锂电池软包装高阻隔铝塑膜、高阻隔胶黏剂及其制备方法技术

本发明专利技术涉及锂电池制造技术领域，公开了锂电池软包装高阻隔铝塑膜、高阻隔胶黏剂及其制备方法，该高阻隔铝塑膜包括PA膜层、金属铝箔层与PP膜层，金属铝箔层与PA、PP膜层之间均设有10~30μm厚的高阻隔胶黏剂涂层；各涂层在厚度方向上均形成由不规则颗粒、柱状突起与不规则孔隙交织、各部分相互稳定连接而形成多尺度、多层的微观立体弹性网络结构，且该微观网络立体弹性结构在厚度方向上穿透各层的孔隙直径小于0.3nm，形成阻却氧气和水汽渗透的锂电池软包装高阻隔铝塑膜。本发明专利技术通过胶黏剂的组分、形成3D网络微观结构和低纳米级别孔隙，使铝塑膜具有较高的剥离力、高阻隔性能，满足动力锂电池等使用的铝塑膜等制造要求。动力锂电池等使用的铝塑膜等制造要求。动力锂电池等使用的铝塑膜等制造要求。

【技术实现步骤摘要】
锂电池软包装高阻隔铝塑膜、高阻隔胶黏剂及其制备方法


[0001]本专利技术涉及锂电池制造领域，具体涉及一种锂电池软包装高阻隔铝塑膜、高阻隔胶黏剂及其制备方法。

技术介绍

[0002]近年来，在环保要求，以及国家政策的推动下，新能源汽车发展迅速，同时，作为新能源汽车的动力来源，锂离子电池在这几年发展尤为快速，常见的锂电池的结构有三种：软包电芯、圆柱电芯和方形电芯。软包电池由于安全性能好、重量轻、容量大、内阻小，而且形状可变、设计灵活等优点，在新能源汽车中应用十分广泛。
[0003]软包电池的外面一般为铝塑膜封装，可以起到良好的密封、防护的作用，保护电池正常工作，铝塑膜一般由聚烯烃层、铝箔层、尼龙层组成，每一层之间通过胶黏剂复合。然而，由于铝塑膜的技术壁垒高，国内铝塑膜市场长期被国外企业垄断，国产化率在10%左右。锂电池用铝塑膜必须具有良好的热封、绝缘、力学性能，还必须对空气中的水、氧气有优异的隔绝性能，以及对电池内部的腐蚀性的电解质具有极高的稳定性。由于软包电池铝塑膜的高力学性能、高隔绝、高耐腐蚀等要求，现有技术的胶黏剂无法同时满足以上要求。为了使铝塑膜能够达到上述综合性能要求，一般通过增加铝塑膜的层叠层数，或者增加各涂层之间的厚度而实现，而这样的技术方案一方面会导致制造工艺复杂、材料成本高，而且使铝塑膜的总体厚度、质量均由显著提升，不利于提升锂电池的能量密度（包括质量能量密度和容积能量密度）。例如现有专利技术文献CN 105070854 A公开的一种锂电池复合包装高阻隔铝塑膜及制备方法，该铝塑膜由内到外依次层叠所述共聚丙烯层、第一胶粘剂层、对苯二甲酸类树脂层、第二胶粘剂层、金属氧化膜层、铝箔层、第三胶粘剂层、尼龙层、涂氟层。该专利技术的铝塑膜热封层通过增加一层对苯二甲酸树脂层以有效增加内层的阻隔性和化学稳定性。
[0004]现有技术中，专利技术专利文献CN 108517194 A公开了一种高阻隔铝塑材料专用双组分无溶剂型聚氨酯胶粘剂及其制备方法，其高阻隔铝塑材料专用双组分无溶剂型聚氨酯胶粘剂，由A胶和B胶配制而成，其中，A胶以聚醚多元醇、TDI、IPDI和六亚甲基二异氰酸酯三聚体为原料；B胶以二聚酸、多元醇、1 ,3
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丁二醇、葵二酸、间苯二甲酸为原料，以钛酸四丁酯为催化剂得特定酸价和羟值的聚酯多元醇；再用聚酯多元醇与聚醚多元醇和端羟基聚丁二烯混合制得B胶；A胶和B胶以10:7混合得到无溶剂聚氨酯胶粘剂。这种胶水对于高阻隔铝塑材料具有良好的粘合牢度，但是其自身并不能显著提高铝塑材料的阻隔性能，尤其是不能对空气中的水蒸汽、氧气进行有效的隔绝。
[0005]由此可知，现有技术的锂电池铝塑膜及胶黏剂，难以兼顾使制备的铝塑膜，在具有良好的柔韧性能、抗拉伸性能、耐水解性、耐热、粘结性和抗冲击性能等基础上，不能进一步在不增加铝塑膜的厚度和膜层数量的前提下，有效提高其对于空气中的水蒸汽、氧气的隔绝性能；同时其还存在着制备过程复杂、组分多、成本高等不足；特别是其均不能直接通过改进胶黏剂本身而为铝塑膜提供良好的氧气、水蒸气的阻隔性能。

技术实现思路

[0006]为克服上述现有技术所存在的上述不足之处，本专利技术的目的在于，提供一种锂电池铝塑膜用高阻隔胶粘剂及其制备方法，通过同时改进胶黏剂的组分、配方及制备工艺，通过各组分之间的协同配合、形成具有独特的微观结构的涂层结构，使各涂层结构的各部分相互稳定连接形成多尺度、多层次的立体弹性网络结构，且该网络立体弹性结构在厚度方向上穿透各层次的孔隙直径小于0.3nm，从而形成阻却氧气和水汽渗透的高阻隔锂电池铝塑膜，显著提高铝塑膜的气体（特别是氧气）阻隔性，几乎完全阻止水蒸气的进入，以延长锂电池的使用寿命；同时，本专利技术简化了材料组分和制备工艺，无需增加涂层、铝塑膜的整体厚度，不会影响锂电池的能量密度。
[0007]本专利技术为实现上述目的，提供如下的技术方案：一种锂电池软包装高阻隔铝塑膜，其特征在于：其包括依次层叠的PA膜层、金属铝箔层与PP膜层，所述的金属铝箔层与PA膜层之间设有第一高阻隔胶黏剂涂层，所述的金属铝箔层与PP膜层之间设有第二高阻隔胶黏剂涂层；所述的第一高阻隔胶黏剂涂层、第二高阻隔胶黏剂涂层，均是由高阻隔胶黏剂均匀涂覆在两层材料之间形成；所述的高阻隔胶黏剂，包括A组分和B组分，A组分与B组分混合后反应后，均匀涂覆在金属铝箔与PA膜或PP膜之间，分别形成厚度为10~ 30μm的第一高阻隔胶黏剂涂层与第二高阻隔胶黏剂涂层，各涂层分别将金属铝箔与PA膜或PP膜之间的缝隙填满，各涂层至少在厚度方向上均形成由不规则颗粒、柱状突起与不规则孔隙交织、各部分相互稳定连接而形成多尺度、多层的微观立体弹性网络结构，且该微观网络立体弹性结构在厚度方向上穿透各层的孔隙直径均小于0.3nm，从而形成阻却氧气和水汽渗透的锂电池软包装高阻隔铝塑膜。
[0008]所述各涂层的微观立体弹性网络结构，在厚度及长度方向上，均包括多个相互层叠连接、在微米尺度和纳米尺度上均为不规则柱状突起与不规则孔隙构成的近似海绵状的局部结构单元，各局部结构单元在涂层的三维空间内相互连接，在物理作用与分子间作用的共同作用下，形成多层弹性3D网络连接，在厚度及长度方向上、使穿透各层的孔隙直径均小于0.3nm的微观立体弹性网络结构。
[0009]形成所述各局部结构单元的不规则颗粒外形近似球形，其直径范围为10~50 nm，不规则柱状突起外形近似乳突形，其直径范围为50~1200 nm；相邻的不规则颗粒与柱状突起之间形成的不规则孔隙直径范围为0.1~800nm，并且通过分子间作用降低层间的孔隙直径、使穿透各层的孔隙直径均小于0.3nm。
[0010]一种高阻隔胶黏剂，其特征在于，其用于制备前述的锂电池软包装高阻隔铝塑膜，包括作为A组分的端羟基的聚氨酯树脂和作为B组分的多异氰酸酯固化剂，A组分与B组分按照质量比100：（5~20）混合后反应后，均匀涂覆在金属铝箔与PA膜或PP膜之间，分别形成厚度为10~ 30μm、具有所述微观立体弹性网络结构的第一高阻隔胶黏剂涂层与第二高阻隔胶黏剂涂层。
[0011]作为B组分的多异氰酸酯固化剂，为甲苯二异氰酸酯，二苯基甲烷二异氰酸酯，六次甲基二异氰酸酯，异佛尔酮二异氰酸酯，二环己基甲烷二异氰酸酯，TDI
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TMP加成物，HDI三聚体，HDI缩二脲，碳化二亚胺改性MDI，液化MDI等其中的一种或几种的混合物。
[0012]所述作为A组分的端羟基聚氨酯树脂，是以疏水型多元醇、聚酯多元醇为原料组分，在110~120℃，
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0.095MPa以上的真空环境下，脱水，加入多异氰酸酯、催化剂，在80~85℃
下反应，再加入扩链剂、交联剂、稀释剂，经聚合反应后而得到。
[0013]所述的疏水型多元醇为端羟基聚丁二烯、卡德莱腰果壳油多元醇NX
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9203、NX
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9203LP、陶氏VORAPEL系列疏水聚醚多元醇等其中的一种或几种。
[0014]所述聚酯多元醇为聚己内酯二元醇、聚己内酯三元本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种锂电池软包装高阻隔铝塑膜，其特征在于：其包括依次层叠的PA膜层、金属铝箔层与PP膜层，所述的金属铝箔层与PA膜层之间设有第一高阻隔胶黏剂涂层，所述的金属铝箔层与PP膜层之间设有第二高阻隔胶黏剂涂层；所述的第一高阻隔胶黏剂涂层、第二高阻隔胶黏剂涂层，均是由高阻隔胶黏剂均匀涂覆在两层材料之间形成；所述的高阻隔胶黏剂，包括A组分和B组分，A组分与B组分混合后反应后，均匀涂覆在金属铝箔与PA膜或PP膜之间，分别形成厚度为10~ 30μm的第一高阻隔胶黏剂涂层与第二高阻隔胶黏剂涂层，各涂层分别将金属铝箔与PA膜或PP膜之间的缝隙填满，各涂层至少在厚度方向上形成由不规则颗粒、柱状突起与不规则孔隙交织、各部分相互稳定连接而形成多尺度、多层的微观立体弹性网络结构，且该微观网络立体弹性结构在厚度方向上穿透各层的孔隙直径均小于0.3nm，从而形成阻却氧气和水汽渗透的锂电池软包装高阻隔铝塑膜。2.根据权利要求1所述的锂电池软包装高阻隔铝塑膜，其特征在于：所述各涂层的微观立体弹性网络结构，在厚度及长度方向上，均包括多个相互层叠连接、在微米尺度和纳米尺度上均为不规则柱状突起与不规则孔隙构成的近似海绵状的局部结构单元，各局部结构单元在涂层的三维空间内相互连接，在物理作用与分子间作用的共同作用下，形成多层弹性3D网络连接，在厚度及长度方向上、使穿透各层的孔隙直径均小于0.3nm的微观立体弹性网络结构。3.根据权利要求2所述的锂电池软包装高阻隔铝塑膜，其特征在于：形成所述各局部结构单元的不规则颗粒外形近似球形，其直径范围为10~50 nm，不规则柱状突起外形近似乳突形，其直径范围为50~1200 nm；相邻的不规则颗粒与柱状突起之间形成的不规则孔隙直径范围为0.1~800nm，并且通过分子间作用降低层间的孔隙直径、使穿透各层的孔隙直径均小于0.3nm。4.一种高阻隔胶黏剂，其特征在于，其用于制备权利要求1~3任一项所述的锂电池软包装高阻隔铝塑膜，包括作为A组分的端羟基的聚氨酯树脂和作为B组分的多异氰酸酯固化剂，A组分与B组分按照质量比100：（5~20）混合后反应后，均匀涂覆在金属铝箔与PA膜或PP膜之间，分别形成厚度为10~ 30μm、具有所述微观立体弹性网络结构的第一高阻隔胶黏剂涂层与第二高阻隔胶黏剂涂层。5.根据权利要求4所述的高阻隔胶黏剂，其特征在于，作为B组分的多异氰酸酯固化剂，为甲苯二异氰酸酯，二苯基甲烷二异...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘海涛，钱学伟，张晨，廖启忠，
申请(专利权)人：广州布鲁奥申新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：