一种阻燃的电池用绝缘膜及其制备方法与流程

本申请涉及新能源动力电池生产，具体地涉及一种阻燃的电池用绝缘膜及其制备方法。

背景技术：

1、动力电池作为新能源汽车的核心部件，而在动力电池外包覆一层绝缘膜成为动力电池生产过程中的一道重要工序。此类的绝缘膜用于将电芯与电芯之间分隔开来，阻隔单个电芯由于各种故障对其他电芯造成的影响，防止“一损俱损”的情况发生。此外，动力电池用绝缘膜通常需要具有较好的抗翘起性，粘性好，抗蠕变性能，保护膜揭开不留残胶，电气绝缘性高，阻燃性好等性能。

2、目前动力电池外侧绝缘膜通常采用普通的pet绝缘膜进行包覆，pet具有耐疲劳性、耐老化性、电绝缘性、摩擦性能优异、加工性能良好等优点，但pet的极限燃烧氧指数(loi)为20％～22％，属于易燃材料，容易燃烧引发火灾，应用在动力电池绝缘膜中存在一定的安全隐患，对pet进行阻燃改性的意义十分重大。

3、阻燃改性高分子材料的制备主要有本征共聚改性、接枝改性、后处理改性和共混改性四种方法。初期用于pet改性的阻燃剂主要是卤系阻燃剂，其燃烧效率较高但在燃烧过程中产生大量有毒的卤素气体，无法满足绿色环保的要求。

4、pet的熔点在265℃左右，对于pet的阻燃改性要求使用的阻燃剂的熔点与pet相适应，以维持其在加工中稳定发挥作用，常规的阻燃剂通常难以承受此类高温。因此，需要开发一种经济性好、阻燃性好的动力电池用绝缘膜。

技术实现思路

1、本申请的目的在于提供一种力学性能好、具有阻燃性的电池用绝缘膜。

2、为达到以上目的，本申请采用的技术方案为：提供一种阻燃的电池用绝缘膜，自上而下包括第一粘层、阻燃层和第二粘层，所述阻燃层内分散有阻燃填料和聚多巴胺，所述阻燃填料的制备原料包括三聚氰胺聚磷酸酯、膨胀石墨、鳞片石墨和聚多巴胺，所述阻燃填料占所述阻燃层总质量的3％～12％。

3、作为一种优选，所述三聚氰胺聚磷酸酯、所述膨胀石墨和所述鳞片石墨作为阻燃剂核，所述聚多巴胺包覆在所述阻燃剂核外，形成所述阻燃填料。

4、作为一种优选，在所述阻燃填料的制备原料中，所述膨胀石墨与所述鳞片石墨的质量比为(4～1):1，所述三聚氰胺聚磷酸酯与所述膨胀石墨和所述鳞片石墨的质量和之比为(3～1):1。

5、作为一种优选，在所述阻燃层内，所述阻燃填料与所述聚多巴胺的质量比为(5～1):1。

6、作为一种优选，所述第一粘层和所述第二粘层的制备原料相同，所述第一粘层和第二粘层的制备原料包括甲基丙烯酸甲酯、萜烯树脂和乙烯。

7、作为一种优选，所述第一粘层厚度为188～250μm，所述阻燃层厚度为300～300μm，所述第二粘层厚度为300～400μm。

8、本申请还提供一种阻燃的电池用绝缘膜的制备方法，包括以下步骤，s1：三聚氰胺聚磷酸酯、膨胀石墨、鳞片石墨在缓冲液中均匀分散，得到阻燃剂分散液，盐酸多巴胺溶解在所述缓冲液中得到多巴胺溶液，将所述多巴胺溶液与所述阻燃剂分散液混合得到混合溶液，所述混合溶液进行多巴胺的聚合反应，提纯后得到阻燃填料；s2：制备聚多巴胺粉末，将所述阻燃填料、所述聚多巴胺粉末送入双螺杆挤出机，熔融挤出造粒，制得阻燃层粒料；s3：将甲基丙烯酸甲酯、萜烯树脂和乙烯均匀混合并送入双螺杆挤出机，熔融挤出造粒，得到粘层粒料；s4：将所述粘层粒料、所述阻燃层粒料、所述粘层粒料投入双螺杆挤出机不同料斗中，分别加热至熔融状态，通过共挤、流延形成3层膜状复合物。

9、作为一种优选，所述缓冲液为去离子水、tris-hcl或乙醇中的一种或多种的混合。

10、作为另一种优选，所述s1步骤具体为：将三聚氰胺聚磷酸酯、膨胀石墨、鳞片石墨加入tris-hcl缓冲液中超声处理20min，得到所述阻燃剂分散液；盐酸多巴胺溶解在tris-hcl缓冲液中得到所述多巴胺溶液，将所述多巴胺溶液缓慢加入所述阻燃剂分散液中得到所述混合溶液，混合溶液用保鲜膜密封并扎若干个小孔，以保证氧气进入，将所述混合溶液超声处理并放入25℃水浴环境中，磁力搅拌6h后完成反应，离心、洗涤、干燥得到所述阻燃填料。

11、进一步优选，所述s2步骤中熔融造粒的温度为250～280℃，所述s3步骤中熔融造粒的温度为180～220℃，所述s4步骤中共挤出的温度为250～300℃。

12、与现有技术相比，本申请的有益效果在于：

13、(1)本申请通过三聚氰胺聚磷酸酯、膨胀石墨与鳞片石墨三种阻燃剂的协同复配，进一步提升了电池用绝缘膜的阻燃性能；

14、(2)本申请通过使用聚多巴胺将阻燃剂包覆在内，改善了阻燃剂与pet的相容性，维持了电池用绝缘膜的力学性能；

15、(3)本申请通过在pet中添加阻燃填料和聚多巴胺粉末，进一步提升了制得的电池用绝缘膜的力学性能，得到拉伸强度优异的复合膜。

技术特征：

1.一种阻燃的电池用绝缘膜，其特征在于，自上而下包括第一粘层、阻燃层和第二粘层，所述阻燃层内分散有阻燃填料和聚多巴胺，所述阻燃填料的制备原料包括三聚氰胺聚磷酸酯、膨胀石墨、鳞片石墨和聚多巴胺，所述阻燃填料占所述阻燃层总质量的3％～12％。

2.如权利要求1所述的阻燃的电池用绝缘膜，其特征在于，所述三聚氰胺聚磷酸酯、所述膨胀石墨和所述鳞片石墨作为阻燃剂核，所述聚多巴胺包覆在所述阻燃剂核外，形成所述阻燃填料。

3.如权利要求2所述的阻燃的电池用绝缘膜，其特征在于，在所述阻燃填料的制备原料中，所述膨胀石墨与所述鳞片石墨的质量比为(4～1):1，所述三聚氰胺聚磷酸酯与所述膨胀石墨和所述鳞片石墨的质量和之比为(3～1):1。

4.如权利要求1所述的阻燃的电池用绝缘膜，其特征在于，在所述阻燃层内，所述阻燃填料与所述聚多巴胺的质量比为(5～1):1。

5.如权利要求1所述的阻燃的电池用绝缘膜，其特征在于，所述第一粘层和所述第二粘层的制备原料相同，所述第一粘层和第二粘层的制备原料包括甲基丙烯酸甲酯、萜烯树脂和乙烯。

6.如权利要求1～5任一所述的阻燃的电池用绝缘膜，其特征在于，所述第一粘层厚度为188～250μm，所述阻燃层厚度为300～300μm，所述第二粘层厚度为300～400μm。

7.一种阻燃的电池用绝缘膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤，

8.如权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述缓冲液为去离子水、tris-hcl或乙醇中的一种或多种的混合。

9.如权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述s1步骤具体为：将三聚氰胺聚磷酸酯、膨胀石墨、鳞片石墨加入tris-hcl缓冲液中超声处理20min，得到所述阻燃剂分散液；盐酸多巴胺溶解在tris-hcl缓冲液中得到所述多巴胺溶液，将所述多巴胺溶液缓慢加入所述阻燃剂分散液中得到所述混合溶液，混合溶液用保鲜膜密封并扎若干个小孔，以保证氧气进入，将所述混合溶液超声处理并放入25℃水浴环境中，磁力搅拌6h后完成反应，离心、洗涤、干燥得到所述阻燃填料。

10.如权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述s2步骤中熔融造粒的温度为250～280℃，所述s3步骤中熔融造粒的温度为180～220℃，所述s4步骤中共挤出的温度为250～300℃。

技术总结
本申请公开了一种阻燃的电池用绝缘膜，自上而下包括第一粘层、阻燃层和第二粘层，阻燃层内分散有阻燃填料和聚多巴胺，阻燃填料的制备原料包括三聚氰胺聚磷酸酯、膨胀石墨、鳞片石墨和聚多巴胺，阻燃填料占阻燃层总质量的3％～12％。本申请的电池用绝缘膜能够维持良好力学性能的同时，具有阻燃效果。

技术研发人员：刘勤学,夏寅,罗丹,鲍斯科,张爱琴,颜子富
受保护的技术使用者：宁波勤邦新材料科技股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15