锂电池胶带知识汇总(下).docx

《锂电池胶带知识汇总(下).docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《锂电池胶带知识汇总(下).docx（10页珍藏版）》请在第一文库网上搜索。

1、6胶带耐电解液特性胶粘带三大力学性能只是通用胶带的要求。相对于各种特殊领域应用，每种均有特殊性能要求，如耐温、绝缘、透湿性等。在锂电池胶带作为一种专用胶带，对胶带的特殊要求是要有耐电解液性能。6.1 电解液是什么电解液是锂离子电池四大关键材料（正极、负极、隔膜、电解液）之一，号称锂离子电池的“血液”，在电池中正负极之间起到传导电子的作用，是锂离子电池获得高电压、高比能等优点的保证。电解液一般由高纯度的有机溶剂、电解质锂盐（六氟磷酸锂，1iF16）、必要的添加剂等原料，在一定条件下，按一定比例配制而成的。电解液中的溶剂常见的有碳酸丙烯酯、碳酸乙烯酯、碳酸（2）乙酯、碳酸二甲酯等溶剂，这些溶剂对高

2、聚物（胶水也是一种高聚物）有一定的溶解作用。另外，电解质锂盐如六氟硼酸锂接触湿气时，会产生HF气体，HF有很强腐蚀性，也会对高聚物产生腐蚀。6.2 耐电解液到底是耐什么以上分析可以看出，电池内部用的极耳胶带和终止胶带一直泡在电解液中，所以耐电解液性能最少有两点耐性是最直观的，一是胶带的耐溶剂性能，二是耐HF侵蚀性能。聚合物在溶剂中长期浸泡时，尤其是良溶剂浸泡时会首先溶胀，然后溶解。胶带中的胶水层也是一种高聚物，如果不能长时间耐受电解液侵蚀，就会产生胶带失粘现象。同样的如果胶带不能耐受HF腐蚀，也会出现胶带粘性失效情况，引起绝缘问题，导致短路。那是不是胶带只要达到这两点耐性就可以满足使用要求了呢

3、？显然不是，因为胶带在锂电池生产过程中为了标示不同工艺或者为追溯产线，会选择不同颜色的胶带。这些胶带在浸泡时会溶出少量色粉，色粉溶人电解液后，有可能对电池的循环性能造成影响。所以对胶带还有一个要求，就是尽量不掉色或者轻微掉色不影响循环。6.3 电池胶带为什么能耐电解液胶带能耐受电解液浸泡，主要是因为胶水交联生成了特殊的网状结构，交联以后的聚合物耐溶剂性能会得到显著改善。原胶水配方中含有大量可交联基团，实际涂布过程中，为了形成较好的网状结构，一般会采取混合固化体系，让交联基团出现较大的反应比例，因固化剂交互作用，让逆反应尽可能的到抑制。另一方面，为了避免HF影响，胶水体系中也引入大量较基（酸性）

4、，让胶水本身呈弱酸性，也能有效抑制HF对胶带的侵蚀。而针对掉色问题，一是选用耐性更好色浆，色浆本身是有色粉研磨得来，而色粉本身的耐性指标也不一样，选择合适的色粉也能明显改善掉色问题。二是胶水的交联密度增大，也能增加胶水对色粉包裹能力，减少色粉与电解液的接触，弱化掉色问题。6.4 耐电解液性能发展趋势和其它性能要求一样，锂电池行业耐电解液性能的要求也是逐步发展的。最初耐电解液只要求贴铝箔80oC*4h不变色不脱落，现在已经有要求850C*72h的要求。可以预见的是，电池中内部使用的胶带一定要求更长时间耐性能符合要求。而且随着新材料和新技术的发展，一定会有粘性更好胶水，耐性更好的颜料，更好标识色的

5、新颜色，满足电池行业发展的要求。7锂电胶带耐温性能作为锂电池内部使用的胶带，耐电解液性能是用户关注的最主要性能。其他性能，如高温性能在电池胶带中也需考虑。7.1 什么是胶带耐温性能胶带耐温性能是指胶带抵抗温度，保持胶粘特性的能力。通俗点讲就是在一定温度下，胶带保持初始粘结状态的能力。耐温性能包含耐高温和低温两个方面。而在耐高温和耐低温之间的温度范围，即为胶带的可使用的温度范围。一般的，讨论的胶带的耐温性能，除非特别指明是耐低温性能，都指耐高温性能（胶带耐温性能影响因素从大的方面讲主要包括两个方面，一是基材的耐温，二是胶水的耐温。7.2 基材耐温性能影响因素总的来说不管是基材耐温，还是胶水的耐温

6、，其实考察的都是高分子材料的抗蠕变能力。对不同高分子材料来说Tg（玻璃化转变温度）大的，理论上聚合物可以耐更高温度。举个例子，请看表1中数据。序号聚合物名称应合物简而庭斤g1聚乙烯PE-68聚丙烯PP-103聚酯薄膜PET694聚酰亚胺PI280-290表1典型塑料的Tg数据可以看出这几种基材的耐温性能是从高到底的顺序是PIPETPPPEo胶水的耐温中，也类似同类型的胶水也有一样的Tg高的耐温好，往往为了提高胶水的耐温一般会采取交联的方式，让聚合物形成网状结构，进一步提高耐温性能。7.3 胶水耐温性能影响因素胶水的耐温性能和胶水链段结构有关系，上面讲的Tg是表征聚合物性能的一个重要指标，从分子

7、运动的角度看，它是链段开始“冻结”的温度，也就是玻璃态向流动态转变的温度。因此：凡是导致链段的活动能力增加的因素均使g下降，而导致链段活动能力下降的因素均使Tg上升。明白以上理论，胶水的耐温主要有以下影响因素：a、主链结构，同样结构胶水，分子链长的耐温性能好；b、支链结构，同样主链长度，有支链结构的耐温性能好；c、交联结构，同样分子量，有交联结构的耐温性能好；d、主链键能大的耐温性好。而对于不同类型胶水，Si-O键键能最大，因而硅胶有最好的耐温性。7.4 锂电池胶带耐温性能常见测试方法表征电池胶带耐温性能一般有两种测试方法。第一种是直接黏贴在被粘物表面在一定温度下烘烤段时间，热剥离和冷剥离胶带

8、，看胶带在被粘物表面的是否会形成残胶。针对电池胶带常见的测试表面为钢板、铝箔、铜箔、隔膜、铝塑膜。第二种方法是测试高温持粘性能，使用标准持粘测试版，悬挂标准祛码后在一定温度下烘烤一段时间，观察胶带是否会出现粘性失效情况。7.5 各种锂电胶带耐温性能要求在锂电池中胶带最高使用温度不会超过I1OC,一旦长期超过110,锂电中的隔膜微孔会封闭，造成电子转移障碍。所以一般来说锂电池胶带耐温要求不用超过I1Oc,但为了避免不可预见的情况，胶带性能比实际要求的性能要溢出。常见胶带耐温要求见表2。序号胶带类别耐温温度/耐温时间/h1终止胶带1300.52极耳胶带1300.53保护膜85484动力保护膜120

9、245封边高温胶12024表2各类电池胶带的耐温性能8解卷力除三大性能、耐温、耐电解液外，电池胶带解卷力也越来越受到锂电生产企业的关注。解卷力是指胶带从胶带卷揭开时所需要力的大小，一般用N25mm的标准单位标示，表征的是拉开25mm宽胶带所需拉力大小。为了让大家有个比较直观认识，举个例子，普通封箱胶带解卷力在5.0N25m左右，大约相当于拿起一瓶50OnI1矿泉水使用的力。8.1 解卷力的影响因素胶水的粘性同样条件下胶水粘性越大，拉开就需要更大的力气，因而解卷力就越大。基材的特性其他因素一致，只替换基材时，基材的表面张力值会对胶带解卷力产生明显影响。一般的未做过处理基材，制成胶带解卷力从大到小

10、的顺序为PIPETPPPE,前三种基材为锂电池胶带常用基材，比较有代表性。序号聚合物名称聚合物简称表面张力1聚乙烯PE312聚丙烯PP424聚酰亚胺P146表1典型薄膜的非电晕面张力数据离型处理基材和胶水都不变时，不同离型处理剂处理过的基材，解卷力表现出明显不同。常应用在亚克力胶带中离型剂有非硅类和有机硅类，一般非硅类处理过的基材解卷力比硅类解卷力大很多。在锂电池专用胶带上，为防止硅对电池胶带原料带来的污染，使用非硅离型剂。8.2 非硅离型剂非硅离型剂成分叫做烷基或者聚乙烯亚胺类高分子聚合物。这种高分子聚合物低温烘烤即可完成固化，能在基材表面牢固附着，离型力一般大于215N25mm因为非硅离型

11、剂不含硅，所以不会有硅转移，不会在电池内部引入半导体硅元素，带来电池的安全隐患。生产非硅离型膜时，一般涂布量为0.02g-0.Ig即可满足要求，非硅离型力溶解性较差，一般溶解时需要有加热，溶剂一定要选择溶解后透明性比较好的。目前，市场能经常接触到的非硅离型剂，一般是来自英国、德国、法国和日本的产品，当然国产的产品市场上也能见到，但很多在低档场合使用。8.3 锂电胶带为什么要调节解卷力锂电池在初期生产中，尤其是在国内，多以手工操作为主，这一时期胶带解卷力对工艺影响不大。随着锂电池产业的发展，尤其是动力电池的大发展，需要单体电池性能有更好的一致性，这样才能保证电池组的性能一致性同时确保动力电池的安

12、全性。手工作业方式存在着一致性差的特点，变得不能满足生产需要。所以很多工厂均在大型自动化设备上进行投入，从最开始单独工位的卷绕，贴极片胶，到全工位的自动化系统。全自动机器使用，对胶带解卷力一致性也提出要求，机器是按照参数去自动运行的，如果胶带解卷力太松，则贴合时容易导致贴合面打皱，引起停机等问题；解卷力太紧，也会导致机器拉不动、胶带变形、粘贴不到位等问题。8.4 常用锂电胶带的解卷力由于每家锂电池生产厂家使用的设备的区别，所以要求的解卷力范围也会比较大。1终止胶带1.03.O0.51.52终止胶带3.06.02.04.O3极耳胶带3.05.O1.03.O4极耳胶带4.06.O2.04.O5极耳

13、胶带6.09.O1.03.O6保护膜0.020.10O.51.5序号胶带类别剥离解卷力表2各类电池胶带的耐温性能以上只列出市场常见胶带剥离力和解卷力的对应关系。有些产品解卷力和粘性不是线性关系原因是胶水和隔离剂涂布浓度不一样，这和产品的要求有关。如序号5的极耳胶带，就是高剥离轻解卷的代表，一般应用在极耳对贴，具有初粘小，切刀不粘胶特点。而序号4的极耳胶带则主要应用在极耳的包裹搭口贴，具有胶带背面和胶面粘贴效果好、不翘起的特点。所以，电池胶带的解卷力，需要针对客户的特殊需求去开发。但我么相信不远的将来，锂电生产的机器设备的做到标准化后，胶带的性能也必然会从群雄争霸这种不统一的状态转变到全行业的按

14、照统一标准生产上来，这将提高整个行业的效率和降低无谓的损耗。9陶瓷隔膜用终止胶带9.1 隔膜是什么锂电池由正、负极材料、电解液、隔膜四大材料组成。隔膜作为电池的“第三极”，是锂离子电池中的关键内层组件之一。隔膜吸收电解液后，可隔离正、负极，以防止短路，同时允许锂离子的传导。在过度充电或者温度升高时，隔膜通过闭孔来阻隔电流传导，防止爆炸。隔膜性能的优势决定电池的界面结构和内阻，进而影响电池的容量、循环性能，充放电电流密度等关键特性，性能优异的隔膜对提高电池及动力电池的综合性能有重要作用。锂离子电池隔膜生产材料目前还是以聚烯燃为首选，聚烯燃材料具有强度高、防火、耐化学试剂、耐酸碱腐蚀性好、生物相容

15、性好、无毒等优点，在众多领域得到了广泛的应用。9.2 陶瓷隔膜随着市场对锂电池能量密度要求越来越高，电池快速充电导致的热量累积问题也越来越突出。如何解决这一问题，摆在锂电研究工作者面前，各种材料均纳入研究领域，如正极、负极材料、电解液、隔膜等。隔膜作为锂电池的四大材料之一，自然也有很多种研究方案出炉。陶瓷隔膜是改性隔膜的一种。主要是为了解决电池热稳定性问题。目前被广泛选择的方案就是在乙烯隔膜两边再涂覆陶瓷涂层以增加电池的安全性能。该项技术最早由松下公司提出，并很快商业化。国内自2011年前后才有工厂开始尝试涂覆纳米级陶瓷材料，现在基本能商用。9.3 陶瓷隔膜的黏贴要点陶瓷隔膜表面涂布了纳米陶瓷粉，表面相对于聚合物薄膜来说，粗糙程度大大增加。隔膜表面粗糙程度增加，自然会增加粘结难度。所以对应用在陶瓷隔膜上的终止胶带又提出新要求。界其实并没有使用胶带标