一种电池封装用有机硅材料及其制备方法与流程

文档序号:34553177发布日期:2023-06-28 04:38阅读:56来源:国知局

本发明涉及c09j,更具体地,本发明涉及一种电池封装用有机硅材料及其制备方法。


背景技术:

1、电池封装用材料主要有有机硅、聚氨酯等多种材料,其对散热具有较高的要求,故一般在封装材料中添加导热填料,但较多的导热填料对其力学性能和使用性能有较大影响。

2、cn102382618a提供一种双组份高强度透明室温固化有机硅灌封胶,由含vmq硅树脂的甲苯溶液与双乙烯基硅油得到主树脂,得到高透光率、和合适力学性能的材料。

3、但是目前封装材料的主树脂粘度较大,随着固化粘度增加较快,难以提供合适的操作时间,且难以在较高导热系数的情况下提高力学性能。


技术实现思路

1、为了解决上述问题,本发明第一个方面提供了一种电池封装用有机硅材料,所述有机硅材料的制备原料按重量份计,包括:

2、a组分:乙烯基硅油1~3份、含氢硅油1~3份、抑制剂0~0.1份、导热填料3~10份;

3、b组分:乙烯基硅油2~5份、催化剂0~0.2份、导热填料3~10份。

4、优选地,所述有机硅材料的制备原料按重量份计,包括:

5、a组分:乙烯基硅油1~2份、含氢硅油1.5~2份、抑制剂0.001~0.05份、导热填料7~9份;

6、b组分:乙烯基硅油3~4份、催化剂0.01~0.1份、导热填料7~9份。

7、作为本发明一种优选的技术方案,所述a组分中乙烯基硅油的乙烯基含量为0.8~1.2%,所述b组分中乙烯基硅油的乙烯基含量为0.8~1.2%,可列举的有,0.8%、0.9%、1%、1.1%、1.2%;在25℃的粘度为80~200mpa·s,可列举的有,80mpa·s、90mpa·s、100mpa·s、110mpa·s、120mpa·s、150mpa·s、200mpa·s,优选为80~120mpa·s。

8、作为乙烯基硅油的实例,可列举的有,上海精日新材料科技的vs-100p(乙烯基含量为0.9%,在25℃的粘度为100mpa·s)、vs-450p(乙烯基含量为0.4%,在25℃的粘度为450mpa·s)、dvi-450(乙烯基含量为0.42%,在25℃的粘度为450mpa·s)。

9、电池封装用有机硅需有好的导热性能,需要添加大量的导热填料,但填料的添加会造成粘度过度增加的同时,影响封装后的断裂伸长率等力学性能,而本发明通过控制乙烯基硅油和含氢硅油的添加,来控制有机硅材料合适的粘度,来便于封装。

10、作为本发明一种优选的技术方案,所述a组分中含氢硅油包括侧氢硅油和端氢硅油,重量比为0.1~0.5:1~3,所述b组分中含氢硅油包括侧氢硅油和端氢硅油,重量比为0.1~0.5:1~3,优选为0.2~0.4:1.2~1.8,更优选为0.3~0.4:1.3~1.6。

11、作为本发明一种优选的技术方案,所述a组分侧氢硅油的氢含量为0.1~0.3%,在25℃的粘度为45~60mpa·s,所述b组分侧氢硅油的氢含量为0.1~0.3%,在25℃的粘度为45~60mpa·s;作为侧氢硅油的实例,可列举的有,江西华而润之新材料的侧氢硅油(氢含量为0.18%,在25℃的粘度为45~60mpa·s),上海精日新材料科技的h020(氢含量为0.2%,在25℃的粘度为50mpa·s)。

12、作为本发明一种优选的技术方案,所述a组分中端氢硅油的氢含量为0.05~0.1%,所述b组分中端氢硅油的氢含量为0.05~0.1%,优选为0.06~0.08%,在25℃的粘度为25~40mpa·s;作为端氢硅油的实例,可列举的有,上海精日新材料科技的dh007(氢含量为0.07%,在25℃的粘度为30mpa·s)。

13、此外,发明人也发现,当a、b组分混合在催化剂条件下发生反应,其粘度逐渐增加,若粘度增加过快,也不利于后续有机硅的灌装和封装使用,故需要控制合适粘度增加速度,来获得合适的操作时间,但是较缓慢的粘度增加速度也会造成导热填料有沉降等问题,也会影响力学性能和导热性能,而发明人发现,当使用端氢硅油和侧氢硅油共同作用,并控制侧氢硅油的含氢量相对较高,利用较少的侧氢硅油相对较高的反应活性来促进局部交联反应,避免填料沉降的同时,使用较多的端氢硅油保持合适的体系柔性,使得乙烯基硅油和端氢硅油仍能伸展发生反应,减少缺陷产生,促进保持合适的操作时间的同时减少填料的沉降,从而促进导热性能和断裂伸长率的提高。

14、作为本发明一种优选的技术方案,所述a组分中导热填料选自以氢氧化铝、氧化铝、氮化铝、氧化锌、硅微粉、二氧化硅、氮化硼中的一种或多种,所述b组分中导热填料选自以氢氧化铝、氧化铝、氮化铝、氧化锌、硅微粉、二氧化硅、氮化硼中的一种或多种,优选为氢氧化铝和氧化铝重量比为0.3~0.5:1,可列举的有,0.3:1、0.35:1、0.4:1、0.45:1、0.5:1。

15、作为本发明一种优选的技术方案,所述a组分中氢氧化铝的粒径为9~12μm,所述b组分中氢氧化铝的粒径为9~12μm。可列举的有,诺达化工的nd-10l(粒径为9~12μm)。

16、作为本发明一种优选的技术方案,所述a组分中氧化铝包括粒径9~12μm的a型氧化铝和粒径为4~6μm的b型氧化铝,所述b组分中氧化铝包括粒径9~12μm的a型氧化铝和粒径为4~6μm的b型氧化铝,重量比为0.1~0.2:1,可列举的有,0.1:1、0.12:1、0.15:1、0.18:1、0.2:1;可列举的有,佛山金戈新材料的gf-157(粒径9~12μm)、诺达化工的nd-05(粒径4μm)、诺达化工的nd-703(粒径7μm)。

17、而发明人也发现,选择氢氧化铝、氧化铝等作为填料,并控制其主要粒径为9~12μm,且含有少量径为4~6μm的填料时,可提高导热通路的密度,促进导热填料的导热性能的同时,选择氢氧化铝和氧化铝共同作为填料,还减少了低粘度有机硅的沉降,从而促进了断裂伸长率的提高,这可能是因为通过使用不同密度的氢氧化铝和氧化铝,虽然氢氧化铝和a型氧化铝粒径相似,但其较低的密度使得较重的氧化铝之间填充较轻氢氧化铝,从而控制填料沉降体系较缓的沉降速度,从而促进了导热通路和交联体系的均匀,得到更高导热性和断裂伸长率的有机硅封装材料。

18、本发明不对抑制剂做具体限定,可列举的有,烷基炔醇、乙烯基环硅氧烷、炔基环己酮、乙烯基硅氧烷、胺类化合物、醚类化合物等,如上海矽宝高新材料的acs-ma-830。

19、作为本发明一种优选的技术方案,所述a组分还包括颜料0.01~0.1份,本发明不对颜料做具体限定,可根据需要选择合适颜色的颜料,如天诚橡塑材料的d-81黑色颜料。

20、本发明不对催化剂做具体限定,可列举的有,铂金催化剂,如铂之界的铂金催化剂3000ppm、铂金催化剂5000ppm。

21、本发明第二个方面提供了一种所述的电池封装用有机硅材料的制备方法,包括:

22、a组分制备:设定加热温度为100~120℃,开启加热,将a组分除抑制剂外的制备原料混合后,并重复循环抽真空和保压至真空度为-1~0mpa,重复循环抽真空和保压,降温至40~60℃,加入抑制剂、搅拌抽真空,得到所述a组分;

23、b组分制备:设定加热温度为100~120℃,开启加热,将b组分除催化剂外的制备原料混合后,并重复循环抽真空和保压至真空度为-1~0mpa,重复循环抽真空和保压,降温至40~60℃,加入催化剂、搅拌抽真空,得到所述b组分。

24、作为本发明一种优选的技术方案,所述a组分制备中,设定加热温度为100~120℃,开启加热,将a组分除抑制剂外的制备原料在搅拌频率为3~8hz搅拌分散8~15min后,加入抑制剂,在搅拌频率为15~20hz搅拌分散8~10min后,在搅拌频率为15~20hz、真空度为-0.05~-0.03mpa下进行一段循环抽真空至和保压15~25min、且温度加热至100~120℃后,保温下在搅拌频率为15~20hz、真空度为-0.05~-0.03mpa进行二段循环抽真空和保压15~25min,在搅拌频率为20~30hz、真空度为-0.12~-0.09mpa进行三段循环抽真空和保压8~15min,在搅拌频率为30~40hz、真空度为-0.12~-0.09mpa进行四段循环抽真空和保压25~35min,关闭加热、搅拌并排空至真空度为0mpa,降温至40~60℃,加入抑制剂,在抽真空至-0.12~-0.09mpa、搅拌频率为20~30hz下搅拌分散15~25min、排空,得到所述a组分。

25、作为本发明一种优选的技术方案,所述一段循环抽真空和保压中,抽真空40~60s、保压10~20s循环进行。

26、作为本发明一种优选的技术方案,所述二段循环抽真空和保压中,抽真空40~60s、保压10~20s循环进行。

27、作为本发明一种优选的技术方案,所述三段循环抽真空和保压中,抽真空40~60s、保压10~20s循环进行。

28、作为本发明一种优选的技术方案,所述四段循环抽真空和保压中,抽真空40~60s、保压10~20s循环进行。

29、作为本发明一种优选的技术方案,所述b组分制备中,设定加热温度为100~120℃,开启加热,将b组分除催化剂外的制备原料在搅拌频率为3~8hz搅拌分散8~15min后,加入抑制剂,在搅拌频率为15~20hz搅拌分散8~10min后,在搅拌频率为15~20hz、真空度为-0.05~-0.03mpa下进行一段循环抽真空至和保压15~25min、且温度加热至100~120℃后,保温下在搅拌频率为15~20hz、真空度为-0.05~-0.03mpa进行二段循环抽真空和保压15~25min,在搅拌频率为20~30hz、真空度为-0.12~-0.09mpa进行三段循环抽真空和保压8~15min,在搅拌频率为30~40hz、真空度为-0.12~-0.09mpa进行四段循环抽真空和保压25~35min,关闭加热、搅拌并排空至真空度为0mpa,降温至40~60℃,加入催化剂,在抽真空至-0.12~-0.09mpa、搅拌频率为20~30hz下搅拌分散15~25min、排空,得到所述b组分。本发明a组分和b组分制备方法相同,不同之处在于a组分是先加入除除抑制剂外的制备原料,再加抑制剂,b组分为先加入除催化剂外的制备原料,再加催化剂。

30、本发明与现有技术相比具有以下有益效果:

31、(1)本发明提供一种有机硅材料,可用于电池封装,且通过获得低粘度的有机硅材料,有利于封装的进行,提供高导热性能。

32、(2)且发明人发现,通过使用合适的乙烯基和含氢硅油粘结和包覆导热填料,可控制合适操作时间的同时,也避免低粘度下填料的沉降,促进断裂伸长率和拉伸强度的提高。

33、(3)利用不同种类和粒径的固体填料作为导热填料,发明人发现,可促进导热系数提高的同时,其也有利于保持a、b组分共混封装后,长时间固化过程中填料均匀分布,从而避免对力学性能或固化时间的影响。

34、(4)此外,发明人发现,选择a、b双组份的有机硅材料,在共混使用过程中,可保持好的操作时间和固化时间,促进填料快速分散,有利于电池封装。

35、(5)本发明提供的有机硅材料固化前具有好的流动性,固化后还具有合适的硬度和密度,以及断裂伸长率等力学性能。

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