一种锂电池用黑色极耳胶及其制备方法和用其制备的电池与流程

本发明属于锂电池制备，具体涉及一种锂电池用黑色极耳胶及其制备方法和用其制备的电池。

背景技术：

1、锂原子很小，所以用锂作阳极的电池具有较高的能量密度，此外，锂电池还有着体积小、质量轻、寿命长等特点，锂电池广泛应用于数码产品、新能源电动车等领域。锂电池的组成部分主要为：正极、隔膜、负极、极耳胶、有机电解液、电池外壳。极耳一般由极耳胶和金属带热压复合而成的。在制备极耳胶时，添加黑色母粒使极耳胶呈现黑色，以满足客户对极耳胶颜色的需求，但是通常极耳胶添加黑色母粒后极耳胶的粘接性和稳定性会降低，因此，目前市面上的黑色极耳胶的性能仍有待提升。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种锂电池用黑色极耳胶及其制备方法和用其制备的电池，制备的黑色极耳胶粘接性和稳定性好，绝缘性能高，耐电压能力强。

2、为了实现上述目的，本发明提供了以下技术方案：

3、一种锂电池用黑色极耳胶，所述黑色极耳胶依次包括第一改性亲金属pp层、第一亲pp粘合剂层、第一亲pet粘合剂层、pet层、第二亲pet粘合剂层、第二亲pp粘合剂层和第二改性亲金属pp层。

4、进一步地，所述第一改性亲金属pp层和第二改性亲金属pp层的原料均为改性聚丙烯树脂，制备方法为：按重量份计，将100份聚丙烯树脂、32-38份苯乙烯、10-15份马来酸酐、3-5份过氧化二月桂酰、0.2-0.5份4-(乙氧基氟膦基氧)-2,2,6,6-四甲基-1-哌啶氮氧自由基(cas：37566-53-3)、0.1-0.3份蒙脱土、0.1-0.2份氧化铈和0.05-0.1份玻璃纤维，均匀混合，在130-150℃熔融造粒，得到改性聚丙烯树脂。其中，所述聚丙烯树脂的分子量mw为230000～260000，购自默克，427888。

5、进一步地，在130-150℃反应2-3小时，经螺杆挤出机熔融造粒。现有的聚丙烯树脂作为亲金属层，无法实现与极耳的金属带与铝塑膜比较好的附着效果，本发明通过对特定分子量的聚丙烯树脂，发明人发现单独添加苯乙烯的效果并不理想，同时使用苯乙烯和马来酸酐进行接枝，得到的改性聚丙烯树脂对极耳的金属带与铝塑膜附着力更好。猜测是特定的聚丙烯树脂和苯乙烯和马来酸酐经过特定比例混合反应后，形成更为牢固的网络立体结构以及形成的特定极性增强其对金属的粘结能力，本发明在接枝的同时还进行蒙脱土插层聚合同时进行，但是发明人发现蒙脱土与其余原料的相容性不佳，添加4-(乙氧基氟膦基氧)-2,2,6,6-四甲基-1-哌啶氮氧自由基使蒙脱土末端含氮氧自由基，树脂聚合物的相容型更好，形成的网络结构更稳固，发明人发现添加氧化铈和玻璃纤维后，可以增强改性聚合物对金属的粘结能力。猜测可能是氧化铈的f轨道电子结构可能对自由基的形成和传递起到一定的影响，从而影响自由基接枝的反应路径和产物选择，而玻璃纤维可以改变聚丙烯酸树脂表面的粗糙度，增大接触面积，两者从物理和化学层面对改性聚合物对金属的粘结能力有所助益。

6、进一步地，所述第一改性亲金属pp层和第二改性亲金属pp层的厚度均为20μm。

7、进一步地，所述第一亲pp粘合剂层和第二亲pp粘合剂层的原料为重量比为100：3-4：0.3-0.7：0.1-0.4：0.3-0.5：0.2-0.4的聚全氟乙烯-丙烯树脂、黑色母粒、二氧化钛、二氧化硅、白云石粉和碳化钒多层纳米片。所述黑色母粒购买自鑫鹏塑料，pe。

8、所述聚全氟乙烯-丙烯树脂，购自日本大金nf-0025。

9、进一步地，所述二氧化硅粒径20-50nm，比表面积160-230m2/g。

10、进一步地，所述二氧化钛粒径4-10nm，比表面积190-250m2/g。

11、进一步地，所述白云石粉的粒径为1400-1500目。购自灵寿县天隆矿产品加工厂。

12、进一步地，所述碳化钒多层纳米片厚度10nm-1μm，片径5-50μm，购自中科雷鸣(北京)科技有限公司。

13、发明人在研发过程中发现：如果所述第一亲pp粘合剂层和第二亲pp粘合剂层只使用聚全氟乙烯-丙烯树脂和黑色母粒制备，其分别与本发明制备的所述第一改性亲金属pp层和第二改性亲金属pp层共挤后，高温下稳定性不佳，容易产生分层裂开的现象。发明人尝试添加单一或两种填料试图提升稳定性，但是效果并不理想，发明人发现通过添加二氧化钛、二氧化硅、白云石粉和碳化钒多层纳米片后，第一亲pp粘合剂层和第二亲pp粘合剂层与所述第一改性亲金属pp层和第二改性亲金属pp层的耐高温性更强，极耳胶不易产生分层现象。猜测是此条件下的原料的相容性更好，层与层之间结合更加紧密，二氧化钛、二氧化硅、白云石粉和碳化钒多层纳米片具有较好的热传导性能，复配后对胶粘剂层的热传导性能具有协同增效的作用，可以增加粘合剂层的的热传导效率；它们同时具有较好的高温稳定性，有助于在高温条件下保持树脂结构和性能的稳定性，起到协同增效的效果。进一步地，所述第一亲pp粘合剂层和第二亲pp粘合剂层的厚度均为20μm。

14、进一步地，所述第一亲pet粘合剂层和第二亲pp粘合剂层的原料为改性聚氨酯树脂，制备方法为：按重量份计，将25-27份聚己内酯多元醇、4-6份二环己基甲烷二异氰酸酯、1-2份二羟甲基丙酸混合和0.2-0.3份二月桂酸二丁基锡混合，80℃反应5-6h；降温至30℃，加入2-3份三乙胺、50-53份丙酮、100份水和1-2份丙二酸二酰肼，反应40-50min，蒸出丙酮，得到改性聚氨酯树脂。

15、进一步地，所述聚己内酯多元醇为己内酯与新戊二醇的反应产物，分子量mw为1700-2200，oh值为55-58mg koh/g。

16、进一步地，所述第一亲pet粘合剂层和第二亲pp粘合剂层的厚度均为2μm。

17、当极耳胶在在电压大于4.2v的高能密度锂离子电池中，易出现变色发黄和发黒碳化现象，影响锂离子电池的安全性能。使用市售的聚氨酯耐电压性均不理想，本发明通过第一亲pet粘合剂层和第二亲pp粘合剂层的材料使用特定的多元醇和氰酸酯反应得到聚氨酯，并用丙二酸二酰肼进行改性，制得改性聚氨酯树脂耐电压性能更好。本发明使用特定的反应物制备的聚氨酯并进行改性，得到的改性聚氨酯具有特定的结构，分子结构更加紧密，形成互穿网络立体交联结构，提高了极耳胶的耐电压性能。发明人意外发现，当所述聚己内酯多元醇为己内酯与新戊二醇的反应产物，分子量为1700-2200，oh值为55-58mg koh/g时，极耳胶的介电常数更低，绝缘性能更好。

18、进一步地，所述pet层的原料为聚对苯二甲酸乙二醇酯。购自阿拉丁p303204。

19、进一步地，所述pet层的厚度均为10μm。

20、本发明还提供了一种锂电池用黑色极耳胶的制备方法：包括以下步骤：

21、(1)将第一改性亲金属pp层的原料和第一亲pp粘合剂层的原料加入共挤装置中挤出，得到第一共挤层；将第二改性亲金属pp层的原料、第二亲pp粘合剂层的原料加入共挤装置中，得到第二共挤层；

22、(2)将pet层的原料挤成pet层，再将第一亲pet粘合剂层的原料和第二亲pet粘合剂层的原料分别涂覆在pet层的两个表面，得到复合层；

23、(3)多层复合：将所述第一共挤层复合在所述复合层的第一亲pet粘合剂层的表面，并使所述第一亲pp粘合剂层层叠于所述第一亲pet粘合剂层的表面；将所述第二共挤层复合在所述复合层中的第二亲pet粘合剂层的表面，并使所述第二亲pp粘合剂层复合在所述第二亲pet粘合剂层的表面，得到所述极耳胶。

24、本发明还提供了使用所述极耳胶制备的锂电池。

25、与现有技术相比，本发明的优点和有益效果为：

26、1、本发明提供了一种锂电池用黑色极耳胶及其制备方法和用其制备的电池，本发明的极耳胶通过多层结构复合而成，pet层的材料为pet或pen等高温树脂薄膜，极耳胶具备优良的粘接性，本发明制备的第一改性亲金属pp层和第二改性亲金属pp层，对极耳胶对对极耳的金属带与铝塑膜附着力好。

27、2、本发明使用特定熔融指数的聚全氟乙烯-丙烯树脂、二氧化钛、二氧化硅、白云石粉和碳化钒多层纳米片时，第一亲pp粘合剂层和第二亲pp粘合剂层与所述第一改性亲金属pp层和第二改性亲金属pp层的耐高温性更强，不易产生分层现象。

28、3、本发明通过第一亲pet粘合剂层和第二亲pp粘合剂层的材料使用改性聚氨酯树脂，形成互穿网络立体交联结构，改变了极耳胶的介电常数，提高了极耳胶的耐电压性能。当所述聚己内酯多元醇为己内酯与新戊二醇的反应产物，分子量为2000，oh值为56mg koh/g时，极耳胶的介电常数更低，绝缘性能更好。