胶粘带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。锂电池胶带作为一种专用胶带,对它的要求是要具有耐电解液性能。
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6163银河压、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,LiFL6)、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。
2、耐电解液到底是耐什么
从上面所诉可以看出,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?
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。
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羧基(酸性),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。
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80℃*4h不变色不脱落,现在已经有要求85℃*72h的要求。由此可见,电池中内部使用的胶带,一定会要求更长时间的耐电解性能才能符合要求。