CN114784425A - 一种软包锂电池铝塑膜用表层耐电解液腐蚀涂层及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种软包锂电池铝塑膜用表层耐电解液腐蚀涂层，其特征在于，包括下述重量份的组分：连接树脂0～70份；柔性树脂10～30份；交联树脂10～30份；耐腐蚀树脂5～20份；增塑剂0.5～2份；流平剂0.5‑2份；消泡剂0.05‑1份；爽滑剂1‑3份。本发明采用自交联树脂，不需要熟化工序，加快产品生产周期；涂层耐高温，对NY层附着力高，不会因为客户封装过程热封温度高，而造成涂层的脱漏或者其他外观不良现象；氟碳树脂具有很好的耐电解液腐蚀性能，保证了外观质量。
Description
技术领域
本发明涉及锂电池包装技术领域，具体涉及一种软包锂电池铝塑膜用表层耐电解液腐蚀涂层及其制备方法。
背景技术
软包锂电池用铝塑膜一般由三层材料组成：外层的尼龙(简称NY)，中间层铝箔(简称AL)以及内层聚丙烯层(简称PP)，各层之间通过粘合剂或者粘合树脂粘合而成。软包锂电池电解液通常由六氟磷酸锂的碳酸酯溶液，六氟磷酸锂暴露空气中易产生氢氟酸，对铝塑膜有一定的腐蚀作用。另外，铝塑膜外层NY不耐溶剂，在铝塑膜封装过程，不可避免的会发生电解液不小心滴漏在铝塑膜外表面，从而造成NY发生溶胀，影响了软包锂电池整体的介电系数，并且也影响锂电池美观，造成产品一定的报废率。
现市售产品通常会提供四层结构，在常规三层的铝塑膜外表面(NY层)再复合上一层聚酯薄膜，这样当电解液灌装污染外表面时候，很容易用抹布擦拭干净。但四层的结构也有一定的缺点，例如：相对三层结构铝塑膜，冲深深度有一定的牺牲，并且也提高了产品的成本。针对三层结构铝塑膜，不同的技术人员提供的不同的做法，例如现有技术中公开的专利文件：《CN110524992 B一种锂电池铝塑膜复合用尼龙薄膜及其制备方法》采用UV胶耐电解液涂层；《CN104466039B-一种表层做疏油处理的锂电池封装用铝塑膜及其制备工艺》采用了氟元素改性的涂层、硅元素改性的涂层或氟硅共改性的涂层。
现有技术下述缺陷：1、铝塑膜封装过程，不可避免的会发生电解液不小心滴漏在铝塑膜外表面，从而造成NY发生溶胀，影响了软包锂电池整体的介电系数，并且也影响锂电池美观，造成产品报废；2、产品生产周期长，需要熟化工序。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：
研制开发一种软包锂电池铝塑膜用表层耐电解液腐蚀涂层及其制备方法，采用自交联树脂，不需要熟化工序，加快产品生产周期；涂层耐高温，对NY层附着力高，不会因为客户封装过程热封温度高，而造成涂层的脱漏或者其他外观不良现象；氟碳树脂具有很好的耐电解液腐蚀性能，保证了外观质量。
本发明的目的就是为了解决上述现有技术条件存在的问题，提供软包锂电池铝塑膜用表层耐电解液腐蚀涂层及其制备方法。
为了达到上述目的，本发明采用了以下技术方案：
一种软包锂电池铝塑膜用表层耐电解液腐蚀涂层，
包括下述重量份的组分：
作为本方案的进一步改进，连接树脂为硝化纤维素树脂、醋酸丁酸纤维素树脂、醋酸纤维素酞酸酯中的任意一种或多种。
作为本方案的进一步改进，柔性树脂为聚丙烯酸类树脂、甲基丙烯酸类丁酯或者甲基丙烯酸类乙酯中的任意一种或多种。
作为本方案的进一步改进，交联树脂为氨基树脂，氨基树脂为脲醛树脂(UF)、三聚氰胺甲醛树脂(MF)、聚酰胺多胺环氧氯丙烷(PAE)中的任意一种或多种。
作为本方案的进一步改进，耐腐蚀树脂为氟碳树脂，氟碳树脂为氟烯烃-乙烯基醚共聚物(FEVE)、丙烯酸六氟丁酯、甲基丙烯酸六氟丁酯中的任意一种或多种。
作为本方案的进一步改进，
增塑剂为柠檬酸三丁酯；
流平剂为丙烯酸类聚合物或有机硅类流平剂中的任意一种或多种；
消泡剂为脂肪酸金属皂、有机磷酸盐、脂肪酸酰胺、脂肪酸酰胺酯、脂肪酸酯中的任意一种或多种；
爽滑剂为PP蜡或者PE蜡中的任意一种或多种。
作为进一步的改进，增塑剂为乙酰柠檬酸三丁酯；
流平剂为丙烯酸类聚合物；
消泡剂为脂肪酸酰胺；
爽滑剂为PE蜡。
一种制备软包锂电池铝塑膜用表层耐电解液腐蚀涂层的方法，其特征在于，包括下述制备步骤：
1)在25～30℃下将40～70重量份的连接树脂加入到溶剂中，充分搅拌，分散均匀，制得连接树脂稀释溶液A；
2)在25～30℃下，在步骤1)中制得的连接树脂稀释溶液A中，边搅拌边按照下述顺序依次加入一定质量的10～30份的柔性树脂、10～30份交联树脂、5～20份耐腐蚀树脂及助剂，制得耐电解液腐蚀涂层B。
作为本方案的进一步改进，所述溶剂为丁酮、乙酸乙酯、异丙醇、乙醇中的任意一种或多种。
作为本方案的进一步改进，将制得的耐电解液腐蚀涂层B放入涂布机中，采用涂布方式涂于在软包锂电池铝塑膜外层尼龙层，涂布量0.5～2g/m2，烘箱温度范围150～250℃，停留时间保持5～10s。
与现有技术相比，本发明具备下述有益效果：
纤维素树脂成本低，作为基础树脂，柔性树脂保证涂布以后，树脂有一定的柔软性，有利于后续因铝塑膜冲压变形造成的涂层变形。耐腐蚀树脂耐介质性能强，保证电解液耐腐蚀。交联树脂采用氨基树脂，有一定的活性集团，将树脂交联一起，保证一个有机网络。
醋酸丁酸纤维素以树脂含有酰基，具有一定的极性基团，与塑料基材之间形成化学键、范德华力或氢键而产生较强的附着力，并且纤维素树脂来源广泛，价格便宜，作为基础树脂来源，
氟碳树脂以牢固的C-F键为骨架，与其他树脂相比具有优异的耐化学性，但由于对于常规尼龙表面附着力不高，相容性较差。为此添加丙烯酸树脂与醋酸丁酸纤维素。两种树脂具有对于尼龙表面有较高附着力，并且有一定的韧性。
氨基树脂具有一定的自交联反应，通过涂布过程中，烘箱温度控制，能够进行交联反应。三者树脂通过氨基树脂-NH-进行交联，与酰基，羟基等集团进行反应，组成一个完成有机网络。减少了常规交联剂与固化剂长时间的熟化工艺。提高了生产效率。
本发明的软包锂电池铝塑膜用表层耐电解液腐蚀涂层的制备过程中，通过将连接树脂加入到溶剂，先进行连接树脂的稀释，再按照顺序放入0～30份的柔性树脂、10～30份交联树脂、5～20份耐腐蚀树脂及助剂，制得耐电解液腐蚀涂层B，上述组分相互协同作用，使得最终制得的涂层，耐盐雾性能达到了380h，附着性和耐热性也能满足需求。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，以下结合实施例对本发明作进一步说明：
各实施例使用的原料如下：
纤维素树脂：美国伊士曼的CAB树脂381-2和CAB 553-0.4，两者按照2:1的比例混合而成；
柔性树脂：三菱丙烯酸树脂MB-2660；
交联树脂：CYTEC氰特氨基树脂202
耐腐蚀树脂：日本大金GK-570
增塑剂：乙酰柠檬酸三丁酯；
流平剂：丙烯酸类聚合物；
消泡剂：脂肪酸酰胺；
爽滑剂：PE蜡。
实施例1
软包锂电池铝塑膜用表层耐电解液腐蚀涂层的方法，包括下述制备步骤：
1)在25～30℃下将55重量份的连接树脂加入到溶剂中，充分搅拌，分散均匀，制得连接树脂稀释溶液A；
2)在25～30℃下，在步骤1)中制得的连接树脂稀释溶液A中，边搅拌边按照下述顺序依次加入一定质量的20份的柔性树脂、10份交联树脂、10份耐腐蚀树脂及助剂，制得耐电解液腐蚀涂液B。
实施例2
软包锂电池铝塑膜用表层耐电解液腐蚀涂层的方法，包括下述制备步骤：
1)在25～30℃下将40重量份的连接树脂加入到溶剂中，充分搅拌，分散均匀，制得连接树脂稀释溶液A；
2)在25～30℃下，在步骤1)中制得的连接树脂稀释溶液A中，边搅拌边按照下述顺序依次加入一定质量的25份的柔性树脂、20份交联树脂、10份耐腐蚀树脂及助剂，制得耐电解液腐蚀涂液B。
实施例3
软包锂电池铝塑膜用表层耐电解液腐蚀涂层的方法，包括下述制备步骤：
1)在25～30℃下将55重量份的连接树脂加入到溶剂中，充分搅拌，分散均匀，制得连接树脂稀释溶液A；
2)在25～30℃下，在步骤1)中制得的连接树脂稀释溶液A中，边搅拌边按照下述顺序依次加入一定质量的10份的柔性树脂、10份交联树脂、20份耐腐蚀树脂及助剂，制得耐电解液腐蚀涂液B。
对比例1
软包锂电池铝塑膜用表层耐电解液腐蚀涂层的方法，包括下述制备步骤：
1)在25～30℃下将65重量份的连接树脂加入到溶剂中，充分搅拌，分散均匀，制得连接树脂稀释溶液A；
2)在25～30℃下，在步骤1)中制得的连接树脂稀释溶液A中，边搅拌边按照下述顺序依次加入一定质量的20份的柔性树脂、10份交联树脂及助剂，制得耐电解液腐蚀涂液B。
对比例2
软包锂电池铝塑膜用表层耐电解液腐蚀涂层的方法，包括下述制备步骤：
1)在25～30℃下将70重量份的连接树脂加入到溶剂中，充分搅拌，分散均匀，制得连接树脂稀释溶液A；
2)在25～30℃下，在步骤1)中制得的连接树脂稀释溶液A中，边搅拌边按照下述顺序依次加入10份交联树脂、10份耐腐蚀树脂及助剂，制得耐电解液腐蚀涂液B。
对比例3
软包锂电池铝塑膜用表层耐电解液腐蚀涂层的方法，包括下述制备步骤：
1)在25～30℃下将70重量份的连接树脂加入到溶剂中，充分搅拌，分散均匀，制得连接树脂稀释溶液A；
2)在25～30℃下，在步骤1)中制得的连接树脂稀释溶液A中，边搅拌边按照下述顺序依次加入10份的柔性树脂、10份耐腐蚀树脂及助剂，制得耐电解液腐蚀涂液B。
表1实施例1和2及对比例1～3的原料配方组成
实施例1和2及对比例1～3制得的耐电解液腐蚀涂液按照下述测试方法进行测试，测得的结果如表2所示：
测试方法：
1)附着力测试：用3M810胶带，粘在铝塑膜表面,长度约60mm，用手指压实约15s。再垂直向上匀速拉起，检查胶带上粘附情况及铝塑膜表面情况。
2)耐热性测试：将铝塑膜对折，热封压力4bar，热封时间3s情况下，在不同热封温度下，观察铝塑膜表面外观是否变化。
3)冲压外观：在模具尺寸40MM*60MM，冲深深度6mm，观察冲压以后边角外观是否有缺陷
4)电解液滴定测试：铝塑膜表面滴定10滴电解液溶液，放置2hrs后，清洗表面，观察是否有溶胀现象。
5)耐盐雾测试；按照GB/T1771进行
表2实施例1和2及对比例1～3性能测试结果
从上表可以看出，本发明的软包锂电池铝塑膜用表层耐电解液腐蚀涂层具有以下优点：不仅附着力能够满足需求，而且耐热性可以达到250℃，耐盐雾测试能达到480h，综合性能明显优于对比例1～3,适合推广应用。
以上所述仅为本发明的优选实施方式，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明所作的等效变换，均在本发明的专利保护范围内。
Claims (10)
1.一种软包锂电池铝塑膜用表层耐电解液腐蚀涂层，其特征在于，
包括下述重量份的组分：
2.根据权利要求1所述的软包锂电池铝塑膜用表层耐电解液腐蚀涂层，其特征在于，连接树脂为硝化纤维素树脂、醋酸丁酸纤维素树脂、醋酸纤维素酞酸酯中的任意一种或多种。
3.根据权利要求1所述的软包锂电池铝塑膜用表层耐电解液腐蚀涂层，其特征在于，柔性树脂为聚丙烯酸类树脂、甲基丙烯酸类丁酯或者甲基丙烯酸类乙酯中的任意一种或多种。
4.根据权利要求1所述的软包锂电池铝塑膜用表层耐电解液腐蚀涂层，其特征在于，交联树脂为氨基树脂，氨基树脂为脲醛树脂(UF)、三聚氰胺甲醛树脂(MF)、聚酰胺多胺环氧氯丙烷(PAE)中的任意一种或多种。
5.根据权利要求1所述的软包锂电池铝塑膜用表层耐电解液腐蚀涂层，其特征在于，耐腐蚀树脂为氟碳树脂，氟碳树脂为氟烯烃-乙烯基醚共聚物(FEVE)、丙烯酸六氟丁酯、甲基丙烯酸六氟丁酯中的任意一种或多种。
6.根据权利要求1所述的软包锂电池铝塑膜用表层耐电解液腐蚀涂层，其特征在于，
增塑剂为乙酰柠檬酸三丁酯；
流平剂为丙烯酸类聚合物或有机硅类流平剂中的任意一种或多种；
消泡剂为脂肪酸金属皂、有机磷酸盐、脂肪酸酰胺、脂肪酸酰胺酯、脂肪酸酯中的任意一种或多种；
爽滑剂为PP蜡或者PE蜡中的任意一种或多种。
7.根据权利要求6所述的软包锂电池铝塑膜用表层耐电解液腐蚀涂层，其特征在于，
增塑剂为乙酰柠檬酸三丁酯；
流平剂为丙烯酸类聚合物；
消泡剂为脂肪酸酰胺；
爽滑剂为PE蜡。
8.一种制备权利要求1～6任一项所述的软包锂电池铝塑膜用表层耐电解液腐蚀涂层的方法，其特征在于，包括下述制备步骤：
1)在25～30℃下将40～70重量份的连接树脂加入到溶剂中，充分搅拌，分散均匀，制得连接树脂稀释溶液A；
2)在25～30℃下，在步骤1)中制得的连接树脂稀释溶液A中，边搅拌边按照下述顺序依次加入10～30份的柔性树脂、10～30份交联树脂、5～20份耐腐蚀树脂及助剂，制得耐电解液腐蚀涂液B。
9.根据权利要求7所述的软包锂电池铝塑膜用表层耐电解液腐蚀涂层，其特征在于，所述溶剂为丁酮、乙酸乙酯、异丙醇、乙醇中的任意一种或多种。
10.一种耐电解液腐蚀涂层的应用，其特征在于，将权利要求7或8任一项制得的耐电解液腐蚀涂层B放入涂布机中，采用涂布方式涂于在软包锂电池铝塑膜外层尼龙层，涂布量0.5～2g/m2，烘箱温度范围150～250℃，停留时间保持5～10s。
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