CN114163955B - 一种锂电池用单面热熔超薄终止胶带及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种锂电池用单面热熔超薄终止胶带，包括自上而下依次排列的第一压敏胶层、第二基材层，所述第一压敏胶层在常温下有粘性，用于粘结锂电池电芯的外表面，所述第二基材层为表面特殊处理的基材层；锂电池用单面热熔胶带总厚为8‑12μm；第一层敏胶层通过引入改性萜烯树脂，能够具有较好的初粘性，以及耐电解液老化后粘接性能，第二基材层能够提供良好的颜色，同时能够一定程度上屏蔽电解液的渗透，提供胶水附着地点最终使得胶带具有优异的耐电解液老化性能。

Description

一种锂电池用单面热熔超薄终止胶带及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种锂电池用单面热熔超薄胶带及其制备方法，属于胶黏剂技术领域。
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。
随着科学技术的发展，各个应用领域对锂电池的要求越来越高，特别是高能量密度、轻量化的趋势，而锂电池的抗跌落性能决定着锂电池的稳定性和安全性。现有的解决办法是用热熔胶黏带固定锂电池电芯和外包装铝塑膜的内表面，中国发明专利CN104610883公开了以聚对苯二甲酸乙酯为基材，涂覆合成橡胶苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯共聚物(SIS)、低分子量聚烯烃橡胶、石油树脂的橡胶型压敏胶，采用引发剂交联，制成的胶带存在以下几个缺点：(1)胶带总体较厚，一定程度上影响锂电池的能量密度；(2)使用聚对苯二甲酸乙二酯(PET)作为胶带基材，在一定的温度和压力下粘接后，耐电解液后粘接性能差，对电池性能和安全性有潜在的影响。
针对锂电池市场对单面热熔胶带越来越薄的需求，需要提供一款更薄，使用时应力更小的胶带产品，同时能够保证其耐电解液老化后粘接性能，并且不影响锂电池的电性能。
发明内容
本发明针对现有锂电池用单面热熔胶带存在的不足，提供一种锂电池用单面热熔超薄终止胶带及其制备方法。
本发明涉及一种锂电池用单面热熔超薄终止胶带及其制备方法，包括自上而下依次排列的第一压敏胶层、第二基材层；所述第一压敏胶层在常温下有粘性，用于粘结锂电池电芯的外表面，所述第二基材层为表面特殊处理的基材层；所述锂电池用单面热熔胶带总厚为8-12μm；本发明胶带中使用的材料不与电解液起反应，在电解液中能够保持良好的稳定性，主要靠加热和加压对锂电池电芯和外包装铝塑膜进行粘结，耐电解液老化后粘结强度高；同时该设计使胶带厚度减薄到12μm以下，极大提高电池的能量密度。
本发明的技术方案如下：一种锂电池用单面热熔超薄终止胶带，包括自上而下依次排列的第一压敏胶层、第二层基材层；
所述第一压敏胶层的厚度为2～6μm，按重量份计，包括如下组分：
Figure BDA0003435159530000021
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)的一种或二者的复配。SEPS和SEBS分子量都控制在10000到30000；使胶水体系能够具有很好的耐电解液效果。
进一步，所述非晶态α-烯烃共聚物的软化点为70～150℃，160℃熔融粘度为2000～5000mPas，能够有效地提供耐电解液效果。
进一步，所述氢化石油树脂是指软化点为90～145℃的氢化石油树脂。氢化石油树脂的软化点较低，作为第一压敏胶层的成分，能够很好地增加胶水体系的柔软度，增加胶水体系的初粘力。
进一步，所述改性萜烯树脂，为自制改性合成，合成过程包括：首先取89g的萜烯树脂，该萜烯树脂软化点温度为90-100℃，放入到三口烧瓶中，加入100g甲苯溶剂，120℃油浴搅拌1h，之后缓慢滴加2g的N,N,N′,N′-四缩水甘油基-4,4′-二氨基二苯甲烷，滴加时间10min，之后再120℃油浴搅拌0.5h后，加入一滴发烟盐酸，120℃油浴搅拌1.5h后出料，即为改性帖烯树脂。该树脂能够提供较好的耐电解液后粘接性能。作为第一压敏胶层的成分，主要为增加胶水体系的耐电解液后粘接强度。
进一步，所述抗氧剂为四(3,5-二叔丁基-4-羟基)苯丙酸季戊四醇酯1010。所述氧化聚乙烯蜡，与聚烯烃树脂等有良好的相容性，在常温下的抗湿性能好，耐化学性能优良，厂家为江苏省海安石油化工厂，型号OPE蜡。
进一步，所述第二层为基材层，其厚度为6-8μm；为表面特殊处理的基材层。该处理基层PET膜为表面喷涂一层特制绿色涂层，为胶带提供绿色颜色，方便胶带使用过程中进行定位，同时能够一定程度上屏蔽电解液的渗透。特制绿色涂层具体是：无机绿色颜料与特制涂层混合均匀后，涂覆到PET膜表面。该特制涂层以非晶态α-烯烃共聚物、改性萜烯树脂为主体，具有较高的交联密度，能够较好的耐电解液老化。其中无机绿色颜料为普通无机颜料，添加量为非晶态α-烯烃共聚物和改性萜烯树脂质量的0.5-3％；非晶态α-烯烃共聚物的软化点为60-70℃，与改性萜烯树脂的用量比控制在0.5-1。
进一步，锂电池用单面热熔超薄终止胶带的制备方法，包括如下步骤：
1)基材层的准备：将PET膜一面进行电晕处理，电晕强度控制在1-2，然后将制备好的绿色胶水，通过高温100℃喷涂，喷涂到PET膜电晕面，控制胶水厚度在2-3um，后经烘道烘干，烘道的温度设置为60～90℃，烘干3～5min；
2)按重量份数称取第一压敏胶层的原料，用甲苯溶解，配制成固含量为20～30wt％的第一压敏胶层的溶液；
3)将第一压敏胶层的溶液加入到转移式涂布机中，同时将过程膜放入转移式涂布机的第一放卷单元，在过程膜的一侧涂布第一压敏胶层，后经过烘道烘干，烘道的温度设置为80～110℃，烘干3～5min；
4)步骤1)基材层放入第二放卷单元，与步骤3)所得的涂布在过程膜上的第一压敏胶层于温度为80～100℃、压力0.5～0.6MPa下复合，收卷得成品。
本发明有益效果：通过制备单面热熔超薄终止胶带，自上而下依次排列为第一压敏胶层、第二基材层，第一层敏胶层通过引入改性萜烯树脂，能够具有较好的初粘性，以及耐电解液老化后粘接性能，第二基材层能够提供良好的颜色，同时能够一定程度上屏蔽电解液的渗透，提供胶水附着地点最终使得胶带具有优异的耐电解液老化性能。
附图说明
图1为单面热熔超薄终止胶带的图例，1为第一压敏胶层，2为第二基材层。
具体实施方式
以下结合实例对本发明的原理和特征进行描述，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
一种锂电池用单面热熔超薄终止胶带，总厚12um，包括自上而下依次排列的第一压敏胶层、第二基材层；
所述第一压敏胶层的涂布厚度为4μm，按重量份计，包括如下组分：
氢化苯乙烯嵌段共聚物SEBS G1654(Kraton)35份，非晶态α-烯烃共聚物Vestoplast 408(Evonik)25份，氢化石油树脂ARKON P90(Arakawa)20份，改性萜烯树脂5份，氧化聚乙烯蜡14份；抗氧剂Irganox 1010 1份；
所述第二基材层为厚度8μm的特殊处理的PET膜。其中绿色颜料为2份，非晶态α-烯烃共聚物38份，改性萜烯树脂60份，混合均匀成绿色胶水；将6um的PET膜一面进行电晕处理，电晕强度控制在1-2左右，然后将制备好的绿色胶水，通过高温(100℃)喷涂，喷涂到PET膜电晕面，控制整体厚度在7-8um，后经烘道烘干，烘道的温度设置为60～90℃，烘干3～5min。
实施例2
一种锂电池用单面热熔超薄终止胶带，总厚8um，包括自上而下依次排列的第一压敏胶层、第二基材层；
所述第一压敏胶层的涂布厚度为2μm，按重量份计，包括如下组分：
氢化苯乙烯嵌段共聚物SEBS G1654(Kraton)30份，非晶态α-烯烃共聚物Vestoplast 408(Evonik)30份，氢化石油树脂ARKON P90(Arakawa)20份，改性萜烯树脂10份，氧化聚乙烯蜡9份；抗氧剂Irganox 1010 1份；
所述第二基材层为厚度6μm的特殊处理的PET膜。其中绿色颜料为2份，非晶态α-烯烃共聚物48份，改性萜烯树脂50份，混合均匀成绿色胶水；将4um的PET膜一面进行电晕处理，电晕强度控制在1-2左右，然后将制备好的绿色胶水，通过高温(100℃)喷涂，喷涂到PET膜电晕面，控制整体厚度在5-6um，后经烘道烘干，烘道的温度设置为60～90℃，烘干3～5min。
实施例3
一种锂电池用单面热熔超薄终止胶带，总厚12um，包括自上而下依次排列的第一压敏胶层、第二基材层；
所述第一压敏胶层的涂布厚度为6μm，按重量份计，包括如下组分：
氢化苯乙烯嵌段共聚物SEBS G1654(Kraton)30份，非晶态α-烯烃共聚物Vestoplast 408(Evonik)30份，氢化石油树脂ARKON P90(Arakawa)20份，改性萜烯树脂10份，氧化聚乙烯蜡9份；抗氧剂Irganox 1010 1份；
所述第二基材层为厚度6μm的PET膜。该膜只做电晕处理，将6um的PET膜一面进行电晕处理，电晕强度控制在1-2左右。
对比实施例1
一种锂电池用超薄单面热熔终止胶带，总厚12um，包括自上而下依次排列的第一压敏胶层、第二基材层；
所述第一压敏胶层的涂布厚度为4μm，按重量份计，包括如下组分：
氢化苯乙烯嵌段共聚物SEBS G1654(Kraton)35份，非晶态α-烯烃共聚物Vestoplast 408(Evonik)25份，氢化石油树脂ARKON P90(Arakawa)20份，氧化聚乙烯蜡19份；抗氧剂Irganox 1010 1份；
所述第二基材层为厚度8μm的特殊处理的PET膜。其中绿色颜料为2份，非晶态α-烯烃共聚物98份，混合均匀成绿色胶水；将6um的PET膜一面进行电晕处理，电晕强度控制在1-2左右，然后将制备好的绿色胶水，通过高温(100℃)喷涂，喷涂到PET膜电晕面，控制整体厚度在7-8um，后经烘道烘干，烘道的温度设置为60～90℃，烘干3～5min。
对比实施例2
一种锂电池用超薄单面热熔终止胶带，总厚8um，包括自上而下依次排列的第一压敏胶层、第二基材层；
所述第一压敏胶层的涂布厚度为2μm，按重量份计，包括如下组分：
氢化苯乙烯嵌段共聚物SEBS G1654(Kraton)30份，非晶态α-烯烃共聚物Vestoplast 408(Evonik)30份，氢化石油树脂ARKON P90(Arakawa)20份，氧化聚乙烯蜡19份；抗氧剂Irganox 1010 1份。
所述第二基材层为厚度4μm的特殊处理的PET膜。其中绿色颜料为2份，非晶态α-烯烃共聚物98份，混合均匀成绿色胶水；将4um的PET膜一面进行电晕处理，电晕强度控制在1-2左右，然后将制备好的绿色胶水，通过高温(100℃)喷涂，喷涂到PET膜电晕面，控制整体厚度在5-6um，后经烘道烘干，烘道的温度设置为60～90℃，烘干3～5min。
对比实施例3
一种锂电池用超薄单面热熔终止胶带，总厚12um，包括自上而下依次排列的第一压敏胶层、第二基材层；
所述第一压敏胶层的涂布厚度为6μm，按重量份计，包括如下组分：
氢化苯乙烯嵌段共聚物SEBS G1654(Kraton)30份，非晶态α-烯烃共聚物Vestoplast 408(Evonik)30份，氢化石油树脂ARKON P90(Arakawa)20份，氧化聚乙烯蜡19份；抗氧剂Irganox 1010 1份。
所述第二基材层为厚度6μm的PET膜。该膜只做电晕处理，将6um的PET膜一面进行电晕处理，电晕强度控制在1-2左右。
实施例1～3和对比实施例1～3所述单面热熔胶带的制备方法如下：
1)按重量份数称取第一压敏胶层的原料，分别用溶剂溶解，配制成固含量为20～30wt％的第一压敏胶层的溶液；
2)将第一压敏胶层的溶液加入到转移式涂布机中，同时将过程膜放入转移式涂布机的第一放卷单元，在过程膜的一侧涂布第一压敏胶层，后经过烘道烘干，烘道的温度设置为80～110℃，烘干3～5min；
3)最后将特制基材层放入第二放卷单元，与步骤2)所得的涂布在过程膜上的第一压敏胶层于温度为80～100℃、压力0.5～0.6MPa下复合，收卷得成品。
对实施例1～3所得胶带以及对比实施例的产品进行了各项性能的测试，测试方法如下：
1)按照国家标准GB/T 2792－2014所述方法进行压敏胶黏带的剥离强度测试；
2)热压后剥离强度测试：第一压敏胶层粘接铝箔、第二胶黏剂层粘接铝塑膜中流延聚丙烯(cast polypropylene)，简称cpp层，用大于10kg压力，80～90℃热压60min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；
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。80～90℃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。结果如表1所示：
表1：实施例1～3所得胶带和对比例产品的性能测试数据
Figure BDA0003435159530000081
从表1所示的结果可以看出，对比实施例1和对比实施例1、实施例2和对比实施例2以及实施例3和对比实施例3的对比效果，添加特制的改性萜烯树脂后，能够较好提高热压后浸泡电解液老化后180°剥离强度；对比实施例1和实施例3，对引入特制的涂层，其热压后浸泡电解液老化后180°剥离强度能够显著提高。
本发明提供的锂电池单面热熔超薄胶带粘接性能较好，耐电解液老化后粘接强度高，且不与电解液起化学反应。
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 (8)

1.一种锂电池用单面热熔超薄终止胶带，其特征在于，包括自上而下依次排列的第一压敏胶层、第二层基材层；
所述第一压敏胶层的厚度为2-6μm，按重量份计，包括如下组分：
氢化苯乙烯嵌段共聚物 20~40份
非晶态α-烯烃共聚物 22~30份
氢化石油树脂 18~30份
改性萜烯树脂 5-16份
氧化聚乙烯蜡 4-10份
抗氧剂 1~4份；
所述改性萜烯树脂合成过程包括： 89g萜烯树脂，加入100g甲苯，120℃搅拌后缓慢滴加2g N,N,N′,N′-四缩水甘油基-4,4′-二氨基二苯甲烷，再加入一滴发烟盐酸，120℃搅拌1.5h后出料，即为改性帖烯树脂。
2.根据权利要求1所述的锂电池用单面热熔超薄终止胶带，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SEPS、氢化苯乙烯-聚丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物SEBS中的至少一种，SEPS和SEBS分子量在10000到30000。
3.根据权利要求1所述的锂电池用单面热熔超薄终止胶带，其特征在于，所述非晶态α-烯烃共聚物的软化点为70~150℃，160℃熔融粘度为2000~5000mPas。
4.根据权利要求1所述的锂电池用单面热熔超薄终止胶带，其特征在于，所述氢化石油树脂为软化点为90~145℃的氢化石油树脂。
5.根据权利要求1所述的锂电池用单面热熔超薄终止胶带，其特征在于，所述抗氧剂为四(3,5-二叔丁基-4-羟基)苯丙酸季戊四醇酯。
6.根据权利要求1所述的锂电池用单面热熔超薄终止胶带，其特征在于，所述氧化聚乙烯蜡为江苏省海安石油化工厂生产型号OPE蜡。
7.根据权利要求1所述的锂电池用单面热熔超薄终止胶带，其特征在于，所述第二层基材层厚度为6-8μm，该基层表面喷涂一层绿色涂层，绿色涂层包括：无机颜料、非晶态α-烯烃共聚物和改性萜烯树脂，无机颜料添加量为非晶态α-烯烃共聚物和改性萜烯树脂质量的0.5-3%，非晶态α-烯烃共聚物与改性萜烯树脂的用量比控制在0.5-1。
8.一种如权利要求1所述的锂电池用单面热熔超薄终止胶带的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
1）基材层的准备：将PET膜一面进行电晕处理，然后将制备好的绿色胶水，通过高温100℃喷涂，喷涂到PET膜电晕面，控制胶水厚度在2-3um，烘干；
2）按重量份数称取第一压敏胶层的原料，用甲苯溶解，配制成固含量为20~30wt%的第一压敏胶层的溶液；
3）将第一压敏胶层的溶液加入到转移式涂布机中，同时将过程膜放入转移式涂布机的第一放卷单元，在过程膜的一侧涂布第一压敏胶层，烘干；
4）步骤1）基材层放入第二放卷单元，与步骤3）所得的涂布在过程膜上的第一压敏胶层于温度为80~100℃、压力0.5~0.6MPa下复合，收卷得成品。
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