一种绝缘胶带及其制备方法和应用与流程

本发明属于锂离子电池，具体涉及一种绝缘胶带及其制备方法和应用。

背景技术：

1、集流体是锂电池中的一种关键材料，其作用是将电池活性物质产生的电流汇集起来，以产生更大的输出电流。为提升电池能量密度和安全性并降低成本，锂电池用集流体正在向高密度、轻薄化、高抗拉强度、高延伸率等方向发展。

2、新型复合集流体采用“金属-高分子材料-金属”三层复合结构，由于其中间层采用了高分子材料层，能进一步提高电芯的抗穿刺性能，且成本也比纯金属材料便宜，因此具有很宽广的应用前景。该复合集流体一般通过真空蒸镀、磁控溅射等方式在高分子材料膜表面形成纳米级金属，再通过水电镀将金属层沉积增厚到1μm以上。复合集流体中间层采用轻量化高分子材料，重量比纯金属集流体降低50％左右，可有效提升电池能量密度。再则，由电池热失控引发的电动汽车起火自燃事故是新能源汽车安全性的核心问题之一。复合集流体中间的高分子基材具有阻燃特性，在热失控前可快速融化，电池损坏仅局限于刺穿位点形成“点断路”，并可缓解锂枝晶生长带来的压缩应力，从而延缓电池短路，因此其具备高安全性。

3、在复合集流体的设计结构中，需要在其一端用两块金属铝箔引出，并焊接固定后再卷绕起来，但卷绕起来的铝箔焊印区相互不能直接接触，需做绝缘隔离处理。然而，目前市面上的绝缘胶带无法较好地实现对复合集流体顶端焊印区的粘结及绝缘保护。

技术实现思路

1、本发明的目的之一在于针对现有的绝缘胶带在复合集流体顶端焊印区的应用中存在对金属粘性较差且耐电解液性能差的问题，而提供了一种绝缘胶带，其既对金属具有良好的粘接力且耐电解液性能强，又能起到绝缘隔离作用。

2、具体地，所述绝缘胶带包括依次层叠的基膜层、粘结层和离型膜层；所述粘结层含有改性聚丁二烯、氢化石油树脂、橡胶弹性体、马来酸酐改性聚丙烯、固化剂以及任选的颜料；所述改性聚丁二烯由马来酸酐改性聚丁二烯与多异氰酸酯进行交联反应得到；所述固化剂为环氧树脂和/或胺类树脂。

3、在一种优选的实施方式中，以所述粘结层的总重量为基准，所述改性聚丁二烯的含量为50～70重量份，所述氢化石油树脂的含量为20～30重量份，所述橡胶弹性体的含量为6～12重量份，所述马来酸酐改性聚丙烯的含量为1～5重量份，所述固化剂的含量为1～5重量份，所述颜料的含量为0～2重量份。

4、在一种优选的实施方式中，所述基膜层的厚度为6～25μm。

5、在一种优选的实施方式中，所述粘结层的厚度为3～25μm。

6、在一种优选的实施方式中，所述离型膜层的厚度为10～50μm。

7、在一种优选的实施方式中，所述基膜层的材质选自聚丙烯、聚乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯和聚酰亚胺中的至少一种。

8、在一种优选的实施方式中，所述基膜层的熔点为120℃以上。

9、在一种优选的实施方式中，所述基膜层的熔点为150～180℃。

10、在一种优选的实施方式中，所述改性聚丁二烯在25℃下的粘度为5000～9000dpa·s。

11、在一种优选的实施方式中，在改性聚丁二烯的制备过程中，所述交联反应的条件包括温度为70～90℃，时间为1～6h。

12、在一种优选的实施方式中，在改性聚丁二烯的制备过程中，所述马来酸酐改性聚丁二烯与多异氰酸酯的质量比为(8～12):1。

13、在一种优选的实施方式中，所述马来酸酐改性聚丁二烯的数均分子量为3000～7000g/mol。

14、在一种优选的实施方式中，所述马来酸酐改性聚丁二烯在25℃下的粘度为1000～2000dpa·s。

15、在一种优选的实施方式中，所述多异氰酸酯选自芳香族异氰酸酯、脂肪族异氰酸酯和脂环族异氰酸酯中的至少一种。

16、在一种优选的实施方式中，所述氢化石油树脂的软化温度为5～145℃。

17、在一种优选的实施方式中，所述橡胶弹性体选自sebs、sbs和乙丙橡胶中的至少一种。

18、在一种优选的实施方式中，所述马来酸酐改性聚丙烯的接枝率为0.5～10％。

19、本发明的目的之二在于提供了上述绝缘胶带的制备方法，该方法包括：将改性聚丁二烯、氢化石油树脂、橡胶弹性体、马来酸酐改性聚丙烯、固化剂以及任选的颜料于有机溶剂中混合均匀后得到粘结层组合物，将所得粘结层组合物涂敷在基膜层上并干燥以形成粘结层，然后在粘结层上覆上离型膜，即得到绝缘胶带。

20、本发明的目的之三在于还提供了上述绝缘胶带在动力电池的复合集流体顶端焊印区中的应用。

21、本发明的关键在于采用由马来酸酐改性聚丁二烯与多异氰酸酯反应得到的改性聚丁二烯与氢化石油树脂、橡胶弹性体、马来酸酐改性聚丙烯、特定的固化剂(环氧树脂和/或胺类树脂)以及任选的颜料协同配合得到的组合物为粘结层原料，按照次序形成具有基膜层、粘结层和离型膜层三层结构的绝缘胶带，其对金属基材具有良好的粘接性能且能够耐电解液腐蚀，同时还具有绝缘性能(体积电阻率大于等于1×1011ω/cm3)，能够实现对复合集流体顶端焊印区良好的绝缘隔离保护。可能的原因在于：基膜层不仅增强了绝缘胶带自身的强度，而且提高了绝缘胶带的电气绝缘性能；以马来酸酐改性聚丁二烯与多异氰酸酯反应得到的改性聚丁二烯为粘结层的重要原料之一，再与环氧树脂和/或胺类树脂以及其他原料协同配合得到的粘结层，由于形成了相互交联的网状分子结构，不仅能够改善其与金属基材的粘接力，还提高了耐电解液腐蚀性能，即在电解液浸泡下仍然能够保持足够的粘接力，继续起到对复合集流体顶端焊印区的绝缘隔离保护作用。

技术特征：

1.一种绝缘胶带，其特征在于，所述绝缘胶带包括依次层叠的基膜层、粘结层和离型膜层；所述粘结层含有改性聚丁二烯、氢化石油树脂、橡胶弹性体、马来酸酐改性聚丙烯、固化剂以及任选的颜料；所述改性聚丁二烯由马来酸酐改性聚丁二烯与多异氰酸酯进行交联反应得到；所述固化剂为环氧树脂和/或胺类树脂。

2.根据权利要求1所述的绝缘胶带，其特征在于，以所述粘结层的总重量为基准，所述改性聚丁二烯的含量为50～70重量份，所述氢化石油树脂的含量为20～30重量份，所述橡胶弹性体的含量为6～12重量份，所述马来酸酐改性聚丙烯的含量为1～5重量份，所述固化剂的含量为1～5重量份，所述颜料的含量为0～2重量份。

3.根据权利要求1所述的绝缘胶带，其特征在于，所述基膜层的厚度为6～25μm；所述粘结层的厚度为3～25μm；所述离型膜层的厚度为10～50μm。

4.根据权利要求1所述的绝缘胶带，其特征在于，所述基膜层的材质选自聚丙烯、聚乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯和聚酰亚胺中的至少一种；

5.根据权利要求1所述的绝缘胶带，其特征在于，所述改性聚丁二烯在25℃下的粘度为5000～9000dpa·s；

6.根据权利要求1所述的绝缘胶带，其特征在于，所述氢化石油树脂的软化温度为5～145℃。

7.根据权利要求1所述的绝缘胶带，其特征在于，所述橡胶弹性体选自sebs、sbs和乙丙橡胶中的至少一种。

8.根据权利要求1所述的绝缘胶带，其特征在于，所述马来酸酐改性聚丙烯的接枝率为0.5～10％。

9.权利要求1～8中任意一项所述的绝缘胶带的制备方法，其特征在于，该方法包括：将改性聚丁二烯、氢化石油树脂、橡胶弹性体、马来酸酐改性聚丙烯、固化剂以及任选的颜料于有机溶剂中混合均匀后得到粘结层组合物，将所得粘结层组合物涂敷在基膜层上并干燥以形成粘结层，然后在粘结层上覆上离型膜，即得到绝缘胶带。

10.权利要求1～8中任意一项所述的绝缘胶带在动力电池的复合集流体顶端焊印区中的应用。

技术总结本发明属于锂离子电池技术领域，具体涉及一种绝缘胶带及其制备方法与应用。所述绝缘胶带包括依次层叠的基膜层、粘结层和离型膜层；所述粘结层含有改性聚丁二烯、氢化石油树脂、橡胶弹性体、马来酸酐改性聚丙烯、固化剂以及任选的颜料；所述改性聚丁二烯由马来酸酐改性聚丁二烯与多异氰酸酯进行交联反应得到；所述固化剂为环氧树脂和/或胺类树脂。本发明提供的绝缘胶带对金属基材具有良好的粘接性能且能够耐电解液腐蚀，同时还具有绝缘性能，能够实现对复合集流体顶端焊印区良好的绝缘隔离保护。技术研发人员：茅双明,宁富生,刘涛,曹阳受保护的技术使用者：韦尔通科技股份有限公司技术研发日：技术公布日：2024/6/30