一种提高锂电池结构强度的聚丙烯酸酯压敏胶带及其制备方法与流程

本发明涉及锂电池用聚丙烯酸酯压敏胶带，具体涉及一种提高锂电池结构强度的聚丙烯酸酯压敏胶带及其制备方法。

背景技术：

1、锂电池胶带是指在锂电池电芯中段生产工序(卷绕/叠片、外壳焊接和封口等工序)中用于电极绕卷、极片保护和卷芯终止等作用的压敏胶粘带，其主要作用是在锂电池上起到绝缘和固定的作用。

2、通常圆柱锂电池需要进行滚筒跌落测试，评估电池在跌落过程中是否能够正常工作，并且不会发生破裂、漏液、爆炸等安全问题。对成品圆柱锂电池进行滚筒测试，对比滚筒测试前后的电压、内阻变化率，当滚筒测试后电压或内阻变化率超过25％即为失效，否则即为通过，统计通过电池的占比，以满足出厂要求。申请号202310305784.8公开了一种提高圆柱电池滚筒测试通过率的方法，使用可膨胀的胶带填充卷芯与钢壳壁之间的空隙，防止滚筒测试中卷芯与钢壳壁产生相对位移，避免了连接器件正负极耳受力产生断裂情况，提高了圆柱电池的滚筒测试通过率，进而提高了电池的安全性能和使用性能；然而现有的可膨胀的胶带，应用于圆柱电池中易脱胶、稳定性差，且膨胀效果不足，难以提高锂电池结构强度、改善锂电池滚筒测试通过率。

技术实现思路

1、为了克服现有技术中存在的缺点和不足，本发明的目的在于提供一种提高锂电池结构强度的聚丙烯酸酯压敏胶带，在热收缩基材层上涂布独特的聚丙烯酸酯压敏胶，热收缩基材层在电解液中会发生收缩膨胀，在独特的聚丙烯酸酯压敏胶配合作用下热收缩基材层的膨胀效果更好，且独特的聚丙烯酸酯压敏胶具有优异的耐老化性、耐电解液，且剥离力和热稳定性好，更有利于提高锂电池结构强度，改善圆柱电池滚筒测试通过率。

2、本发明的另一目的在于提供一种提高锂电池结构强度的聚丙烯酸酯压敏胶带的制备方法，该制备方法操作简单，控制方便，生产效率高，生产成本低，可用于大规模生产。

3、本发明的目的通过下述技术方案实现：一种提高锂电池结构强度的聚丙烯酸酯压敏胶带，包括热收缩基材层、以及涂覆于热收缩基材层一面的聚丙烯酸酯压敏胶；

4、所述聚丙烯酸酯压敏胶包括如下重量份的原料：

5、

6、本发明的提高锂电池结构强度的聚丙烯酸酯压敏胶带，采用热收缩基材层、以及涂覆于热收缩基材层一面的聚丙烯酸酯压敏胶，且聚丙烯酸酯压敏胶采用了软单体、硬单体、功能单体、双官能度环氧丙烯酸酯、环氧增塑剂、引发剂、交联剂、抗氧剂和稀释剂，软单体提供基本初粘性，与硬单体共聚，增加内聚力，确保压敏胶长期使用，且有利于提高剥离力，再加上功能单体的交联共聚改性，提高压敏胶的剥离力，增强内聚强度、耐电解液性能，使压敏胶在电解液环境下能够保持稳定的粘附性和性能；双官能度树脂-环氧丙烯酸酯结合了环氧基团和丙烯酸酯基团的特点，使其在交联固化后展现出良好的弹性、粘附性和耐老化性能；环氧增塑剂渗透到压敏胶的分子链之间，提高压敏胶的粘附性能，增加其粘合强度和耐久性，使分子链间的相互作用减弱，从而提高压敏胶的弹性和柔韧性；在引发剂和交联剂的作用下，软单体、硬单体、功能单体和双官能度环氧丙烯酸酯引发聚合且交联反应，形成稳定的交联网络结构，提高压敏胶的耐热性、粘附力和内聚强度，并增强其耐电解液性能，有效保障压敏胶的长效粘附力、弹性，同时有利于改善双官能度环氧丙烯酸酯和环氧增塑剂协同增强压敏胶弹性和柔韧性，更有利于适应热收缩基材层膨胀形变，从而改善热收缩基材层的膨胀效果，更有利于提高锂电池结构强度，改善圆柱电池滚筒测试通过率。而抗氧剂用于防止压敏胶在储存和使用过程中因氧化而导致的性能下降，提高压敏胶的稳定性和耐久性；稀释剂主要用于调节压敏胶的粘度和流动性，使其更易于加工和使用。

7、优选的，所述软单体为丙烯酸正丁酯、丙烯酸异辛酯、丙烯酸-2-乙基己酯中的至少一种；所述硬单体为甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸甲酯、苯乙烯中的至少一种。

8、优选的，所述功能单体为甲基丙烯酸和甲基丙烯酸缩水甘油酯按重量比2:3-5混合而成。

9、采用上述技术方案，甲基丙烯酸对内聚力有较大促进作用，而对粘合力的影响不大；甲基丙烯酸缩水甘油酯对于提高压敏胶的耐电解液性能起着关键作用，赋予压敏胶更好的耐电解液性能，使压敏胶在电解液环境下能够保持稳定的粘附性、弹性等性能。甲基丙烯酸和甲基丙烯酸缩水甘油酯协同作用，更进一步改善压敏胶的内聚强度，使压敏胶在接触电解液时更不容易被破坏或溶解，从而提高其耐电解液能力。

10、优选的，所述双官能度环氧丙烯酸酯为双酚a环氧丙烯酸酯和/或酚醛环氧丙烯酸酯。

11、采用上述技术方案，结合了环氧基团和丙烯酸酯基团的特点，使其在交联固化后展现出良好的弹性、粘附性和耐老化性能；酚醛环氧丙烯酸酯反应活性高于双酚a环氧丙烯酸酯，交联密度也更大，更优选的，所述双官能度环氧丙烯酸酯为双酚a环氧丙烯酸酯和酚醛环氧丙烯酸酯按重量比1:8-9混合而成，可以与聚丙烯酸酯压敏胶中的其他成分发生交联反应，形成更加稳定的聚合物网络。这种交联结构有助于提高压敏胶的内聚强度和机械性能，使其更加耐用和可靠，还能显著增强聚丙烯酸酯压敏胶对电解液的抵抗能力，防止其在接触电解液时发生性能下降或破坏。

12、优选的，所述环氧增塑剂为环氧化大豆油、环氧油酸丁酯、环氧脂肪酸辛酯中的至少一种。

13、采用上述技术方案，环氧增塑剂渗透到压敏胶的分子链之间，提高压敏胶的粘附性能，增加其粘合强度和耐久性，使分子链间的相互作用减弱，从而提高压敏胶的弹性和柔韧性，使得压敏胶更容易地适应形变，而不易产生裂纹或断裂。更优选的，所述环氧增塑剂由环氧油酸丁酯和环氧脂肪酸辛酯按重量比1:1混合而成。

14、优选的，所述引发剂为过氧化苯甲酰、过氧化二异丙苯、偶氮二异丁腈、偶氮二异丁酸二甲酯中的至少一种；所述交联剂为乙酰丙酮铝和/或甲苯二异氰酸酯；所述抗氧剂为抗氧剂1010、抗氧剂bht、抗氧剂168中的至少两种；所述稀释剂为乙酸乙酯和/或丙酮。

15、进一步的，所述交联剂为乙酰丙酮铝和甲苯二异氰酸酯按重量比1:5混合而成，通过与软单体、硬单体、功能单体或聚合物链发生反应，形成更加稳定且强韧的聚合物网络，有助于显著提高压敏胶的内聚强度、耐热性、耐溶剂性和耐电解液性能。所述抗氧剂为抗氧剂1010和抗氧剂168按重量比1:3混合而成。

16、优选的，所述聚丙烯酸酯压敏胶的制备方法包括如下步骤：

17、(r1)、按重量份取软单体、硬单体、功能单体、双官能度环氧丙烯酸酯、环氧增塑剂、引发剂、交联剂、抗氧剂和稀释剂，备用；

18、(r2)、将引发剂和稀释剂混合均匀，得到稀释引发液，并分成三份；

19、(r3)、将软单体、硬单体、功能单体、双官能度环氧丙烯酸酯和第一份稀释引发液混合均匀，静置3-5min，得到预聚液；

20、(r4)、在75-80℃温度下、300-500rpm转速下，向预聚液滴加第二份稀释引发液，滴加时间为2-3h，保温反应1-2h，得到中间产物；

21、(r5)、在85-90℃温度下、300-500rpm转速下，向中间产物加入第三份稀释引发液、环氧增塑剂和交联剂，保温反应1-2h，再加入抗氧剂混合均匀，得到聚丙烯酸酯压敏胶。

22、其中，所述步骤(r2)中，稀释引发液分成三份，第一份稀释引发液、第二份稀释引发液和第三份稀释引发液的重量份用量之比为2-3:3-5:2-4。

23、优选的，所述热收缩基材层为定向聚苯乙烯薄膜；所述热收缩基材层的厚度为37-43μm，所述聚丙烯酸酯压敏胶的厚度为8-12μm。

24、采用上述技术方案，定向聚苯乙烯薄膜涂覆聚丙烯酸酯压敏胶，应用于锂电池电芯入壳后，在高温和电解液环境下，定向聚苯乙烯薄膜膨胀且在独特的聚丙烯酸酯压敏胶配合作用下热收缩基材层的膨胀效果更好，更有利于提高锂电池结构强度，改善圆柱电池滚筒测试通过率。

25、本发明的另一目的通过下述技术方案实现：上述的提高锂电池结构强度的聚丙烯酸酯压敏胶带的制备方法，包括如下步骤：

26、(s1)、取热收缩基材层和聚丙烯酸酯压敏胶，备用；

27、(s2)、对热收缩基材层进行表面电晕处理，得到表面电晕热收缩基材层；

28、(s3)、将聚丙烯酸酯压敏胶升温至35-40℃，预热15-20min，经筒式过滤器过滤后，向表面电晕热收缩基材层的电晕面涂布聚丙烯酸酯压敏胶，得到半成品；

29、(s4)、将半成品经多段烘干处理后，收卷，得到聚丙烯酸酯压敏胶带。

30、其中，步骤(s3)中，聚丙烯酸酯压敏胶先进行特定温度时间预热，确保压敏胶能够充分软化，增强流动性，以便于在涂布过程中能够均匀、稳定地涂布在热收缩基材层上。

31、优选的，所述筒式过滤器的滤芯过滤孔径为3-5μm；所述步骤(s4)中，多段烘干处理的各段温度分别为75-80℃、88-92℃、100℃、以及88-92℃，多段烘干处理的各段烘干时间均为1-2min。

32、本发明的有益效果在于：本发明的提高锂电池结构强度的聚丙烯酸酯压敏胶带，在热收缩基材层上涂布独特的聚丙烯酸酯压敏胶，热收缩基材层在电解液中会发生收缩膨胀，在独特的聚丙烯酸酯压敏胶配合作用下热收缩基材层的膨胀效果更好，且独特的聚丙烯酸酯压敏胶具有优异的耐老化性、耐电解液，且剥离力和热稳定性好，更有利于提高锂电池结构强度，改善圆柱电池滚筒测试通过率。

33、本发明的聚丙烯酸酯压敏胶带制备方法操作简单，控制方便，生产效率高，生产成本低，可用于大规模生产。