一种锂离子电池的极柱密封材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种锂电池的极柱密封材料及其制备方法。本发明专利技术以氟橡胶为主要基体，配合辅助橡胶、导电填料、加工助剂、过氧化物硫化剂和助交联剂等辅助材料，通过开炼机或密炼机混炼，制得低压缩永久变形的高导电橡胶复合材料，在保证低电阻、优良的耐电解液的情况下，减少了导电填料的用量，使复合材料兼具低压缩永久变形和高导电性能。本发明专利技术制备的材料具有优异的导电和压变特性，体积电阻在10

【技术实现步骤摘要】
一种锂离子电池的极柱密封材料及其制备方法
本专利技术涉及改性橡胶
，具体涉及一种锂离子电池的极柱密封材料及其制备方法。
技术介绍
导电橡胶通常是指体积电阻在109Ω·cm以内的橡胶材料，然而橡胶是优良的绝缘材料，体积电阻一般大于1014Ω·cm，要将其体积电阻降低至104Ω·cm以内且实现稳定量产，难度较大。目前市场上普遍使用导电的PPS塑料作为锂离子电池正极极柱的导电材料，其虽然有比较低的导电率，但与目前锂离子电池包的轻量化要求不符，而且其长寿命的高可靠性得不到保障，成本较高。此外，现有正极极柱的密封有采用PPS塑料配合绝缘橡胶材料的密封方式，但其增加了密封结构的复杂程度，不利于电池结构的整体优化。专利申请号为201110128961.7的“低密度高强度导电橡胶及其制备方法”，以硅橡胶为基体的导电材料，虽然有比较优异的耐热性能和比较低的体积电阻率(0.02～0.6Ω·cm)，但其拉伸强度很低(2.8～3.6MPa)且不耐化学介质。专利申请号为201110248397.2的“一种导电橡胶”，以天然橡胶为导电基体，虽然有很高的抗拉强度(≥25MPa)以及良好的耐老化性能，但导电电阻率较高(导电电压500V时，从橡胶到金属不大于500kΩ)且不耐电解液。专利申请号为201210038416.3的“一种EPDM基导电橡胶及其制备方法”，以乙丙橡胶为基材的导电材料，虽然非常优异的耐电解液性能，以及很低的电阻率(0.02～0.09Ω·cm)，但其拉伸强度极低(1MPa)且高温压变性能较差。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的不足之处而提供一种锂离子电池的极柱密封材料及其制备方法，该极柱密封材料不仅具有较低的体积电阻，较高的电阻稳定性，同时还具有优异的耐电解液性能和低压缩永久变形性能。为实现上述目的，本专利技术采取的技术方案如下：一种锂电池的极柱密封材料，包括以下质量份数组分：氟橡胶50～90份、辅助橡胶10～50份、导电填料9～18份、加工助剂1.25～5份、过氧化物硫化剂1～3份和助交联剂2～4份。本专利技术首次使用氟橡胶作为基体材料设计导电橡胶配方，充分利用氟橡胶材料固有的耐高温、耐电解液等各种化学介质、耐候、耐天气老化、高温压变优异等特点，通过与辅助橡胶复配调整材料硬度，提高混炼胶的加工性能，改善材料的电阻稳定性；与现有导电橡胶相比，本专利技术添加较少的导电材料，在保证混炼胶硬度可控的同时还保证了很高的导电性。通过上述组分复配，本专利技术获得的极柱密封材料不仅具有较低的体积电阻(102～104Ω·cm)和较高的电阻稳定性，还具有优异的耐电解液性能和低压缩永久变形性能。作为本专利技术所述的锂电池的极柱密封材料的优选实施方式，包括以下质量份数组分：氟橡胶70～75份、辅助橡胶25～30份、导电填料11～15份、加工助剂3～3.5份、过氧化物硫化剂1.5～3份和助交联剂2～2.5份。专利技术人经过多次试验，研究各组分的复配关系，优化上述极柱密封材料的配方，进一步改善极柱密封材料的拉伸强度、电阻稳定性和耐电解液性能，降低体积电阻。作为本专利技术所述的锂电池的极柱密封材料的优选实施方式，所述氟橡胶为过氧化物硫化氟橡胶。与双酚类氟橡胶相比，过氧化物硫化氟橡胶的耐受电解液性能更好。作为本专利技术所述的锂电池的极柱密封材料的优选实施方式，所述过氧化物硫化氟橡胶的门尼粘度[ML(1+10)121℃]为17～33，氟含量为69wt％～71wt％。作为本专利技术所述的锂电池的极柱密封材料的优选实施方式，所述辅助橡胶为乙丙橡胶。上述技术方案通过优选乙丙橡胶，进一步调整材料硬度，提高混炼胶的加工性能，并利用乙丙胶更加优异的耐电解液性能、耐老化性能，使氟橡胶的强极性与乙丙胶的非极性得到综合，消除任一方对导电性能稳定性的影响。专利技术人经过研究氟橡胶与乙丙胶的硫化交联体系，进一步优选过氧化物硫化氟橡胶，促进氟橡胶与乙丙胶实现共硫化。作为本专利技术所述的锂电池的极柱密封材料的优选实施方式，所述乙丙橡胶的门尼粘度[ML(1+4)100℃]为8～55，乙烯含量为45wt％～54wt％。上述技术方案通过优选低门尼的乙丙橡胶，进一步提高混炼胶的加工性能。作为本专利技术所述的锂电池的极柱密封材料的优选实施方式，所述加工助剂为脂肪烃类衍生物、蜡类、有机硅化合物、镁铝水滑石、脂肪酸衍生物、金属皂中的至少一种；所述导电材料为导电炭黑。本专利技术通过优选复配加工助剂，提高各粉料在橡胶基体中的分散程度以及氟橡胶与辅助橡胶之间的亲和力，促进它们的均匀共混，优化混炼胶的加工性能。本专利技术筛选导电炭黑作为导电填料少量填充，保证混炼胶硬度可控的同时还保证了很高的导电性，而传统碳纳米管、石墨烯、碳纤维等导电填料的填充都会导致混炼胶硬度的迅速上升，不利于加工生产，降低了实现最终工业量产的可能。进一步地，所述脂肪酸衍生物包括天然脂肪酸钙盐与酰胺脂蜡的混合物。进一步地，所述导电填料为超导炭黑或弱导炭黑中的至少一种；所述超导炭黑的BET比表面积为1000m2/g，所述弱导炭黑的BET比表面积为800m2/g。作为本专利技术所述的锂电池的极柱密封材料的优选实施方式，所述过氧化物硫化剂为2,5-二甲基-2,5-双(叔丁基过氧基)己烷、过氧化二异丙苯中的至少一种。作为本专利技术所述的锂电池的极柱密封材料的优选实施方式，所述助交联剂为三烯丙基异氰脲酸酯、N，N’-间苯撑双马来酰亚胺中的至少一种。本专利技术还提供了上述的锂电池的极柱密封材料的制备方法，包括以下步骤：(1)将氟橡胶与辅助橡胶共混均匀；(2)依次加入导电填料、部分加工助剂和助交联剂进行一次炼胶，停放4h以上；(3)加入剩余加工助剂和过氧化物硫化剂进行二次炼胶；(4)将步骤(3)处理后的混合物进行二段硫化处理，第一段硫化温度为150℃～170℃，硫化时间为3～10min；第二段硫化温度为140℃～170℃，硫化时间为1～8h。进一步地，所述步骤(4)中采用真空硫化处理。与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：本专利技术首次使用氟橡胶作为基体材料设计导电橡胶配方，充分利用氟橡胶材料固有的耐高温、耐电解液等各种化学介质、耐候、耐老化、高温压变优异等特点，通过与辅助橡胶复配调整材料硬度，提高混炼胶的加工性能，改善材料的电阻稳定性。与现有的导电橡胶相比，本专利技术添加较少的导电填料，在保证混炼胶硬度可控的同时还保证了很高的导电性。本专利技术制备的导电材料不仅具有较低的体积电阻(102～104Ω·cm)，还具有较高的电阻稳定性、优异的耐电解液性能和低压缩永久变形性能，非常适用于替代现有新能源汽车锂电池中作为弱导电密封的PPS材料。具体实施方式为更好地说明本专利技术的目的、技术方案和优点，下面将结合具体实施例对本专利技术进一步说明。本领域技术人员应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。实施例中，所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法，所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。实施例1作为本专利技术所述锂电池的极柱密封材料的一种实施例，本实施例所述锂电池的极柱密封材料，包括以下质量份数组分：氟橡胶70份、乙丙橡胶30份、超导炭黑7份、弱导炭黑6份、天然脂肪酸钙盐与酰胺脂蜡的混合物3份、2,5-二甲基-2,5-双(叔丁基过氧基)己烷1份、过氧化二异丙苯0.5份和三本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种锂电池的极柱密封材料，其特征在于，包括以下质量份数组分：氟橡胶50～90份、辅助橡胶10～50份、导电填料9～18份、加工助剂1.25～5份、过氧化物硫化剂1～3份和助交联剂2～4份。

【技术特征摘要】
1.一种锂电池的极柱密封材料，其特征在于，包括以下质量份数组分：氟橡胶50～90份、辅助橡胶10～50份、导电填料9～18份、加工助剂1.25～5份、过氧化物硫化剂1～3份和助交联剂2～4份。2.根据权利要求1所述的锂电池的极柱密封材料，其特征在于，包括以下质量份数组分：氟橡胶70～75份、辅助橡胶25～30份、导电填料11～15份、加工助剂3～3.5份、过氧化物硫化剂1.5～3份和助交联剂2～2.5份。3.根据权利要求1所述的锂电池的极柱密封材料，其特征在于，所述氟橡胶为过氧化物硫化氟橡胶。4.根据权利要求3所述的锂电池的极柱密封材料，其特征在于，所述过氧化物硫化氟橡胶的门尼粘度为17～33，氟含量为69wt％～71wt％。5.根据权利要求1所述的锂电池的极柱密封材料，其特征在于，所述辅助橡胶为乙丙橡胶。6.根据权利要求5所述的锂电池的极柱密封材料，其特征在于，所述乙丙橡胶的门尼粘度为8～55，乙烯含量为45wt％～54wt％。7.根据权利要求1所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：成煜民，
申请(专利权)人：广州国机智能橡塑密封科技有限公司，广州机械科学研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44