用于叠层电池的封装胶膜及其制备方法与流程

本发明涉及封装胶膜，具体涉及一种用于叠层电池的封装胶膜及其制备方法。

背景技术：

1、钙钛矿叠层电池是晶硅和钙钛矿电池的叠加，对胶膜有更高的要求，一方面要满足低助剂析出，低温层压的要求，另一方面，针对叠层电池，需要胶膜在热压过程中有足够的的韧性和抗压穿能力，以避免钙钛矿电池和晶硅电池接触造成短路，进而引发组件老化失效。目前一般采用poe或tpo等无酸树脂，以避免树脂在老化过程中释放酸性物质对钙钛矿材料造成腐蚀，降低电池性能。同时钙钛矿电池表面电子传输层目前尚属于热敏感型材料，需要胶膜在低温(＜120℃)层压条件下具有较高的玻璃强度。

2、为了实现低温层压，目前部分专利采用接枝的方案，如cn 111560228a专利，通过在基体树脂中引入氨丙环基和羧基的活性基团接枝的增粘树脂，实现封装胶膜可以在较低的温度下进行层压，同时还具有较高的粘结性能和较大的剥离强度；但是采用接枝工艺一方面容易引入自由基引发剂以及活性基团残留，进而破坏电池的结构，另一方面增加了接枝工艺成本，同时容易在胶膜生产中引入接枝产生的晶点胶料，对胶膜的质量产生影响。

3、cn 111748288 b提供一种封装材料以及由它形成的胶膜，其不含自由基引发剂和助交联剂，而是利用改性树脂、活性剂和催化剂组分之间的反应就能快速高效交联，具有优异的交联性能和粘结性能，避免助交联剂受热分解产生的自由基破坏薄膜电池结构；但是现有热塑胶膜以及无自由基引发剂胶膜抗压穿能力不足，针对叠层电池，需要胶膜在热压过程中有足够的韧性和抗压穿能力，以避免钙钛矿电池和晶硅电池接触造成短路，进而引发组件老化失效。

4、因此，如何兼顾叠层电池用封装胶膜的低温层压要求和抗压穿能力是本领域亟需解决的技术问题。

技术实现思路

1、本发明提供了一种用于叠层电池的封装胶膜及其制备方法，以解决不含自由基引发剂的叠层电池用封装胶膜的抗压穿能力不足的问题。

2、为了解决上述技术问题，本发明提供了一种用于叠层电池的封装胶膜的制备方法，包括如下步骤：步骤s1，制备硅烷改性多孔纳米材料；步骤s2，将所述硅烷改性多孔纳米材料和热塑树脂混合均匀，得到表层预混料；步骤s3，将所述硅烷改性多孔纳米材料、引发剂、交联剂和热塑树脂混合均匀，得到中间层预混料；步骤s4，控制层间比例1:1～2:1，经多层螺杆挤出机挤出、压花、冷却、收卷得到预制备封装胶膜；步骤s5，将预制备封装胶膜进行辐照，控制辐照剂量30～40kgy，得到用于叠层电池的封装胶膜；其中所述辐照后的用于叠层电池的封装胶膜的交联度为10～80％；所述纳米多孔材料为氧化镁、氧化硅、氢氧化镁、氧化锌、水滑石、蒙脱土、氧化钛、氧化铝、分子筛中的任意一种或多种的组合。

3、进一步的，所述硅烷改性多孔纳米材料的制备方法包括：将纳米多孔材料和无水异丙醇，按1:1～3的比例混合均匀，按纳米材料：硅烷偶联剂＝10～20:1比例加入相应的硅烷偶联剂和peg20分散剂，混合搅拌并在50～70℃下回流反应2～4h，，混合过程中，反应结束后将上述反应液过滤，并用无水乙醇洗涤至中性，移入干燥箱在150～200℃条件下加热5h至完全干燥，即得硅烷改性多孔纳米材料。

4、进一步的，所述硅烷偶联剂为乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三过氧化叔丁基硅烷、乙烯基三乙酰氧基硅烷、乙烯基三(β-甲氧基乙氧基)硅烷、γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-甲基丙烯酸酰氧基丙基三甲氧基硅烷、γ-缩水甘油醚氧丙基三甲基硅烷、3-氨丙基三甲基硅烷中的任意一种或多种的组合。

5、进一步的，所述表层预混料的各组分质量份数为：热塑树脂99.5～99.95份；硅烷改性多孔纳米材料0.05～0.5份。

6、进一步的，所述中间层预混料的各组分质量份数为：热塑树脂97.7～99.75份；硅烷改性多孔纳米材料0.05～0.5份；引发剂0.1～0.6份；交联剂0.1～1.2份。

7、进一步的，所述热塑树脂为tpo、poe、pp、pe、eva中的任意一种或多种的组合。

8、进一步的，所述交联剂为单官能团丙烯酸酯，双官能团丙烯酸酯，三官能团丙烯酸酯以及多官能团丙烯酸酯中的任意一种或多种的组合，包括季戊四醇三丙烯酸酯、季戊四醇四丙烯酸酯、乙氧化季戊四醇四丙烯酸酯、丙氧化季戊四醇四丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、乙氧化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、丙氧化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、乙氧化甘油三丙烯酸酯、丙氧化甘油三丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、乙氧化三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、三乙二醇二甲基丙烯酸酯、二乙二醇二甲基丙烯酸酯、乙二醇二甲基丙烯酸酯、聚乙二醇(200)二丙烯酸酯、聚乙二醇(400)二丙烯酸酯、聚乙二醇(600)二丙烯酸酯、聚乙二醇(200)二甲基丙烯酸酯、聚乙二醇(400)二甲基丙烯酸酯、聚乙二醇(600)二甲基丙烯酸酯、乙氧化双酚a二丙烯酸酯、乙氧化双酚a二甲基丙烯酸酯、1，3-丁二醇二丙烯酸酯、1，4-丁二醇二丙烯酸酯、新戊二醇二丙烯酸酯。

9、进一步的，所述引发剂为叔丁基过氧化碳酸异丙酯、2,5-二甲基2,5-双(叔丁过氧基)己烷、1-双(过氧化叔丁基)-3,3,5-三甲基环己烷、叔丁基过氧化碳酸-2-乙基己酯、2,5-二甲基2,5-双(叔丁过氧化)己烷、1,1-双(叔丁基过氧)-3,3,5-三甲基环己烷、1,1-双(叔戊基过氧)-3,3,5-三甲基环己烷、1,1-双(叔戊基过氧)环己烷、2,2-双(叔丁基过氧)丁烷、过氧化碳酸叔戊酯、过氧化3,3,5-三甲基己酸叔丁酯的任意一种或多种的组合。

10、又一方面，本发明还提供了一种如前所述的方法制备得到的用于叠层电池的封装胶膜，包括：中间层，以及所述中间层的至少一侧设置有表层；其中所述中间层的厚度为0.1～0.8mm；所述表层的厚度为0.1～0.5mm。

11、进一步的，所述用于叠层电池的封装胶膜的层压温度不高于100℃。

12、本发明的有益效果是，本发明的用于叠层电池的封装胶膜及其制备方法具有如下优点：

13、1.通过对中间层进行辐照预交联固化，有效提升无自由基引发剂的封装胶膜的强度，解决了焊带易压穿胶膜，进而引发短路，从而造成组件老化失效的问题；

14、2.通过在中间层和表层均加入硅烷改性多孔纳米材料，采用纳米增粘技术，解决了热塑胶膜低温粘结力不足的问题，实现了100℃的超低温层压，同时也避免了极性助剂对电池的老化腐蚀以及胶膜生产带来的死料晶点；

15、3.通过引入碱性的硅烷改性多孔纳米材料，提升了胶膜的离子吸附捕捉能力，对老化过程中电池浆料或助剂产生的酸性物质进行及时捕捉吸附，确保电池的长期稳定运行。

16、本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点在说明书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

17、为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。