CN115651554B

CN115651554B - 一种胶层可溶解的电池隔膜胶带及其制备方法

Info

Publication number: CN115651554B
Application number: CN202211349823.6A
Authority: CN
Inventors: 汪峰; 李俊生; 梁龙; 李奎
Original assignee: Wuhu Huishi New Material Technology Co ltd
Current assignee: Wuhu Huishi New Material Technology Co ltd
Priority date: 2022-10-31
Filing date: 2022-10-31
Publication date: 2023-10-13
Anticipated expiration: 2042-10-31
Also published as: CN115651554A

Abstract

本发明公开了一种胶层可溶解的电池隔膜胶带及其制备方法，所述胶层可溶解的电池隔膜胶带包括电池隔膜及设置在电池隔膜表面的胶层，形成所述胶层的胶黏剂包括以下重量百分比的原料：溶剂型聚丙烯酸酯40～60％；聚醋酸乙烯酯10～30％；聚苯乙烯树脂5～15％；引发剂0.1～0.5％；固化剂0.5～1.0％；溶剂0～30％；本发明提供的电池隔膜胶带胶层可在电解液中快速溶解，不会阻塞锂离子正常迁移，该电池隔膜胶带应用于锂离子电池中在隔膜绕卷工艺中使用可避免反复压合，优化生产工艺提高生产效率、降低报废率。

Description

一种胶层可溶解的电池隔膜胶带及其制备方法

技术领域

本发明属于电池隔膜技术领域，具体涉及一种胶层可溶解的电池隔膜胶带及其制备方法。

背景技术

现在锂电池生产过程中，隔膜是锂电池的主要原材料，隔膜的性能决定了电池的界面结构、内阻等，直接影响电池的容量、循环以及安全性能等特性，性能优异的隔膜对提高电池的综合性能具有重要的作用。隔膜的主要作用是使电池的正、负极分隔开来，防止两极接触而短路，此外还具有能使电解质离子通过的功能。隔膜材质是不导电的，其物理化学性质对电池的性能有很大的影响。

锂电池生产中使用隔膜进行绕卷时，每绕一圈都需要压合一次，绕卷过程工艺复杂生产效率低、且报废率高；将隔膜涂布一层压敏胶黏层，在使用时可直接贴合，无需反复压合，可直接提高生产效率降低成品不良率。常规锂电池胶带所用胶黏剂为溶剂型聚丙烯酸酯，但是单一的聚丙烯酸酯制成的胶带在电解液中溶解速度较慢。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了一种胶层可溶解的电池隔膜胶带及其制备方法，其胶层可在电解液中快速溶解，不会阻塞锂离子正常迁移，该电池隔膜胶带应用于锂离子电池中在隔膜绕卷工艺中使用可避免反复压合，优化生产工艺提高生产效率、降低报废率。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：

一种胶层可溶解的电池隔膜胶带，包括电池隔膜及设置在电池隔膜表面的胶层；形成所述胶层的胶黏剂包括以下重量百分比的原料：

溶剂型聚丙烯酸酯 40～60％；

聚醋酸乙烯酯 10～30％；

聚苯乙烯树脂 5～15％；

引发剂 0.1～0.5％；

固化剂 0.5～1.0％；

溶剂 10～30％。

所述溶剂型聚丙烯酸酯的分子量为5-20w，如果其分子量过高的话会导致电池隔膜胶带的胶层在电解液中溶解速度较慢。

所述聚醋酸乙烯酯的分子量为2-5w，如果其分子量过高的话会导致电池隔膜胶带的胶层在电解液中的溶解速度较慢，而如果其分子量过低的话则电池隔膜胶带的吸水率高会影响电解液性能。

所述聚苯乙烯树脂的密度为1.04-1.06g/cm³，如果其密度过高的话与聚丙烯酸酯相容性差，且会导致电池隔膜胶带的胶层在电解液中溶解速度慢。

所述引发剂为为过氧化苯甲酰。所述固化剂为甲苯二异氰酸酯。所述溶剂为甲苯和乙酸乙酯组成的混合溶剂，其对配方中各树脂的溶解性较好。

所述甲苯和乙酸乙酯的体积比为1:1。

本发明还提供了所述胶层可溶解的电池隔膜胶带的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：

(1)将聚醋酸乙烯酯加热搅拌溶解于溶剂型聚丙烯酸酯中，控制温度为90～100℃；

(2)用30％甲苯溶解30％引发剂，然后缓慢滴加到步骤(1)中，滴加完成后，保温反应；

(3)将剩余引发剂溶解于剩余甲苯中，缓慢滴加到步骤(1)中，滴加完成后，保温反应；

(4)降温至常温，加入乙酸乙酯搅拌混合均匀，然后加入固化剂和聚苯乙烯树脂搅拌至完全溶解，即可制备得到胶黏剂；

(5)将胶黏剂涂覆于硅离型剂处理过的PET离型膜上，经固化干燥后得到胶层，再将胶层与电池隔膜贴合。

步骤(2)中，滴加时间为20～30min。

步骤(2)中，所述保温反应为90～100℃保温反应2.5～3.0h。

步骤(3)中，滴加时间为10～15min。

步骤(3)中，所述保温反应为90～100℃保温反应1.5～2.0h。

步骤(5)中，所述固化的条件为120～130℃保温1～5min。

本发明提供的胶层可溶解的电池隔膜胶带，由于在胶层的胶黏剂配方中选用了溶剂型聚丙烯酸酯、聚醋酸乙烯酯、聚苯乙烯树脂三者配合作为主体树脂，胶层既有很好的粘结效果，又可以在碳酸酯类电解液中快速溶解，目前锂离子电池所用电解液溶剂主要有碳酸二甲酯、碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯等碳酸酯类溶剂，聚醋酸乙烯酯易溶解于碳酸酯类溶剂，将聚丙烯酸酯与聚醋酸乙烯酯共聚后，可为聚丙烯酸酯胶黏剂提供聚醋酸乙烯酯支链，可明显提升聚丙烯酸酯胶黏剂在电解液中的溶解速度，再复配相应的聚苯乙烯树脂，对聚丙烯酸酯内聚进行破坏，使制得的胶黏剂更易被电解液中六氟磷酸锂腐蚀，从而达到快速溶解的效果。将此胶黏剂涂布在PP或PE隔膜材料上制成隔膜胶带，可解决隔膜绕卷过程反复压合的情况，隔膜上的胶黏层可以快速溶解在电解液中，不会阻塞锂离子正常迁移；本发明提供的胶层可溶解的电池隔膜胶带作为电池隔膜使用可避免反复压合，优化生产工艺提高生产效率、降低报废率。

具体实施方式

本发明提供了一种胶层可溶解的电池隔膜胶带，包括电池隔膜及设置在电池隔膜表面的胶层；形成所述胶层的胶黏剂包括以下重量百分比的原料：

溶剂型聚丙烯酸酯 40～60％；

聚醋酸乙烯酯 10～30％；

聚苯乙烯树脂 5～15％；

引发剂 0.1～0.5％；

固化剂 0.5～1.0％；

溶剂 10～30％。

所述溶剂型聚丙烯酸酯的分子量为5-20万。

所述聚醋酸乙烯酯的分子量为2-5万。

所述聚苯乙烯树脂的密度为1.04～1.06g/cm³。

所述引发剂为过氧化苯甲酰。

所述固化剂为甲苯二异氰酸酯。

所述溶剂为甲苯和乙酸乙酯组成的混合溶剂。

所述甲苯和乙酸乙酯的体积比为1:1。

(5)将胶黏剂涂覆于硅离型剂处理过的PET离型膜上，经固化干燥后得到胶层，再将胶层与电池隔膜贴合，即可得到胶层可溶解的电池隔膜胶带。

步骤(2)中，滴加时间为20～30min。

步骤(2)中，所述保温反应为90～100℃保温反应2.5～3.0h。

步骤(3)中，滴加时间为10～15min。

步骤(3)中，所述保温反应为90～100℃保温反应1.5～2.0h。

步骤(5)中，所述固化的条件为120～130℃保温1～5min。

下面结合实施例对本发明进行详细说明。

各实施例中所使用的各原料如下：

聚醋酸乙烯酯：分子量范围4-5W；

溶剂型聚丙烯酸酯：分子量范围18-23W；

聚苯乙烯树脂：牌号为BASF 158K，密度1.05g/cm³。

各实施例中的形成电池隔膜胶带胶层的胶黏剂的原料及重量百分比如表1所示。

表1

原料	实施例1	实施例2	实施例3
				过氧化苯甲酰	0.2％	0.2％	0.2％
聚醋酸乙烯酯	20％	10％	30％
				溶剂型聚丙烯酸酯	50％	60％	40％
甲苯	10％	10％	10％
				乙酸乙酯	10％	10％	10％
甲苯二异氰酸酯	0.8％	0.8％	0.8％
				聚苯乙烯树脂	9％	9％	9％

各实施例中的胶层可溶解的电池隔膜胶带的制备方法，包括以下步骤：

(1)将聚醋酸乙烯酯加热搅拌溶解于溶剂型聚丙烯酸酯中，控制温度为95℃；

(2)用30％甲苯溶解30％引发剂，然后用时30min缓慢滴加到步骤(1)中，滴加完成后，保温反应，95℃保温反应3.0h；

(3)将剩余引发剂溶解于剩余甲苯中，用时15min缓慢滴加到步骤(1)中，滴加完成后，95℃保温反应2.0h；

(5)将胶黏剂涂覆于硅离型剂处理过的PET离型膜上，经125℃/1min的固化条件固化干燥后得到胶层，将胶层与电池隔膜贴合，即可得到胶层可溶解的电池隔膜胶带。

对比例1

其他同实施例1，只是将其中的聚醋酸乙烯酯替换为聚碳酸酯树脂。

对比例2

其他同实施例2，只是将其中的聚醋酸乙烯酯替换为聚碳酸酯树脂。

对比例3

其他同实施例3，只是将其中的聚醋酸乙烯酯替换为聚碳酸酯树脂。

对比例4

原料组成同实施例1，只是各原料的重量百分比分别为：过氧化苯甲酰0.2％，聚醋酸乙烯酯40％，溶剂型聚丙烯酸酯36％，甲苯10％，乙酸乙酯10％，甲苯二异氰酸酯0.8％，聚苯乙烯树脂3％。

对比例5

其他同实施例1，只是将其中的聚醋酸乙烯酯全部替换为同等用量的聚苯乙烯树脂，即过氧化苯甲酰0.2％，溶剂型聚丙烯酸酯50％，甲苯10％，乙酸乙酯10％，甲苯二异氰酸酯0.8％，聚苯乙烯树脂29％。

对比例6

其他同实施例1，只是将其中的聚苯乙烯树脂全部替换为同等用量的聚醋酸乙烯酯，即过氧化苯甲酰0.2％，聚醋酸乙烯酯29％，溶剂型聚丙烯酸酯50％，甲苯10％，乙酸乙酯10％，甲苯二异氰酸酯0.8％。

对比例7

其他同实施例1，只是其中使用的溶剂型聚丙烯酸酯胶黏剂的分子量为29万。

对比例8

其他同实施例1，只是其中使用的聚醋酸乙烯酯的分子量为8万。

对比例9

其他同实施例1，只是其中使用的聚苯乙烯树脂的密度为1.08g/cm³。

测试上述各实施例及对比例中的隔膜胶带在电解液中的溶解性、浸泡电极液前后的剥离力，结果如表2所示。

表2

表2中，各性能的测试过程或参照标准如下：

在电解液中的可溶解性：将胶带样品制成25mm*100mm的规格；然后贴合在铜箔上，静置20min；将贴合好胶带的铜箔浸泡在碳酸乙烯酯：碳酸二甲酯：碳酸甲乙酯＝1:1:1组成的电解液4h，电解液中六氟磷酸锂浓度为1mol/L，然后观察结果；如果浸泡电解液后胶带的胶层溶解，则胶带会从被贴物上脱落，如果胶带的胶层不溶解，则胶带不会从被贴物上脱落。浸泡电解液前钢板剥离力：直接将各实施例及对比例得到的隔膜胶带参照GB/T 2792-2014中的方法进行测试；

浸泡电解液后钢板剥离力：将各实施例及对比例得到的隔膜胶带在碳酸乙烯酯：碳酸二甲酯：碳酸甲乙酯＝1:1:1、六氟磷酸锂浓度为1mol/L的电解液中浸泡，干燥后参照GB/T 2792-2014中的方法进行测试。

上述参照实施例对一种胶层可溶解的电池隔膜胶带及其制备方法进行的详细描述，是说明性的而不是限定性的，可按照所限定范围列举出若干个实施例，因此在不脱离本发明总体构思下的变化和修改，应属本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种胶层可溶解的电池隔膜胶带，其特征在于，包括电池隔膜及设置在电池隔膜表面的胶层；形成所述胶层的胶黏剂包括以下重量百分比的原料：

溶剂型聚丙烯酸酯 40~60%；

聚醋酸乙烯酯 10~30%；

聚苯乙烯树脂 5~15%；

引发剂 0.1~0.5%；

固化剂 0.5~1.0%；

溶剂 10~30%；

所述聚苯乙烯树脂的密度为1.04~1.06 g/cm³；

所述溶剂型聚丙烯酸酯的分子量为5-20万；所述聚醋酸乙烯酯的分子量为2-5万。

2.根据权利要求1所述的胶层可溶解的电池隔膜胶带，其特征在于，所述引发剂为过氧化苯甲酰；所述固化剂为甲苯二异氰酸酯。

3.根据权利要求1所述的胶层可溶解的电池隔膜胶带，其特征在于，所述溶剂为甲苯和乙酸乙酯组成的混合溶剂。

4.根据权利要求3所述的胶层可溶解的电池隔膜胶带，其特征在于，所述甲苯和乙酸乙酯的体积比为1:1。

5.如权利要求1-4任意一项所述的胶层可溶解的电池隔膜胶带的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：

（1）将聚醋酸乙烯酯加热搅拌溶解于溶剂型聚丙烯酸酯中，控制温度为90~100℃；

（2）用30%甲苯溶解30%引发剂，然后缓慢滴加到步骤（1）中，滴加完成后，保温反应；

（3）将剩余引发剂溶解于剩余甲苯中，缓慢滴加到步骤（1）中，滴加完成后，保温反应；

（4）降温至常温，加入乙酸乙酯搅拌混合均匀，然后加入固化剂和聚苯乙烯树脂搅拌至完全溶解，即可制备得到胶黏剂；

（5）将胶黏剂涂覆于硅离型剂处理过的PET离型膜上，经固化干燥后得到胶层，再将胶层与电池隔膜贴合。

6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，步骤（2）中，滴加时间为20~30min；步骤（2）中，所述保温反应为90~100℃保温反应2.5~3.0h。

7.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，步骤（3）中，滴加时间为10~15min；所述保温反应为90~100℃保温反应1.5~2.0h。

8.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，步骤（5）中，所述固化的条件为120~130℃保温1~5min。