CN115725250B - 一种应用于圆柱形锂电池极耳保护的pi单面胶带 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种应用于圆柱形锂电池极耳保护的PI单面胶带，从上到下依次为压敏胶层、PI基材层和离型涂层，所述压敏胶层按重量份计，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、氢化松香树脂20～40份、高软化点氢化石油树脂10～20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。本发明制备得到的PI单面胶带：(1)使用耐电解液合成橡胶型胶水，常温贴合后泡电解液后粘接强度高；(2)使用氢化松香树脂和高软化点氢化石油树脂复配(重量份比例2:1)，提高耐热性和抗翘曲性能。
Description
技术领域
本发明属于胶黏剂技术领域，具体为新能源圆柱形锂电池材料技术领域，具体涉及一种应用于圆柱形锂电池极耳保护的PI单面胶带。
背景技术
圆柱形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、单位密度容量大等优点，广泛应用于手机、笔记本等便携式电子领域及电动汽车领域。
锂电池电芯内部如极耳绝缘保护、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PI热熔单面胶带存在的不足，提供一种应用于圆柱形锂电池极耳保护的PI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、氢化松香树脂20～40份、高软化点氢化石油树脂10～20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5～25μm；所述离型涂层为非硅离型涂层。
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13～30wt％，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，所述氢化松香树脂与高软化点氢化石油树脂的重量比为2:1。
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、氢化苯乙烯-聚丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物、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，作为优选的氢化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Karton FG聚合物系列，旭化成株式会社Tuftec(SEBS)系列聚合物。
进一步，所述氢化松香树脂为软化点90～120℃的氢化松香树脂，可选自荒川化学生产的PINECRYSTAL KE-100、KE-311、KE-359等。
进一步，所述高软化点氢化石油树脂为软化点大于130℃的氢化或半氢化碳九石油树脂，可选自荒川化学工业株式会社生产的ARKON P-140、ARKON M-135中一种或两种复配。
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，数均分子量范围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。
上述应用于圆柱形锂电池极耳保护的PI单面胶带的制备方法，包括以下步骤：
(1)按重量份数称取压敏胶的原料，用溶剂溶解，配制成固含量为20～30wt％的胶水溶液，粘度500～3000mPas；
(2)将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压敏胶水，经过烘道烘干，烘道的温度设置为80～110℃，干燥3～5min；
(3)将做好非硅离型的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单面胶带，按用户使用宽度分切即得到成品。
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。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
(1)使用耐电解液合成橡胶型胶水，常温贴合后泡电解液后粘接强度高；(2)使用氢化松香树脂和氢化石油树脂复配(重量份比例2:1)，提高耐热性和抗翘曲性能。
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
一种应用于圆柱形锂电池极耳保护的PI单面胶带，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，加入33.6kg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2kg苯乙烯嵌段共聚物弹性体，瑞翁生产的Quintac3421(SIS类，苯乙烯含量14wt％)；氢化苯乙烯嵌段共聚物弹性体，2kg科腾聚合物生产的Karton FG1924(马来酸酐改性SEBS类，苯乙烯含量13wt％，接枝官能团1％)；4kg氢化松香树脂，荒川化学生产的PINECRYSTAL KE-311(氢化松香酯树脂，软化点96℃)；2kg氢化石油树脂，荒川化学生产的ARKON P-140(全氢化碳九石油树脂，软化点140℃)；1kg聚羟基烯烃低聚物，三菱化学生产的POLYTAIL H(分子量2700，羟值45～50mgKOH/g)；0.1kg抗氧剂，巴斯夫生产的IRGANOX B215；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0.1kg多官能异氰酸酯，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
PI基材的厚度调整为8μm，其它均与实施例1相同。
实施例3
PI基材的厚度调整为25μm，其它均与实施例1相同。
实施例4
涂布干胶厚度调整为20μm，其它均与实施例1相同。
实施例5
PI基材厚度调整为25μm，涂布干胶厚度调整为10μm，其它均与实施例1相同。
对比例1
不加入氢化松香树脂，压敏胶组合物中加入的氢化石油树脂ARKON P-140用量调整为6kg，其它均与实施例1相同。
对比例2
氢化松香树脂与氢化石油树脂重量份比例改为1:2，即压敏胶组合物加入2kg氢化松香树脂KE-311，4kg氢化石油树脂ARKON P-140，其它均与实施例1相同。
测试
采用下述方法测试实施例1-5以及对比例1-2所得PI单面胶带的性能，结果如表1所示。
1)按照国家标准GB/T 2792-2014所述方法进行PI单面胶带的剥离强度测试；
2)浸泡电解液剥离强度测试：PI热熔单面胶带粘接12μm厚度铝箔，静置30min后浸泡于锂电池电解液85℃6h，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，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，评价标准要求达到0.1N/mm以上；
3)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，评价标准无悬浮或沉淀物，电解液不浑浊，颜色淡黄；
4)定荷重测试：评价胶带是否容易脱落和耐反翘情况，科建KJ-6001A测试钢板水平放置，PI热熔单面胶带贴合科建KJ-6001A测试钢板，贴合尺寸20mm*50mm，在胶带头部挂上100g砝码，与钢板成90°夹角，垂直向下，在85℃烘箱内静置，测试1h后胶带滑落的距离。
5)贴极耳耐电解液测试：将胶带(10mm宽度)绕铝极耳1.5圈后，常温置于电解液中浸泡4h后，观察胶带是否有张开或脱落。
6)贴极耳耐温测试：将胶带(10mm宽度)绕铝极耳1.5圈后，放置在85℃烘箱内加热48h后，观察胶带是否有张开或脱落。
表1.实施例1-5与对比例1-2所得PI单面胶带性能对比
从表1所示的结果可以看出，本发明提供的PI基材单面胶带对圆柱形锂电池极耳粘接性能较好，耐电解液腐蚀，且不与电解液起化学反应，具有耐热性和抗翘曲性能，具有商业产业利用的可行性。
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)
1.一种应用于圆柱形锂电池极耳保护的PI单面胶带，从上到下依次为压敏胶层、PI基材层和离型涂层，其特征在于，所述压敏胶层的厚度为4~20μm，按重量份计，由如下组分组成：苯乙烯嵌段共聚物10~20份、氢化苯乙烯嵌段共聚物10~20份、氢化松香树脂20~40份、高软化点氢化石油树脂10~20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5~25μm；所述离型涂层为非硅离型涂层；
所述高软化点氢化石油树脂为全氢化或半氢化碳九石油树脂，软化点＞130℃；
所述氢化松香树脂与高软化点氢化石油树脂的重量比为2:1。
2.根据权利要求1所述的PI单面胶带，其特征在于，所述苯乙烯嵌段共聚物中苯乙烯含量为13~30wt%，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PI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、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PI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.根据权利要求1所述的PI单面胶带，其特征在于，所述氢化松香树脂为超浅色氢化松香树脂，软化点90~120℃。
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