膠粘帶相對于各種特殊領域應用,每種均有特殊性能要求,如耐溫、絕緣、透濕性等。鋰電池膠帶作為一種專用膠帶,對它的要求是要具有耐電解液性能。
1、電解液是什么
電解液是鋰離子電池四大關鍵材料(正極、負極、隔膜、電解液)之一,號稱鋰離子電池的“血液”,在電池中正負極之間起到傳導電子的作用,是鋰離子電池獲得高電壓、高比能等優(yōu)點的保證。
電解液一般由高純度的有機溶劑、電解質鋰鹽(六氟磷酸鋰,LiFL6)、必要的添加劑等原料,在一定條件下,按一定比例配制而成的。
電解液中的溶劑常見的有碳酸丙烯酯、碳酸乙烯酯、碳酸(2)乙酯、碳酸二甲酯等溶劑,這些溶劑對高聚物(膠水也是一種高聚物)有一定的溶解作用。
另外,電解質鋰鹽如六氟硼酸鋰接觸濕氣時,會產生HF氣體,HF有很強腐蝕性,也會對高聚物產生腐蝕。
2、耐電解液到底是耐什么
從上面所訴可以看出,電池內部用的極耳膠帶和終止膠帶一直泡在電解液中,所以耐電解液性能最少有兩點耐性是最直觀的,一是膠帶的耐溶劑性能,二是耐HF侵蝕性能。
聚合物在溶劑中長期浸泡時,尤其是良溶劑浸泡時會首先溶脹,然后溶解。膠帶中的膠水層也是一種高聚物,如果不能長時間耐受電解液侵蝕,就會產生膠帶失粘現(xiàn)象。
同樣的如果膠帶不能耐受HF腐蝕,也會出現(xiàn)膠帶粘性失效情況,引起絕緣問題,導致短路。
那是不是膠帶只要達到這兩點耐性就可以滿足使用要求了呢?
顯然不是,因為膠帶在鋰電池生產過程中為了標示不同工藝或者為追溯產線,會選擇不同顏色的膠帶。
這些膠帶在浸泡時會溶出少量色粉,色粉溶人電解液后,有可能對電池的循環(huán)性能造成影響。所以對膠帶還有一個要求,就是盡量不掉色或者輕微掉色不影響循環(huán)。
3、電池膠帶為什么能耐電解液
膠帶能耐受電解液浸泡,主要是因為膠水交聯(lián)生成了特殊的網狀結構,交聯(lián)以后的聚合物耐溶劑性能會得到顯著改善。
原膠水配方中含有大量可交聯(lián)基團,實際涂布過程中,為了形成較好的網狀結構,一般會采取混合固化體系,讓交聯(lián)基團出現(xiàn)較大的反應比例,因固化劑交互作用,讓逆反應盡可能的到抑制。
另一方面,為了避免HF影響,膠水體系中也引入大量羧基(酸性),讓膠水本身呈弱酸性,也能有效抑制HF對膠帶的侵蝕。
而針對掉色問題,一是選用耐性更好色漿,色漿本身是有色粉研磨得來,而色粉本身的耐性指標也不一樣,選擇合適的色粉也能明顯改善掉色問題。二是膠水的交聯(lián)密度增大,也能增加膠水對色粉包裹能力,減少色粉與電解液的接觸,弱化掉色問題。
鋰電池行業(yè)耐電解液性能的要求也是逐步發(fā)展的。最初耐電解液只要求貼鋁箔80℃*4h不變色不脫落,現(xiàn)在已經有要求85℃*72h的要求。由此可見,電池中內部使用的膠帶,一定會要求更長時間的耐電解性能才能符合要求。