一种动力电池电芯单体绝缘阻燃保护膜及其制备方法与流程

本发明涉及电池保护膜，具体为一种动力电池电芯单体绝缘阻燃保护膜及其制备方法。

背景技术：

1、动力电池是为工具提供动力来源的电源，多指为电动汽车、电动列车、电动自行车、高尔夫球车提供动力的蓄电池，其具有超长寿命、使用安全、可大电流2c快速充放电、耐高温、大容量、无记忆效应、体积小、重量轻等特点。动力电池主要包括铅酸蓄电池、镍氢动力电池和锂离子动力电池。主要区别于用于汽车发动机起动的起动电池，多采用阀口密封式铅酸蓄电池、敞口式管式铅酸蓄电池以及磷酸铁锂蓄电池。

2、其中，锂离子电池的组装生产过程中，一般使用专属保护膜对锂离子电池的电芯保护。在申请号为“cn201811193150.3”，名称为“ 锂电芯保护压敏胶及锂电芯保护膜”的专利文件中公开了一种锂电池安全保护领域，具体涉及是涉及锂电池用的锂电芯压敏胶及锂电芯保护膜。一种锂电芯保护压敏胶，包括10～50份的丙烯酸十八酯、1～5份的4-甲基丙烯酰氧基乙基偏苯三酸酐、30～100份丙烯酸-2-乙基己酯、1～5份的丙烯酸四氢呋喃酯、0.001～0.5份的自由基引发剂过氧化马来酸叔丁酯、0.001～1份的三氯化铁、0.01～2份的三苯基磷、50～200份的有机溶剂、0.1～5份的多官环氧树酯和0.01～1份的固化促进剂。

3、上述专利文件所提供的产品虽然具有优良的粘接性能、耐油墨性及抗热压性能，但是其本身的绝缘性能及阻燃性能相对不足，仍需进一步地改进。因为，锂电池在长时间工作时可能会因为温度过高发生短路或产生自然现象，对驾驶员的生命和财产造成了严重威胁。基于此，本发明提供一种动力电池电芯单体绝缘阻燃保护膜及其制备方法，以解决上述所提出的技术问题。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种动力电池电芯单体绝缘阻燃保护膜及其制备方法，所制备的保护膜不仅具有很好的阻燃性能还具有很好的绝缘性，能对动力电池电芯单体起到很好的保护作用。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、一种动力电池电芯单体绝缘阻燃保护膜，包括bopp膜层及分别设置在其正、背面的阻隔层、胶粘层；所述胶粘层所用胶粘剂由如下重量份原料组成：50～60份丙烯酸月桂酯、25～35份丙烯酸异辛酯、20～25份甲基丙烯酸甲酯、12～18份甲基丙烯酸乙酯、7～15份丙烯酸羟乙酯、5～10份聚乙烯基咔唑、10～15份乙酸乙烯酯、12～18份烯丙基膦酸二乙酯、8～12份复配阻燃剂、30～45份有机溶剂、3～6份硬脂酰胺丙基二甲基-β-羟乙基铵硝酸盐、2～4份引发剂及3～5份交联剂；

4、其中，所述复配阻燃剂以预处理球形载体为基材，通过在其表面接枝改性剂及1，3，5-三嗪-2，4，6-三胺，制备出复配阻燃剂；所述预处理球形载体通过硅烷偶联剂改性球形载体获得，所述球形载体为核壳结构，其以多孔氧化锆微球为核，以沉积在其表面的氢氧化镁包覆层为壳。

5、更进一步地，所述复配阻燃剂的制备方法包括以下步骤：

6、步骤一、按0.5～0.8mol/l的用量比将氰脲酰氯投入n，n-二甲基甲酰胺中，依次向其中加入摩尔量为氰脲酰氯3.5～4.0倍的对羟基安息香醛及与对羟基安息香醛等摩尔量的纯碱，混合搅拌均匀后，于60～75℃的温度下保温搅拌反应8～12h；待反应完毕，所得反应产物分别用去离子水及甲醇洗涤3～4次，再经干燥处理后，制得改性剂；

7、步骤二、按0.005～0.008g/ml的固液比将预处理球形载体超声分散于1，4-环氧丁烷中，然后向其中加入质量为预处理球形载体80～90倍的改性剂，混合搅拌均匀后通入氮气，并在65～85℃的温度下保温反应6～10h；待反应完毕，对所得生成物组分进行过滤，所得固体滤料用甲醇及1，4-环氧丁烷交替洗涤3～4次后，再进行真空干燥，所得固体粉料保存、备用；

8、步骤三、按0.002～0.005g/ml的固液比将固体粉料超声分散于1，4-环氧丁烷中，然后加入质量为固体粉料1.0～1.5倍的1，3，5-三嗪-2，4，6-三胺，混合搅拌均匀后，在氮气的保护下以70～80℃的温度保温反应6～10h；待反应完毕，对所得生成物组分进行过滤，所得滤饼用甲醇及1，4-环氧丁烷交替洗涤3～4次后，再进行真空干燥，最终所得即为复配阻燃剂。

9、更进一步地，所述预处理球形载体的制备方法为：按0.1～0.2g/ml的固液比将球形载体分散于无水乙醇中，然后向所得分散液中依次加入质量为球形载体50～80%的γ-氨丙基三乙氧基硅烷、8～12%的去离子水、40～60%的无水乙醇、2～4%的浓度为25～28wt%的氨水溶液，混合搅拌均匀后，在40～50℃的温度下搅拌反应3～5h；待反应完毕，依次对生成物组分进行固液分离、洗涤及真空干燥，所得即为预处理球形载体。

10、更进一步地，所述球形载体的制备方法为：按0.01～0.02g/ml的固液比将多孔氧化锆微球投入0.1～0.2g/ml的硝酸镁水溶液中，超声分散30～40min后向其中滴加过量0.2～0.3mol/l的氢氧化钠水溶液，直至沉淀完全；然后对所得生成物组分进行固液分离；所得固体滤料用去离子水洗涤至中性后转入真空干燥设备中，并于80～90℃的温度下干燥处理10～15h，最终所得即为球形载体。

11、其中，所述多孔氧化锆微球的制备方法为：向体积浓度为50～60%的乙醇水溶液中依次加入质量为其4～6%的氯氧化锆、2～4%的聚苯乙烯微球、6～12%的甲基纤维素，混合搅拌均匀后采用10～15wt%的乙酸水溶液将其ph调节至3.2～3.8；将所得混合组分升至40～45℃，保温搅拌反应1～2h后加入25～28wt%的氨水溶液，将生成物组分的ph调节至5.4～5.8，然后在室温下陈化20～25h；所得胶状物依次经离心分离、干燥及高温烧结处理，即得多孔氧化锆微球。其中，聚苯乙烯微球的平均粒径为5～10μm；烧结温度为1000～1100℃，烧结时间为1～2h。

12、更进一步地，所述有机溶剂选用甲苯、二甲苯、乙酸乙酯中的任意一种。

13、更进一步地，所述引发剂选用过氧化二苯甲酰、过氧化-2-乙基己酸叔丁酯、偶氮二异丁腈中的任意一种。

14、更进一步地，所述交联剂选用二苯基甲烷二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、4，4-二环己基甲烷二异氰酸酯中的任意一种。

15、更进一步地，所述聚乙烯基咔唑的数均分子量为10000～20000。

16、一种动力电池电芯单体绝缘阻燃保护膜的制备方法，包括以下步骤：将离型剂rl-600均匀涂布于bopp膜层的正面，并于90～110℃的温度下固化处理10～30min，得到厚度为0.5～1.5μm的阻隔层；然后将胶粘剂均匀涂布于bopp膜层的背面，并在90～110℃的温度下固化处理20～30min，得到厚度为15～25μm的胶粘层；最后，经收卷分切处理即得一种动力电池电芯单体绝缘阻燃保护膜。

17、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

18、本发明中以氯氧化锆、聚苯乙烯微球及甲基纤维素等为原料，制备出多孔氧化锆微球。所得多孔氧化锆微球投入硝酸镁水溶液中，超声分散均匀后向其中加入过量的氢氧化钠水溶液，最终在多孔氧化锆微球的表面及其多孔结构的内部沉积了一层较为致密的氢氧化镁，氢氧化镁包覆层的存在有效地提高了球形载体的阻燃性能。所得球形载体再经γ-氨丙基三乙氧基硅烷改性处理后，使得预处理球形载体的表面及多孔结构的内壁中含有丰富的活性基团，为后续的化学反应奠定了理论基础。同时，本发明以氰脲酰氯及对羟基安息香醛等为原料，通过化学反应制得制得改性剂。预处理球形载体与改性剂、1，3，5-三嗪-2，4，6-三胺发生亲核加成反应，在改性剂及1，3，5-三嗪-2，4，6-三胺的协同配合下不仅有效地改善了多孔氧化锆微球的分散性能，也进一步提升了复配阻燃剂的阻燃性能。其中的多孔氧化锆微球本身就具有较好的耐高温性能，其表面致密的氢氧化镁“膜层”在受热时会发生分解，吸收燃烧物表面热量起到阻燃作用；同时释放出大量水分稀释燃物表面的氧气，分解生成的活性氧化镁附着于可燃物表面又进一步阻止了燃烧的进行。改性剂及1，3，5-三嗪-2，4，6-三胺的存在也进一步地提高了复配阻燃剂的阻燃性能，有效地保证了所制备的保护膜的阻燃性能。另外，本发明制备的保护膜还具有很好的绝缘性，能对动力电池电芯单体起到很好的保护作用。