一种安全胶纸及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种安全胶纸及其制备方法和应用，包括自上至下依次叠加设置的离型层、基材层、安全层和压敏胶层；安全层的制备原料包括硅烷偶联剂改性的无机填料；硅烷偶联剂改性的无机填料的制备原料包括硅烷偶联剂和无机填料；所述压敏胶层的制备原料包括丙烯酸酯；本发明专利技术提出一种安全胶纸，可改善电芯的热失控，同时，减少极耳位焊接毛刺导致的自放电，提高电池性能的一致性，改善电芯化成时压力不均的问题。均的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种安全胶纸及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于锂电池
，具体涉及一种安全胶纸及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]随着手机等移动电子产品的耗电量越来越大，所用锂离子电池的容量也越来越大，能量密度越来越高，一旦发生热失控将造成非常严重的后果。此外电池在制造过程中不可避免的会引入毛刺，导致电池的自放电，降低电池制造的一致性。通常电池的热失控问题可通过改善正负极材料的热稳定性、引入PTC元件等方法来改善，但改善正负极材料的热稳定性一般要通过多轮验证，成本高，周期长；引入PTC元件也存在滞后性问题。
[0003]因此，开发一种安全胶纸能够改善电芯的热失控，同时，减少极耳位焊接毛刺导致的自放电是当务之急。

技术实现思路

[0004]本专利技术旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本专利技术提出一种安全胶纸，包含分层设置安全层和压敏胶层，可改善电芯的热失控，同时，减少极耳位焊接毛刺导致的自放电，提高电池性能的一致性，改善电芯化成时压力不均的问题。
[0005]本专利技术还提供一种安全胶纸的制备方法。
[0006]本专利技术还提供一种二次电池，所述二次电池包括所述安全胶纸。
[0007]根据本专利技术的第一方面实施例的一种安全胶纸，包括自上至下依次叠加设置的离型层、基材层、安全层和压敏胶层；
[0008]所述安全层的制备原料包括硅烷偶联剂改性的无机填料；
[0009]所述硅烷偶联剂改性的无机填料的制备原料包括硅烷偶联剂和无机填料；r/>[0010]所述压敏胶层的制备原料包括丙烯酸酯。
[0011]根据本专利技术的第一方面的实施例至少具有以下有益效果：
[0012]本专利技术提供了一种安全胶纸，解决了单功能层安全胶纸中无机填料含量与粘结性相互制约的问题，本专利技术对安全胶纸进行了不同功能层的分层设置，包括逐层设置的离型层、基材层、安全层和压敏胶层。其中离型层表面能较低，能够起到防止胶纸粘连，方便收卷的作用；基材层则提供了胶液涂覆的载体，以及一定的强度，而安全层和压敏胶层进行分开设置，可以使得安全层中的无机填料达到很高的含量(硅烷偶联剂改性的无机填料的最高含量达到80％)，同时保持良好的粘结力，有利于安全胶纸性能的发挥，本专利技术中，因安全层的无机填料含量较高，涂布后其表面较为粗糙，在硅烷偶联剂的协同作用下能够使安全层与压敏胶层之间形成牢固的结合，确保安全层能够稳定地发挥作用。其中，安全层中的无机填料具有良好的导热和阻燃作用，可改善电芯的热失控，同时，减少了极耳位焊接毛刺导致的自放电，提高了电池性能的一致性，改善了电芯化成时压力不均的问题。压敏胶层提供了良好的粘结性，使得胶纸可以牢固地贴附在锂电池正负极片极耳位、和极片极耳位相对的极片料区、料区与空箔区的过渡位置，以及卷芯收尾位置，有利于安全胶纸性能地发挥，从
而使电芯更易通过热滥用、过充和高温短路等测试，同时，以丙烯酸酯为主要原料的压敏胶层使得压敏胶层胶液保持在1000～10000mPa.s的粘度下，能保证压敏胶层的高粘度，方便加工。根据本专利技术的一些实施例，所述安全层包括以下重量份的制备原料：80～95份丙烯酸酯、1～10份硬单体1、1～15份功能单体1、1～80份硅烷偶联剂改性的无机填料1、1～20份增粘树脂、0.0005～0.005份光引发剂1、0.5～5份光引发剂2和0.0005～0.005份链转移剂。
[0013]根据本专利技术的一些优选地实施例，所述安全层包括以下重量份的制备原料：85份丙烯酸酯、5份硬单体1、10份功能单体1、60份硅烷偶联剂改性的无机填料1、5份增粘树脂、0.001份光引发剂1、1份光引发剂2和0.001份链转移剂。
[0014]根据本专利技术的一些实施例，所述丙烯酸酯包括丙烯酸酯异辛酯(2
‑
EHA)和丙烯酸丁酯(BA)中的至少一种。
[0015]根据本专利技术的一些实施例，所述硬单体1包括丙烯酸(AA)，甲基丙烯酸甲酯(MMA)和丙烯腈(AN)中的至少一种。
[0016]功能单体1，这类单体主要是一些含有反应性官能团的单体，例如羟基、羧基、酰胺基等。此类单体能够与其他单体交联，促进聚合反应，加快聚合速率，提高聚合物的稳定性。上述各单体的配比可根据胶纸的实际使用环境进行调配，一般以软单体(丙烯酸酯)为主，加入一定含量的硬单体，改变其玻璃化温度，从而赋予足够的内聚强度，再加入少量的功能单体，使预聚物具有足够的交联程度，从而提高其粘接性能、热稳定性以及抗蠕变性。
[0017]根据本专利技术的一些实施例，所述功能单体1包括丙烯酸羟乙酯(HEA)、丙烯酸羟丙酯(HPA)，丙烯酸四氢呋喃酯(THFA)和N，N
‑
二甲基丙烯酰胺(DMF)中的至少一种。
[0018]根据本专利技术的一些实施例，所述无机填料包括氧化铝、勃姆石、氢氧化铝、氢氧化镁、石墨和石墨烯中的至少一种。
[0019]根据本专利技术的一些实施例，所述硅烷偶联剂包括乙烯基三(2
‑
甲氧基乙氧基)硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷和γ
‑
氨丙基三乙氧基硅烷偶联剂中的至少一种。
[0020]根据本专利技术的一些实施例，所述无机填料和所述硅烷偶联剂的重量比为1:1～5。
[0021]为改善无机填料与安全层中各个单体混合得到的胶黏剂的相容性，需对无机填料进行改性处理，使其表面含有羧基、羟基类的基团或是双键等有机官能团；硅烷偶联剂中的氧基对无机填料具有亲和性，而有机官能基对合成得到的黏胶剂具有亲和性，也就是说硅烷偶联剂分子一端亲无机物，一端亲有机物，可形成有机胶黏剂
‑
硅烷偶联剂
‑
无机填料的结合层，从而增加相容性。
[0022]根据本专利技术的一些实施例，所述硅烷偶联剂改性的无机填料的粒径D
v
10为0.1～5μm。
[0023]上述粒径下的无机填料与安全层的厚度相匹配，避免出现大颗粒无机填料贯穿安全层的情况，影响安全层与基材间的粘结。
[0024]根据本专利技术的一些实施例，所述离型层材料包括乙烯基硅油、含氢硅油、聚乙烯醇、羟基硅油和长链烷基改性硅油其中的至少一种。
[0025]根据本专利技术的一些实施例，所述增粘树脂包括碳五树脂、氢化松香树脂和醇酸树脂中的至少一种。
[0026]根据本专利技术的一些实施例，所述增粘树脂包括碳五树脂。
[0027]配方中增粘树脂的加入可以减少填料对粘结力的影响，尽可能的提高无机填料含
量，且增粘树分子量低，运动性强，有利于胶黏剂向被粘物表面的扩散，由此可以提安全层的润湿性，能使安全层的剥离强度增加，有利于安全层和压敏胶层的结合，而且还能降低安全层的原料成本。碳五树脂是一种结构柔顺的树脂，柔性链可流动性强，且由于其相对分子质量小，在两种材料接触后分子链扩散较快，与丙烯酸酯树脂混合可改变复合树脂材料的润湿性，增加其粘结强度。
[0028]光引发剂的种类以及含量都会对聚合反应速率和胶液性能产生影响。含量过低，聚合反应未完成本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种安全胶纸，其特征在于，包括自上至下依次叠加设置的离型层、基材层、安全层和压敏胶层；所述安全层的制备原料包括硅烷偶联剂改性的无机填料；所述硅烷偶联剂改性的无机填料的制备原料包括硅烷偶联剂和无机填料；所述压敏胶层的制备原料包括丙烯酸酯。2.根据权利要求1所述的安全胶纸，其特征在于，所述无机填料包括氧化铝、勃姆石、氢氧化铝、氢氧化镁、石墨和石墨烯中的至少一种；优选地，所述硅烷偶联剂包括乙烯基三(2
‑
甲氧基乙氧基)硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷和γ
‑
氨丙基三乙氧基硅烷偶联剂中的至少一种。3.根据权利要求2所述的安全胶纸，其特征在于，所述硅烷偶联剂改性的无机填料的粒径D
v
10为0.1～5μm。4.根据权利要求1所述的安全胶纸，其特征在于，所述安全层包括以下重量份的制备原料：80～95丙烯酸酯、1～10份硬单体1、1～15份功能单体1、1～80份硅烷偶联剂改性的无机填料1、1～20份增粘树脂、0.0005～0.005份光引发剂1、0.5～5份光引发剂2和0.0005～0.005份链转移剂1。5.根据权利要求1所述的安全胶纸，其特征在于，所述压敏胶层包括以下重量份的制备原料：70～150份丙烯酸酯、0.5～1份硬单体2、0.01～0.05份硬单体...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄旭，魏小亮，谭远高，郑明清，
申请(专利权)人：浙江锂威能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：