(19)中华人民共和国国家知识产权局
(12)发明专利申请
(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 202111394486.8
(22)申请日 2021.11.23
(71)申请人 东莞澳中新材料科技股份有限公司
地址 523000 广东省东莞市石碣镇北王路
石碣段46号
申请人 金发科技股份有限公司
(72)发明人 陈鹏 王升 褚宬成 李力 付晓
刘乐文 陈平绪
(74)专利代理机构 广州三环专利商标代理有限
公司 44202
代理人 肖宇扬
(51)Int.Cl.
C09J 7/24(2018.01)
C09J 7/35(2018.01)
C09J 7/38(2018.01)
C09J 133/08(2006.01)C09J 153/02(2006.01)C08L 23/08(2006.01)C08K 5/14(2006.01)
(54)发明名称
溶胀胶带
(57)摘要
本发明提供一种锂电池用溶胀胶带的基膜
和锂电池用溶胀胶带，该基膜具有三维网状结
构，三维网状结构由碳‑碳饱和键交联而成；碳‑
碳饱和键的碳原子部分被酯基链段取代。本发明
提供的锂电池用溶胀胶带包括基膜和与基膜复
合的胶层，胶层的环形初粘力不低于0.1N/25mm。
率膨胀，在三维方向上能保持一定强度和形状，
且在高温下不收缩，能够广泛应用于锂电池生产
工艺中。权利要求书2页 说明书9页CN 114213983 A 2022.03.22
C N 114213983
A
1.一种应用于锂电池用溶胀胶带的基膜，其特征在于：所述基膜具有三维网状结构，所述三维网状结构由碳‑碳饱和键交联而成；所述碳‑碳饱和键的碳原子部分被酯基链段取代。
2.如权利要求1所述应用于锂电池用溶胀胶带的基膜，其特征在于：所述酯基链段的分子结构选自甲酸酯基、乙酸酯基中的至少一种。
3.如权利要求1所述应用于锂电池用溶胀胶带的基膜，其特征在于：按重量百分比计算，用于制备所述基
膜的原料包括：88％～99％乙烯‑酯类共聚物和0.1％～10％交联剂；按重量百分比计算，所述乙烯‑酯类共聚物中含有10％～80％的酯类单体。
4.如权利要求3所述应用于锂电池用溶胀胶带的基膜，其特征在于：所述乙烯‑酯类共聚物选自乙烯‑醋酸乙烯脂共聚物、乙烯‑丙烯酸酯共聚物、乙烯‑甲基丙烯酸酯共聚物中的至少一种。
5.如权利要求3所述应用于锂电池用溶胀胶带的基膜，其特征在于，所述交联剂为热交联剂。
6.如权利要求5所述应用于锂电池用溶胀胶带的基膜，其特征在于，所述热交联剂含有有机过氧化物和/或二亚乙基三胺。
7.如权利要求6所述应用于锂电池用溶胀胶带的基膜，其特征在于，所述有机过氧化物选自2,5‑二甲基‑2,5‑双(叔丁基过氧基)己烷、叔丁基过氧碳酸‑2‑乙基己酯、1,1‑二叔丁基过氧化‑3,3,5‑三甲基环己烷、过氧化二异丙苯、过氧化苯甲酰、过氧化氢二异丙苯中的至少一种。
8.如权利要求3所述应用于锂电池用溶胀胶带的基膜，其特征在于，用于制备所述基膜的原料还包括：0.1％～2％加工助剂；所述加工助剂中含有开口爽滑助剂和抗氧剂，所开口爽滑助剂和所述抗氧剂按照5:2的质量比进行复配，所述抗氧剂包括抗氧剂1010、抗氧剂168中的至少一种。
9.一种锂电池用溶胀胶带，其特征在于：包括如权利要求1～8任一项所述基膜和与所述基膜复合的胶层，
所述胶层的环形初粘力不低于0.1N/25mm。
10.如权利要求9所述的锂电池用溶胀胶带，其特征在于，按重量百分比计算，所述胶层为聚丙烯酸酯压敏胶或热熔压敏胶。
11.如权利要求10所述的锂电池用溶胀胶带，其特征在于，用于制备所述聚丙烯酸酯压敏胶的原料包括：含有可交联官能团的可共聚单体、烷基酯单体中的至少一种，所述烷基酯单体选自丙烯酸烷基酯单体、甲基丙烯酸烷基酯单体中的至少一种。
12.如权利要求11所述的锂电池用溶胀胶带，其特征在于，所述聚丙烯酸酯压敏胶由所述可共聚单体与所述烷基酯单体交联而成；按重量百分比计算，所述聚丙烯酸酯压敏胶含所述可共聚单体2％～6％和所述烷基酯单体92％～97％。
13.如权利要求11所述的锂电池用溶胀胶带，其特征在于，所述烷基酯单体中烷基的碳原子个数不少于4。
14.如权利要求13所述的锂电池用溶胀胶带，其特征在于，所述烷基酯单体中烷基的碳原子个数为6～18。
15.如权利要求10所述的锂电池用溶胀胶带，其特征在于，用于制备所述热熔压敏胶的原料选自异戊二
烯橡胶、聚异丁烯橡胶、丁基橡胶、乙烯‑丙烯橡胶、苯乙烯共聚物中的至少
一种和增粘树脂；所述苯乙烯共聚物中不含极性基团；所述苯乙烯共聚物的重均分子量在30万～150万；所述增粘树脂的软化点为100℃～150℃。
16.如权利要求3或4任一项所述的应用于锂电池用溶胀胶带的基膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一、将用于制备所述基膜的原料在80～100℃熔融共混得熔体，将所述熔体挤出得所述基膜的材料粒子，所述熔体的温度为不超过110℃；
步骤二、将所述基膜的材料粒子，在加热的条件下制备成薄膜，加热温度为80～100℃；
步骤三、将所述薄膜在130～180℃进行高温硫化处理，得所述基膜。
17.如权利要求16所述的基膜的制备方法，其特征在于，所述步骤一中，采用挤出机将所述熔体挤出，所述挤出机的螺杆长径比为40:1～48:1。
一种锂电池用溶胀胶带的基膜及锂电池用溶胀胶带
技术领域
[0001]本发明属于溶胀胶带技术领域，具体地涉及一种锂电池用溶胀胶带及其制备方法。
背景技术
[0002]圆柱形锂电池由于其具有制作工艺成熟、自动化程度高、利于标准化生产等已经在生产中得到广泛的应用。在将其应该于日常使用的设备中时常常会在使用的过程中发生频繁的摇晃和震动，而在圆柱形锂电池的裸电芯与圆柱外壳体之间存在一定的间隙，随着频繁的摇晃和震动，极易造成锂电池裸电芯和壳体相对移动而导致电极片损坏、电池短路、电阻增大等问题，从而影响了锂电池的使用性能，也造成了很大的安全隐患。因此，需要对裸电芯和圆柱壳体进行粘接并且将它们之间的间隙进行填充。
[0003]目前锂电池用溶胀胶带所采用的基层材料多为厚度方向上发生溶胀，厚度方向溶胀倍率有限，不能有效填充锂电池裸电芯和圆柱壳体之间的间隙。专利 CN111995957A公开了一种定向聚苯乙烯膨胀胶带及其制备方法，由单面离型的定向聚苯乙烯薄膜基材和丙烯酸酯胶层复合而成，该胶带在厚度方向的膨胀倍率为400％，此胶带耐温性低，在高温收缩而无法使用。CN111518481A中公开了一种锂电池专用溶胀胶带及其制造工艺，包括基底层与涂布压敏胶粘剂层，基底层包含TPU颗粒、EVA颗粒、苯乙烯树脂溶解液与(钛白粉)膏等物质，制得的锂电池专用溶胀胶带能够在接触锂离子电池电解液后在长宽方向上溶胀变形，面积变大至原有面积的200％以上。使用此技术制得的溶胀胶带不能有效填充锂电池间隙，并且电池长期使用过程中，溶胀后基底层力学下降及溶解不成形状。因此提供一种在电解液中在
面积能够发生高倍率膨胀且在三维方向上能保持一定强度和形状，能够有效填充锂电池裸电芯和圆柱形壳体之间间隙的溶胀胶带具有重大的研究意义和应用前景。
发明内容
[0004]针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种锂电池用溶胀胶带的基膜及锂电池用溶胀胶带，该溶胀胶带能够在电解液中面积能够发生高倍率膨胀，在三维方向上能保持一定强度和形状，且在高温下不收缩，能够广泛应用于锂电池生产工艺中。
[0005]根据本发明的第一个方面，提供一种锂电池用溶胀胶带的基膜，该基膜具有三维网状结构，上述三维网状结构由碳‑碳饱和键交联而成；碳‑碳饱和键的碳原子部分被酯基链段取代。
[0006]优选地，酯基链段的分子结构选自甲酸酯基、乙酸酯基中的至少一种。
[0007]本发明提供的基膜从结构上看是由碳‑碳饱和键交联而成，采用聚合物单体聚合之后形成饱和碳链，并使碳链之间发生交联反应，从而形成三维网状结构。将基膜浸泡在电解液中，首先电解液有机小分子溶剂能够进入基膜网状结构中，使交联堆叠的饱和碳链的柔性结构发生伸展，基膜发生溶胀，面积显著增大。其次，由于碳碳饱和链仅部分被酯基链段取代，无大的刚性的基团的阻碍作用，能够吸收更多的有机溶剂分子进入，链段的柔性更
佳，也能发生更充分的伸展以至于面积发生更大倍率的溶胀。饱和碳链的交联度容易调节达到合适的范围从而实现理想的溶胀效果，使三维网状结构在吸收大量有机溶剂分子进入的同时发生溶胀而不形变或溶解，从而使基膜在浸泡于锂电池电解液的过程中面积溶胀增大，在垂直于锂电池电芯的纵向的方向上折叠增厚，形成具有一定强度的三维结构，有效填充电芯与壳体之间的间隙。并且本发明提供的基膜的交联三维网状结构具有均匀而适宜的交联结点，由此该基膜也具有优异的耐高温性能，能够在高温下保持高膨胀倍率而不发生收缩。
[0008]碳‑碳饱和键的碳原子的碳原子部分被酯基链段所取代，从而使饱和碳链的极性得到提高，使其在极性溶剂中的溶胀性能得到提高。锂电池电解液中含有大量有机酯类溶剂，酯基链段易于吸收电解液中的酯类溶剂，使其大量进入到基膜三维网状结构中，基膜因此得以发生高倍率膨胀。选用甲酸酯基和乙酸酯基中的至少一种取代饱和碳原子，更易吸收酯类有机溶剂电解液。
[0009]优选地，按重量百分比计算，用于制备上述基膜的原料包括：88％～99％乙烯‑酯类共聚物和0.1％～10％交联剂；按重量百分比计算，乙烯‑酯类共聚物中含有10％～80％的酯类单体。
[0010]聚乙烯链段容易实现交联，通过调节乙烯‑酯类共聚物、交联剂以及乙烯‑酯类共聚物中酯类单体的含量对基膜的溶胀性能、耐高温性能、浸泡电解液之后的强度等性能进行协同调节。本发明通过限定它们的配比，使基膜具有合适的交联度，在长期浸泡电解液保持一定的强度进行支撑填充锂电池间隙，
在高温电解液中也不发生收缩。且对有机电解液具有良好的亲和性和溶胀性能，制备得到的基膜有效吸收有机电解液溶液发生溶胀，而不至于在电解液中发生溶解，或者是由于交联程度过高减少电解液溶液进入，使溶胀倍率减小。
[0011]优选地，烯‑酯类共聚物选自乙烯‑醋酸乙烯脂共聚物、乙烯‑丙烯酸酯共聚物、乙烯‑甲基丙烯酸酯共聚物中的至少一种；更优选地，乙烯‑丙烯酸酯共聚物为乙烯丙烯酸乙酯共聚物。
[0012]上述基膜可在电解液中发生高倍率溶胀，电解液包括但不限于碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯以及碳酸二乙酯等可用于锂电池中的溶剂。而溶剂中则含有电解质盐，
其可能包含了以下的一种或者几种：LiPF
6、LiBF
4
、LiSbF
6
、LiAsF
6
、 LiCF
3
SO
3
、LiN(CF
3
SO
2
)
3
、
Li(CF
3SO
2
)
2
N、LiC
4
F
9
SO
3
、LiClO
4
、LiAlO
4
、LiAlCl
4
、 LiN(C
x
F
2x
+1SO
2
)(C
y
F
2y
+1SO
2
)(在此，x和y
为自然数)、LiCl、LiI、二草酸硼酸锂等。
[0013]优选地，上述基膜在长宽方向的溶胀倍率为130％～185％，在厚度方向的溶胀倍率为150％～250％。
[0014]优选地，上述交联剂为热交联剂。
[0015]优选地，热交联剂含有有机过氧化物和/或二亚乙基三胺。
[0016]热交联剂在加热的条件下产生自由基发生自由基反应用以使聚合物交联。[0017]优选地，有机过氧化物选自2,5‑二甲基‑2,5‑双(叔丁基过氧基)己烷、叔丁基过氧碳酸‑2‑乙基己酯、1,1‑二叔丁基过氧化‑3,3,5‑三甲基环己烷、过氧化二异丙苯、过氧化苯甲酰、过氧化氢二异丙苯中的至少一种。
[0018]本发明采用有机过氧化物热交联剂，有机过氧化物在进行交联反应时，首先受热
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