一种软包锂电芯用耐高温绿胶及其制备方法与流程

本发明涉及锂离子电池，具体涉及一种软包锂电芯用耐高温绿胶及其制备方法。

背景技术：

1、锂离子电池作为一种广泛应用于现代电子设备、电动汽车和储能系统等领域的高能量密度和轻便环保的储能组件，在过去几年中取得了显著发展。随着对轻质、环保和高性能电池需求的持续增长，锂离子电池的关键组件有待进一步改进和优化。其中之一便是锂电池绿胶带，它是锂离子电池制造工艺中不可忽视的关键辅助材料。

2、传统的锂离子电池用绿胶带主要在锂电池电芯的卷绕/叠片、封装等工序中，用于电极绕卷、极片保护和卷芯终止等作用。它一般以pet膜为基材，在pet基材上涂覆丙烯酸胶水，具有良好的粘接性和电绝缘性能。绿胶带在锂离子电池中主要起到绝缘和固定的作用，其性能和质量直接关系到电池的安全、稳定和使用寿命。

3、然而，现有的锂离子电池用绿胶带存在着耐高温性能不足、散热性能较差以及容易发生层间脱胶等问题。在高温工况下，现有绿胶带容易发生粘合剂软化、粘度降低，导致层间脱胶，进而可能影响电池的功能和安全性。此外，绿胶带的散热性能不佳，容易导致电池内部局部过热，从而降低电池的循环寿命，甚至引发安全隐患。

4、因此，鉴于现有技术的不足，存在着迫切需求开发一种新型的软包锂电芯用耐高温绿胶及其制备方法。新型绿胶带应当具备较好的耐高温性能和散热性能，以确保在锂离子电池高温操作条件下的稳定性和安全性。同时，新型绿胶带还应具备较强的层间粘合能力，防止锂离子电池在高温、高压及高电流工况下出现层间脱胶现象。

5、总之，开发一种新型软包锂电芯用耐高温绿胶及其制备方法不仅有助于提高锂离子电池在高温环境下的稳定性和安全性，还能优化电池的散热性能和循环寿命，满足人们对于高性能、高安全性锂离子电池的需求。

技术实现思路

1、本发明的目的在于：针对现有技术的不足，而提供一种软包锂电芯用耐高温绿胶及其制备方法，其具有较好的耐高温性能和散热性能，以确保在锂离子电池高温操作条件下的稳定性和安全性；同时还具备较强的层间粘合能力，防止锂离子电池在高温、高压及高电流工况下出现层间脱胶现象。

2、为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

3、一种软包锂电芯用耐高温绿胶的制备方法，包括以下步骤：

4、步骤s1：将bopp基膜放在电晕处理设备中进行电晕处理，其中，电晕处理电压为2.5kv，电流为8a，电晕速度为40-50m/min，处理时间为8-10s；

5、步骤s2：将经过电晕处理的bopp基膜进行清洗、去静电处理，表面干燥后，得到表面处理后的bopp基膜；

6、步骤s3：将聚氨酯胶黏剂、纳米氮化硼颗粒、氢化蓖麻油和碳酸氢钠按照100:5:5:6的重量比例混合，并加入去离子水，形成散热粘结层浆料；

7、步骤s4：将散热粘结层浆料均匀涂覆在经过处理的bopp基膜表面上；

8、步骤s5：将涂有散热粘结层的bopp基膜送入烘箱内，在80℃条件下烘干10min，再将烘干温度提高到100℃，在烘箱内保持5min，使得碳酸氢钠挥发膨胀，并在散热粘结层形成孔洞结构，即得到所述的耐高温绿胶。

9、优选的，步骤s4中，将散热粘结层浆料进行多次涂覆，使得经过处理的bopp基膜表面上依次形成有多层的散热粘结层，并使后涂覆的散热粘结层中的碳酸氢钠颗粒粒径比前涂覆的散热粘结层中的碳酸氢钠颗粒粒径大；且后涂覆的散热粘结层中的碳酸氢钠颗粒粒径r2与前涂覆的散热粘结层中的碳酸氢钠颗粒粒径r1的比值为：1.5≤r2/r1≤3。

10、优选的，步骤s5中，烘干后，散热粘结层形成有由内而外逐渐增大的孔洞结构。

11、优选的，步骤s1中，未经电晕处理的bopp基膜表面最大深度不超过25nm，经电晕处理后，最大深度为68nm，且表面呈现不规则凹凸起伏状。

12、优选的，步骤s5中，对所述散热粘结层的外表面进行压纹处理，且所述耐高温绿胶的粘着力p(n/25mm)、散热粘结层的厚度t(mm)、散热粘结层外表面的粗糙度ra(μm)之间满足关系式：p＝eat+b×ra；其中，0.5≤a≤1，0.5≤b≤1。

13、优选的，t的取值范围为0.01～0.05mm，ra的取值范围为15-25μm，p的取值范围为10-25n/25mm。

14、优选的，步骤s2中，表面处理后的bopp基膜的表面润湿张力a(dyn)、表面粗糙度ra(μm)和摩擦系数μs之间满足关系：a＝20ra+15μs+c，其中，30≤c≤35。

15、优选的，a的取值范围为38～42dyn，ra的取值范围为0.08～0.16μm，μs的取值范围为0.4～0.7。

16、优选的，步骤s5中，所述bopp基膜的厚度h1(μm)和所述散热粘结层的厚度h2(μm)满足关系式：1.5≤h1/h2≤2.5。

17、此外，本发明还提供一种软包锂电芯用耐高温绿胶，由上述任一段所述的软包锂电芯用耐高温绿胶的制备方法制得。

18、相比于现有技术，本发明至少具有以下有益效果：

19、1)首先，本申请对bopp基膜进行电晕处理，在高压电场作用下，电子流对bopp基膜进行强有力的冲击可以使基膜表面起毛，变得粗糙，增加表面积。当胶黏剂与其表面接触时，就可产生良好的浸润，胶黏剂会渗透到被拉毛了的凹沟中，靠"抛锚"作用，使基膜牢度黏结。若在高倍放大镜下观察，处理后的基膜相对于未处理的基膜，其表面明显凹凸不平，而且很粗糙。此外，在高压电场作用下，空气中的氧气变成臭氧，臭氧又分解成氧气和新生态氧原子。而新生态氧原子是一种强氧化剂，可对聚丙烯分子中的α-碳原子进行氧化，形成羰基或羟基。有了这种结构后，基膜分子极性增大，表面张力提高，对胶黏剂的亲和力增加，复合膜之间的黏结牢度提高。另外，由于产生了羰基，又会使分子链中产生新的α-碳原子，出现活泼氢。这种活泼氢能和聚氨酯胶黏剂中的活泼性基团异氰酸根(-nco)发生化学反应，使被黏材料和胶黏剂之间生成牢固的化学键，更增加了黏结牢度，从而有效避免出现复合脱层现象。

20、2)其次，本申请的散热粘结层中通过加入氢化蓖麻油作为相变主体材料，其相变温度约为40～45℃，相变温度适中，可在电池过热时吸收热量，使得绿胶具备良好的散热效果，避免了电池充放电过程中因热量堆积引发的安全隐患。

21、3)此外，本申请在散热粘结层中加入纳米氮化硼颗粒，纳米氮化硼颗粒可以长期耐受高温环境，不会发生化学反应或融化，可以有效提高绿胶的耐温性能；而且，纳米氮化硼颗粒具有较高的热导率和比表面积，可以有效传递热量，可以将相变材料氢化蓖麻油吸收的热量快速传导释放到外部环境中去，进一步提高绿胶的散热性能。此外，在散热粘结层中加入的碳酸氢钠可以在后续烘干过程中发生热分解而留下空隙，增加散热粘结层的孔洞结构，有助于进一步提高绿胶的散热效果。

技术特征：

1.一种软包锂电芯用耐高温绿胶的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的软包锂电芯用耐高温绿胶的制备方法，其特征在于：步骤s4中，将散热粘结层浆料进行多次涂覆，使得经过处理的bopp基膜表面上依次形成有多层的散热粘结层，并使后涂覆的散热粘结层中的碳酸氢钠颗粒粒径比前涂覆的散热粘结层中的碳酸氢钠颗粒粒径大；且后涂覆的散热粘结层中的碳酸氢钠颗粒粒径r2与前涂覆的散热粘结层中的碳酸氢钠颗粒粒径r1的比值为：1.5≤r2/r1≤3。

3.根据权利要求2所述的软包锂电芯用耐高温绿胶的制备方法，其特征在于：步骤s5中，烘干后，散热粘结层形成有由内而外逐渐增大的孔洞结构。

4.根据权利要求1所述的软包锂电芯用耐高温绿胶的制备方法，其特征在于：步骤s1中，未经电晕处理的bopp基膜表面最大深度不超过25nm，经电晕处理后，最大深度为68nm，且表面呈现不规则凹凸起伏状。

5.根据权利要求1所述的软包锂电芯用耐高温绿胶的制备方法，其特征在于：步骤s5中，对所述散热粘结层的外表面进行压纹处理，且所述耐高温绿胶的粘着力p(n/25mm)、散热粘结层的厚度t(mm)、散热粘结层外表面的粗糙度ra(μm)之间满足关系式：p＝eat+b×ra；其中，0.5≤a≤1，0.5≤b≤1。

6.根据权利要求5所述的软包锂电芯用耐高温绿胶的制备方法，其特征在于：t的取值范围为0.01～0.05mm，ra的取值范围为15-25μm，p的取值范围为10-25n/25mm。

7.根据权利要求1所述的软包锂电芯用耐高温绿胶的制备方法，其特征在于：步骤s2中，表面处理后的bopp基膜的表面润湿张力a(dyn)、表面粗糙度ra(μm)和摩擦系数μs之间满足关系：a＝20ra+15μs+c，其中，30≤c≤35。

8.根据权利要求7所述的软包锂电芯用耐高温绿胶的制备方法，其特征在于：a的取值范围为38～42dyn，ra的取值范围为0.08～0.16μm，μs的取值范围为0.4～0.7。

9.根据权利要求1所述的软包锂电芯用耐高温绿胶的制备方法，其特征在于：步骤s5中，所述bopp基膜的厚度h1(μm)和所述散热粘结层的厚度h2(μm)满足关系式：1.5≤h1/h2≤2.5。

10.一种软包锂电芯用耐高温绿胶，其特征在于：由权利要求1～9任一项所述的软包锂电芯用耐高温绿胶的制备方法制得。

技术总结
本发明公开了一种软包锂电芯用耐高温绿胶及其制备方法，该制备方法包括以下步骤：步骤S1：将BOPP基膜放在电晕处理设备中进行电晕处理；步骤S2：将经过电晕处理的BOPP基膜进行清洗、去静电处理，表面干燥后，得到表面处理后的BOPP基膜；步骤S3：将聚氨酯胶黏剂、纳米氮化硼颗粒、氢化蓖麻油和碳酸氢钠混合，形成散热粘结层浆料；步骤S4：将散热粘结层浆料均匀涂覆在经过处理的BOPP基膜表面上；步骤S5：将涂有散热粘结层的BOPP基膜送入烘箱内，使得碳酸氢钠挥发膨胀，并在散热粘结层形成孔洞结构，即得到所述的耐高温绿胶。本发明制备得到的耐高温绿胶具有耐高温性能好、散热性能佳以及不易发生层间脱胶的优势。

技术研发人员：桑成涛,龙成,孙强胜
受保护的技术使用者：广东嘉尚新能源科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15