CN113147121A - 散热钢塑膜、接着剂及制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于电池制备技术领域，具体涉及一种散热钢塑膜、接着剂及制备方法，其中所述散热钢塑膜，包括：由内而外依次层叠设置的热封层、钢箔、接着剂层和散热层；其中所述接着剂层中添加有硅烷偶联剂改性的石墨浆料；在散热钢塑膜的最外层设置散热层，以提高散热钢塑膜的散热性能；在接着剂层中添加硅烷偶联剂改性的石墨浆料，以在提高粘合性能的同时进一步增强散热钢塑膜的散热效果。

Description

散热钢塑膜、接着剂及制备方法
技术领域
本发明属于电池制备技术领域，具体涉及一种散热钢塑膜、接着剂及制备方法。
背景技术
近年来，清洁化与低碳化是全球能源发展大趋势。随着我国相关政策的出台，新能源产业迎来高速发展期，动力领域市场对锂电池的容量和安全性要求也越来越高。在新能源汽车补贴政策调整和电池新技术发展的双重驱动下，方形电池在市场的强势地位正在遭遇挑战，由于软包电池能量密度高，安全性能好，设计灵活等特点使软包电池在新能源汽车领域的应用渗透不断加速。
软包电池外包装采用的多是铝塑膜，但由于铝层较软，整个包装材料硬度不够，易使软包电池出现鼓胀。
发明内容
本发明提供了一种散热钢塑膜、接着剂及制备方法。
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种散热钢塑膜，包括：由内而外依次层叠设置的热封层、钢箔、接着剂层和散热层；其中所述接着剂层中添加有硅烷偶联剂改性的石墨浆料。
第二方面，本发明还提供了一种接着剂的制备方法，包括以下步骤：将硅烷偶联剂的乙醇溶液加入到石墨的水溶液中，调节PH至4～5，进行水浴反应后，制得石墨浆料；将所述石墨浆料与接着剂混合后，制得添加有石墨浆料的接着剂。
第三方面，本发明还提供了一种散热钢塑膜的制备方法，包括以下步骤：在钢箔的外表面依次涂布接着剂层和散热层，制得散热铜箔；将热封层的原料挤出成膜，使热封层进行热法挤出复合于散热钢箔的内表面，制得钢塑膜。
本发明的有益效果是，本发明的散热钢塑膜，包括：由内而外依次层叠设置的热封层、钢箔、接着剂层和散热层；其中所述接着剂层中添加有硅烷偶联剂改性的石墨浆料；在散热钢塑膜的最外层设置散热层，以提高散热钢塑膜的散热性能；在接着剂层中添加硅烷偶联剂改性的石墨浆料，以在提高粘合性能的同时进一步增强散热钢塑膜的散热效果；进一步的，采用热法挤出复合的方法将热封层复合于散热钢塑膜的最内层，避免了在热封层与散热钢箔之间接着剂的使用，以避免接着剂被电解液腐蚀导致散热钢塑膜分层，同时还提高了散热钢塑膜的强度。
本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明的散热钢塑膜的一种实施方式的结构示意图；
图2是本发明的散热钢塑膜的另一种实施方式的结构示意图。
图中：
1-钢箔；2-接着剂层；3-散热层；4-热封层；5-防腐层；6-易接着树脂层。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
当使用钢塑膜代替铝塑膜作为锂离子二次电池外包装时，钢箔的导热性要略差于铝，使得钢塑膜应用到锂离子二次电池当中时，使电池的散热性能下降；而在钢塑膜的外层增加散热层时，散热层与钢塑膜之间需要使用接着剂进行贴合，而接着剂的使用会降低散热层的散热效果。
为了提高将钢塑膜应用到锂离子二次电池时的散热效果，如图1所示，本发明提供了一种散热钢塑膜，包括：由内而外依次层叠设置的热封层4、钢箔1、接着剂层2和散热层3；其中所述接着剂层2中添加有石墨浆料。
具体的，在散热钢塑膜的最外层设置散热层3，以提高散热钢塑膜的散热性能；在接着剂层2中添加石墨浆料，以进一步增强散热钢塑膜的散热效果。
其中，可选的，所述石墨浆料为硅烷偶联剂改性的石墨浆料，以提高石墨浆料在接着剂中的分散效果，避免石墨团聚影响钢塑膜的散热性能。
可选的，所述硅烷偶联剂可以但不限于包括：γ-氨丙基三乙氧基硅烷(硅烷偶联剂KH-550)、γ―(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷(硅烷偶联剂KH-560)或γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(硅烷偶联剂KH-570)中的一种或多种。
具体的，以硅烷偶联剂KH-560改性石墨为例，KH-560的分子结构简式为CH2CHCH2O(CH2)2Si(OCH3)3，以A-SiX3表示，其中A为CH2CHCH2O(CH2)2，X为OCH3；硅烷偶联剂改性石墨的反应机理如下：
第一步硅烷偶联剂水解：
Figure BDA0003084268080000041
第二部硅烷偶联剂改性石墨：
Figure BDA0003084268080000042
可选的，所述接着剂层2中的接着剂可以但不限于包括：聚氨酯、丙烯酸、硅胶、橡胶或环氧系接着剂中的一种或多种。
可选的，所述散热层3可以但不限于包括：石墨烯散热膜、聚酯散热薄膜、聚氨酯散热薄膜、聚酰胺散热薄膜、聚酰亚胺散热薄膜、聚对苯二甲酸乙二醇酯散热薄膜或聚对苯二甲酸丁二醇酯散热薄膜中的一种或多种。
可选的，所述钢箔1的厚度可以但不限于为30～80um。
其中，所述石墨烯散热膜的厚度可以但不限于为5～40um；所述石墨烯散热膜可以但不限于为天然石墨经过精致压延得到的薄膜，也可以是石墨烯均匀分散在聚酯、聚氨酯、聚酰胺、聚酰亚胺等薄膜中制得的薄膜，亦或是在聚酯、聚氨酯、聚酰胺、聚酰亚胺表面涂布石墨烯散热层所得到的散热膜，其中聚酯优选为对苯二甲酸乙二醇酯(PET)，对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)等，聚酰胺优选为聚酰胺6(PA6)、聚酰胺6,6(PA6,6)等。
可选的，所述热封层4至少包括热封聚丙烯和粘接聚丙烯；其中所述热封聚丙烯包括均聚聚丙烯、无规共聚聚丙烯或嵌段共聚聚丙烯；所述粘接聚丙烯为酸酐改性聚丙烯。
其中，所述热封层4的厚度可以但不限于为25-100um。所述热封聚丙烯可以但不限于共混有丙烯-乙烯弹性体、丙烯-丁烯弹性体、乙烯-辛烯弹性体、乙烯-丁烯弹性体，以提高韧性；所述酸酐改性聚丙烯中的酸酐可以但不限于为马来酸酐、丁二酸酐、琥珀酸酐。
如图2所示，可选的，所述钢箔1的两表面还涂布有防腐层5，以提高散热钢塑膜的耐电解液性能；所述防腐层5可以但不限于包括三价铬或稀土氧化物。
可选的，所述防腐层5的另一面还设置有易接着树脂层6，以提高散热钢塑膜的强度；所述易接着树脂层6可以但不限于包括水溶性丙烯酸树脂、水溶性聚氨酯树脂、水溶性环氧树脂中的一种或多种。
进一步的，本发明还提供了一种接着剂的制备方法，包括以下步骤：将硅烷偶联剂的乙醇溶液加入到石墨的水溶液中，调节PH至4～5，进行水浴反应后，制得石墨浆料；将所述石墨浆料与接着剂混合后，制得添加有石墨浆料的接着剂。
具体的，将硅烷偶联剂的乙醇溶液加入到石墨的水溶液中，超声20～40min后，进行10～20min搅拌，以使溶液混合均匀。滴入盐酸调节溶液的PH至4～5，在70～90℃的水浴中反应2～4h，冷却至室温，通过多次离心、洗涤去除未反应的硅烷偶联剂，制得石墨浆料；将所述石墨浆料与接着剂混合后，制得添加有石墨浆料的接着剂。
进一步的，本发明还提供了一种散热钢塑膜的制备方法，包括以下步骤：在钢箔1的外表面依次涂布接着剂层2和散热层3，制得散热铜箔；将热封层4的原料挤出成膜，使热封层4进行热法挤出复合于散热钢箔的内表面，制得钢塑膜。
具体的，采用热法挤出复合的方法将热封层4复合于散热钢塑膜的最内层，避免了在热封层4与散热钢箔之间接着剂的使用，以避免接着剂被电解液腐蚀导致散热钢塑膜分层，同时还提高了散热钢塑膜的强度。
其中，可选的，所述接着剂层2中添加有硅烷偶联剂改性的石墨浆料。
可选的，在钢箔1的外表面涂布接着剂层2和散热层3之前，在所述钢箔1的两表面分别依次涂布防腐层5和易接着树脂层6。
实施例1
将硅烷偶联剂的乙醇溶液加入到石墨的水溶液中，超声30min后，进行10min搅拌，以使溶液混合均匀。滴入盐酸调节溶液的PH至4～5，在70℃的水浴中反应3h，冷却至室温，通过多次离心、洗涤去除未反应的硅烷偶联剂，制得石墨浆料；将所述石墨浆料与聚氨酯接着剂混合后，制得添加有石墨浆料的聚氨酯接着剂。
实施例2
在钢箔1的外表面采用凹版辊涂布的方式依次涂布实施例1中制得的接着剂层和石墨烯散热膜，制得散热钢箔；将均聚聚丙烯和马来酸酐改性聚丙烯挤出成膜后，将其进行热法挤出复合于散热钢箔的内表面，制得钢塑膜。
实施例3
在钢箔1的外表面采用凹版辊涂布的方式依次涂布氧化镧涂层、水溶性丙烯酸树脂层、实施例1中制得的接着剂层和石墨烯散热膜，制得散热钢箔；将均聚聚丙烯和马来酸酐改性聚丙烯挤出成膜后，将其进行热法挤出复合于散热钢箔的内表面，制得钢塑膜。
实施例4
在钢箔1的外表面采用凹版辊涂布的方式依次涂布氧化铈涂层、水溶性聚氨酯树脂层、实施例1中制得的接着剂层和石墨烯散热膜，制得散热钢箔；将无规共聚聚丙烯和琥珀酸酐改性聚丙烯挤出成膜后，将其进行热法挤出复合于散热钢箔的内表面，制得钢塑膜。
对比例
在钢箔1的外表面采用凹版辊涂布的方式依次涂布氧化镧涂层、水溶性丙烯酸树脂层，制得普通钢箔；在钢箔1的内表面涂布均聚聚丙烯层，制得钢塑膜。
将实施例2至实施例4以及对比例中制得的钢塑膜进行性能测试后的结果汇总于表1中。
表1 钢塑膜的性能测试
Figure BDA0003084268080000071
Figure BDA0003084268080000081
由表1中数据可知，实施例2至实施例4中制得的散热钢塑膜较对比例中制得的钢塑膜具有更高的导热系数，具有较好的散热能力。
综上所述，本发明提供了一种散热钢塑膜，包括：由内而外依次层叠设置的热封层4、钢箔1、接着剂层2和散热层3；其中所述接着剂层2中添加有硅烷偶联剂改性的石墨浆料；在散热钢塑膜的最外层设置散热层3，以提高散热钢塑膜的散热性能；在接着剂层2中添加硅烷偶联剂改性的石墨浆料，以在提高粘合性能的同时进一步增强散热钢塑膜的散热效果；所述钢箔1的两表面还涂布有防腐层5，以提高散热钢塑膜的耐电解液性能；所述防腐层5的另一面还设置有易接着树脂层6，以提高散热钢塑膜的强度；采用热法挤出复合的方法将热封层4复合于散热钢塑膜的最内层，避免了在热封层4与散热钢箔之间接着剂的使用，以避免接着剂被电解液腐蚀导致散热钢塑膜分层，同时还提高了散热钢塑膜的强度。
以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (10)

1.一种散热钢塑膜，其特征在于，包括：
由内而外依次层叠设置的热封层、钢箔、接着剂层和散热层；其中
所述接着剂层中添加有石墨浆料。
2.如权利要求1所述的散热钢塑膜，其特征在于，
所述石墨浆料为硅烷偶联剂改性的石墨浆料。
3.如权利要求1所述的散热钢塑膜，其特征在于，
所述散热层包括：石墨烯散热膜、聚酯散热薄膜、聚氨酯散热薄膜、聚酰胺散热薄膜、聚酰亚胺散热薄膜、聚对苯二甲酸乙二醇酯散热薄膜或聚对苯二甲酸丁二醇酯散热薄膜中的一种或多种。
4.如权利要求1所述的散热钢塑膜，其特征在于，
所述热封层至少包括热封聚丙烯和粘接聚丙烯；其中
所述热封聚丙烯包括均聚聚丙烯、无规共聚聚丙烯或嵌段共聚聚丙烯；
所述粘接聚丙烯为酸酐改性聚丙烯。
5.如权利要求1所述的散热钢塑膜，其特征在于，
所述钢箔的两表面还涂布有防腐层；
所述防腐层包括三价铬或稀土氧化物。
6.如权利要求5所述的散热钢塑膜，其特征在于，
所述防腐层的另一面还设置有易接着树脂层；
所述易接着树脂层包括水溶性丙烯酸树脂、水溶性聚氨酯树脂、水溶性环氧树脂中的一种或多种。
7.一种接着剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
将硅烷偶联剂的乙醇溶液加入到石墨的水溶液中，调节PH至4～5，进行水浴反应后，制得石墨浆料；
将所述石墨浆料与接着剂混合后，制得添加有石墨浆料的接着剂。
8.一种散热钢塑膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
在钢箔的外表面依次涂布接着剂层和散热层，制得散热铜箔；
将热封层的原料挤出成膜，使热封层进行热法挤出复合于散热钢箔的内表面，制得钢塑膜。
9.如权利要求8所述的制备方法，其特征在于，
所述接着剂层中添加有石墨浆料。
10.如权利要求8所述的制备方法，其特征在于，
在钢箔的外表面涂布接着剂层和散热层之前，在所述钢箔的两表面分别依次涂布防腐层和易接着树脂层。
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