放卷单元，在单面离型膜的离型面涂布热熔胶水，经过烘道烘干，烘道的温度设置为80～110℃，干燥3～5min；

（3）将做好无硅离型的PI基材膜放入到机尾第二放卷单元，非离型面涂胶面朝上，电晕机单面电晕，将步骤2）烘干的胶水复合到PI基材表面，复合辊温度80~100℃、复合压力0.5~0.6MPa，收卷得半成品；

（4）将半成品放入熟化车间，40~60℃熟化48h后取出，复卷剥离单面离型膜，收卷成PI热熔单面胶带，按用户使用宽度分切即得到成品。

具体实施方式

以下结合实例对本发明进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

实施例1

一种锂电池用PI基材热熔单面胶带的制备方法，其步骤为：

1、在装有油浴加热装置、冷凝器和搅拌装置的100L玻璃反应釜中中，加入37.5kg作为溶剂的甲苯/甲基乙基酮=90/10，开启油浴加热循环装置，设定油浴温度为70℃，逐步加入3.125kg苯乙烯嵌段共聚物弹性体，瑞翁株式会社生产的Quintac3421（SIS类，苯乙烯含量14wt%）；氢化苯乙烯嵌段共聚物弹性体，3.125kg科腾聚合物生产的Karton G1657（SEBS类，苯乙烯含量13wt%）；5kg氢化石油树脂，伊士曼生产的Eastotac C-100W；聚羟基烯烃低聚物，1.25kg三菱化学株式会社生产的POLYTAIL H（分子量2700，羟值45~50mgKOH/ｇ）；0.125kg抗氧剂，巴斯夫生产的IRGANOXB215；在内温70℃条件下，搅拌2小时，得到粘合剂组合物；

2、将上述组合物冷却到室温，边搅拌边加入0.6kg作为多官能异氰酸酯的拜耳公司生产的Desmodur L75固化剂，得到热熔压敏胶组合物，固含量为25%；

3、将热熔压敏胶组合物加入到转移式涂布机中，同时将单面离型膜放置于转移式涂布机的放卷单元，在单面离型膜的离型面涂布热熔压敏胶组合物，经过烘道烘干，烘道的温度设置为80～110℃，干燥3～5min，干胶厚度4μm；

4、将做好无硅离型的PI基材膜（厚度12μm）放入到机尾第二放卷单元，非离型涂胶面朝上，电晕机单面电晕，将烘干的胶水复合到PI基材表面，复合辊温度80~100℃、复合压力0.5~0.6MPa，收卷得半成品，厚度为16μm；

5、将半成品放入熟化车间，40~60℃熟化48h后取出，复卷剥离单面离型膜，收卷成PI热熔单面胶带，按用户使用宽度分切即得到成品。

实施例2中PI基材替换为8μm厚度膜，其它均与实施例1相同。

实施例3中涂布干胶厚度改为8μm，其它均与实施例1相同。

实施例4中苯乙烯嵌段共聚物Quintac3421替换为Karton D1101，其它均与实施例1相同。

实施例5中氢化苯乙烯嵌段共聚物弹性体Karton G1657替代为Karton FG 1901X，其它均与实施例1相同。

实施例6中聚羟基烯烃低聚物POLYTAIL H替换为POLYTAIL HA（分子量2000），其它均与实施例1相同。

实施例7中氢化石油树脂Eastotac C-100W替换为荒川化学工业株式会社生产的ARKON P-90，其它均与实施例1相同。

对比例1

一种热熔单面胶带的制备方法，与对比例1的区别仅为不加入聚羟基烯烃低聚物和多官能团异氰酸酯交联剂。

采用下述方法测试实施例1-7以及对比例1所得热熔胶的粘合强度：

1）按照国家标准GB/T 2792-2014所述方法进行PI热熔单面胶带的剥离强度测试；

2）热压后剥离强度测试：PI热熔单面胶带粘接12μm厚度铝箔、用0.5~1.0MPa的面压压力，75~85℃热压60min，冷却到常温后按照国家标准GB/T 2792-2014所述方法进行剥离强度测试；

3）热压后浸泡电解液剥离强度测试：按照2）做好测试样件浸泡于锂电池电解液，电解液质量配比如下：EC/PC/DEC/EP=30/10/30/30，1M LiPF6锂盐质量比按12.5%计算，85℃ 6h以上，冷却到常温后按照国家标准GB/T 2792-2014所述方法进行剥离强度测试；

4）电解液浸泡颜色测试：浸泡电解液80~90℃ 6h以上，（胶带和电解液质量比例为1:20~100）观察电解液颜色变化。

表1.实施例1-7与对比例1所得热熔胶性能对比

	实施例1	实施例2	实施例3	实施例4	实施例5	实施例6	实施例7	对比例1
									PI基材厚度/μm	12	8	12	12	12	12	12	12
胶层厚度/μm	4	4	8	4	4	4	4	4
									胶带总厚/μm	16	12	20	16	16	16	16	16
180°剥离强度 (N/mm)	0.20	0.15	0.24	0.17	0.21	0.22	0.22	0.16
									热压后180°剥离强度(N/mm)	0.30	0.24	0.35	0.33	0.38	0.32	0.35	0.28
热压后浸泡电解液180°剥离强度(N/mm)	0.19	0.10	0.22	0.17	0.26	0.16	0.18	0.03
									浸泡电解液颜色测试	无	无	无	无	无	无	无	无

从表1所示的结果可以看出，本发明提供的PI基材热熔单面胶带对锂电池电芯粘接性能较好，耐电解液腐蚀，且不与电解液起化学反应，具有产业利用的可行性。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种锂电池用PI基材热熔单面胶带，从上到下依次为热熔压敏胶层、PI基材层和离型涂层，其特征在于，

所述热熔压敏胶层的厚度为4~20μm，按重量份计，包括如下组分：苯乙烯嵌段共聚物10~20份、氢化苯乙烯嵌段共聚物10~20份、氢化石油树脂30~50份、聚羟基烯烃低聚物5~10份、抗氧剂1~2份和交联剂1.8~3.6份；

所述热熔压敏胶层的组分中不包括颜料；

所述PI基材层为金黄色双向拉伸PI膜，厚度为5~20μm；

所述离型涂层为无硅离型涂层。

2.根据权利要求1所述的锂电池用PI基材热熔单面胶带，其特征在于，所述苯乙烯嵌段共聚物苯乙烯含量为13~30%，选自苯乙烯-聚异戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物、苯乙烯-聚丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物中的一种或二者的组合。

3.根据权利要求1所述的锂电池用PI基材热熔单面胶带，其特征在于，所述氢化苯乙烯嵌段共聚物为氢化苯乙烯-聚异戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物、氢化苯乙烯-聚丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物或马来酸酐改性氢化苯乙烯-聚丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物的一种或多种的组合。

4.根据权利要求1所述的锂电池用PI基材热熔单面胶带，其特征在于，所述聚羟基烯烃低聚物主链为饱和烃骨架，具有多个羟基，数均分子量为1000~3000。

5.一种如权利要求1-4任一项所述的锂电池用PI基材热熔单面胶带的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

（1）按重量份数称取热熔压敏胶的原料，用溶剂溶解，配制成固含量为20~30wt%的胶水溶液；

（2）将热熔压敏胶组合物加入到转移式涂布机中，同时将单面离型膜放置于转移式涂布机的放卷单元，在单面离型膜的离型面涂布热熔胶水，经过烘道烘干，烘道的温度设置为80～110℃，干燥3～5min；

（3）将做好无硅离型的PI基材膜放入到机尾第二放卷单元，非离型面涂胶面朝上，电晕机单面电晕，将步骤（ 2）烘干的胶水复合到PI基材表面，复合辊温度80~100℃、复合压力0.5~0.6MPa，收卷得半成品；

（4）将半成品放入熟化车间，40~60℃熟化48h后取出，复卷剥离单面离型膜，收卷成PI热熔单面胶带，按用户使用宽度分切即得到成品。