結構膠紙的製作方法

2023-06-14 02:57:11

本發明涉及膠紙領域，尤其涉及一種結構膠紙。

背景技術：

當前，鋰離子電池的極片塗布之前，需要在集流體上預留出極耳的位置，保證極耳的焊接位置為集流體的未塗覆活性物質層的空箔區。在現有技術中，塗布前在極耳位置增加常規結構膠紙，其粘貼面對應為空箔區，塗布操作完成後再除去膠紙即可為極耳預留出位置。在塗布工序中，活性物質層覆蓋在空箔區及膠紙上，之後在烘乾工序中在烘道中設定兩個溫區，其中前一個溫區為活性物質層乾燥溫區，後一個溫區為膠紙受熱剝離溫區，通過活性物質層乾燥、膠紙受熱捲曲剝離，達成在活性物質層預留出空箔區的目的。

然而，使用常規結構膠紙存在以下問題：參照圖13，由於活性物質層3′的塗布屬於定量塗布，結構膠紙1會佔據了部分活性物質層3的空間，導致在結構膠紙1′邊緣處的活性物質層3′形成了一個凸起，具有一定高度差。當結構膠紙1受熱捲曲剝離後，剝離邊緣處的凸起無法消除，在後續輥壓工序時，凸起處的集流體2′會受到過高的剪切力導致箔材變脆，甚至會出現斷裂，導致工序無法正常進行。此外，常規結構膠紙1′剝離的邊緣處的活性物質層3′的厚度比正常區域的活性物質層3′的厚度大，導致後續輥壓工序時更容易出現斷帶。

技術實現要素：

鑑於背景技術中存在的問題，本發明的目的在於提供一種結構膠紙，所述結構膠紙能消除結構膠紙邊緣處的活性物質層的凸起。

本發明的另一目的在於提供一種結構膠紙，其能提升活性物質的利用率，避免活性物質的浪費，同時提升電池的能量密度、快充快放以及散熱性能。

為了達到上述目的，在本發明的一方面，本發明提供了一種結構膠紙，其用於粘貼在被粘結對象上。所述結構膠紙的與被粘結對象相反的外表面的達因值為20dyn/cm～28dyn/cm。所述結構膠紙包括：粘結劑層，用於粘貼在被粘結對象上；以及基材，基材的一個表面粘貼於粘結劑層上，基材的另一個表面本身作為所述結構膠紙的與被粘結對象相反的外表面，或基材的另一個表面經過表面處理且該經過表面處理後的表面作為所述結構膠紙的與被粘結對象相反的外表面。

相對於現有技術，本發明的有益效果為：

本發明的結構膠紙的與被粘結對象相反的外表面的達因值較低，因此表面能較低，能消除結構膠紙邊緣處的活性物質層的凸起，解決了活性物質層極耳位置的邊緣凸起問題。

本發明的結構膠紙能提升活性物質的利用率，避免活性物質的浪費，同時提升電池的能量密度、快充快放以及散熱性能。

本發明的結構膠紙能滿足電池的批量化生產需求，提升電池的產能和優品率。

附圖說明

圖1為根據本發明的結構膠紙所應用的被粘結對象集流體的立體圖；

圖2為根據本發明的結構膠紙粘貼於被粘結對象集流體的立體圖；

圖3為根據本發明的結構膠紙塗布活性物質層的立體圖；

圖4為根據本發明的結構膠紙剝離後的立體圖；

圖5為根據本發明的結構膠紙粘貼於被粘結對象集流體的另一實施例的立體圖；

圖6為根據本發明的結構膠紙粘貼於被粘結對象集流體的再一實施例的立體圖；

圖7為根據本發明的結構膠紙的基材的一實施例的立體圖；

圖8為根據本發明的結構膠紙的基材的另一實施例的立體圖；

圖9為根據本發明的結構膠紙的基材的再一實施例的立體圖；

圖10為根據本發明的結構膠紙的基材的又一實施例的立體圖；

圖11為圖3的結構膠紙的沿線A-A作出的剖視圖；

圖12為圖11的圓圈部分的放大圖；

圖13為現有技術的塗布活性物質層的結構膠紙應用於集流體的剖視圖。

其中，附圖標記說明如下：

1，1′結構膠紙

11 粘結劑層

12 基材

121 子層

122 子層

2，2′被粘結對象

21 預留區域

3，3′活性物質層

S、Si、St、Si1、Si2、St1、St2 表面

W 寬度方向

L 長度方向

T 厚度方向

具體實施方式

下面詳細說明根據本發明的結構膠紙。

參照圖1至圖4，本發明的結構膠紙1用於粘貼在被粘結對象2上。結構膠紙1的與被粘結對象2相反的外表面S的達因值為20dyn/cm～28dyn/cm。參見圖5至圖6，結構膠紙1包括：粘結劑層11，用於粘貼在被粘結對象2上；以及基材12。基材12的一個表面粘貼於粘結劑層11上，基材12的另一個表面本身Si(即基材12的與粘貼於粘結劑層11的所述一個表面相反的表面)作為結構膠紙1的與被粘結對象2相反的外表面S，或基材12的另一個表面(即基材12的與粘貼於粘結劑層11的所述一個表面相反的表面)經過表面處理且該經過表面處理後的表面St作為結構膠紙1的與被粘結對象2相反的外表面S。其中，圖5示出基材12的另一個表面本身Si，圖6示出基材12的經過表面處理後的表面St。表面Si以及表面St均可作為結構膠紙1的與被粘結對象2相反的外表面S。結構膠紙1的與被粘結對象2相反的外 表面S的達因值可通過達因筆測試得到。

在本發明的結構膠紙1中，參照圖1至圖4，被粘結對象2可為集流體。在集流體上塗布活性物質層3的漿料之前，將結構膠紙1粘貼於集流體的形成極耳的預留區域21處，當在集流體上塗布漿料之後對漿料進行烘乾。烘乾完成後，剝離結構膠紙1，形成極耳的預留區域21。

在本發明的結構膠紙1中，參照圖11至圖12，當活性物質層3的漿料塗布在被粘結對象2及結構膠紙1的外表面時，由於結構膠紙1的與被粘結對象2相反的外表面S的達因值低，位於結構膠紙1邊緣處的漿料受到結構膠紙1的束縛力小，因此在漿料的表面張力作用下，位於結構膠紙1邊緣處的漿料向附近的被粘結對象2一側緩慢收縮(圖7中為沿寬度方向W向被粘結對象2收縮)，同時，漿料的乾燥工序也在同步進行，當漿料中的溶劑殘餘量達到一定值時，漿料不再遷移，此時，結構膠紙1邊緣處的凸起經過漿料的遷移已經消除，漿料在烘乾後形成活性物質層3，活性物質層3不會出現凸起。當結構膠紙1受熱捲曲剝離後，剝離邊緣處不會出現凸起，解決了活性物質層3極耳位置的邊緣凸起問題，避免在後續輥壓工序時出現斷帶現象；同時提升活性物質的利用率，避免活性物質的浪費，進而提升電池的能量密度、快充快放以及散熱性能。

當活性物質漿料用於鋰離子電池時，通常，鋰離子電池的活性物質漿料的粘度為1000mpa.s～30000mpa.s。對於高粘活性物質漿料(如30000mpa.s>粘度>8000mpa.s)，當結構膠紙1的外表面S的達因值超過上限時，由於高粘活性物質漿料的流動性差，特定條件下(時間控制)無法完全消除結構膠紙1的邊緣凸起；當結構膠紙1的外表面S的達因值低於下限時，漿料與結構膠紙1的外表面S的相互作用力過低，容易造成結構膠紙1的外表面S的漿料全部遷移，反而導致邊緣凸起加劇。優選地，結構膠紙1的外表面S的達因值範圍滿足20dyn/cm～24dyn/cm。對於低粘活性物質漿料(如8000mpa.s>粘度>1000mpa.s)，當達因值低於下限時，由於低粘活性物質漿料的流動性好，在特定條件下，容易造成漿料遷移過度，導致邊緣凸起加劇，甚至當達因值超過上限時，也無法完全消除邊緣凸起。優選地，結構膠紙1的外表面S的達因值範圍滿足24dyn/cm～28dyn/cm。

下面說明根據本發明的第一種類型的結構膠紙1。參照圖5，結構膠紙1可包括粘結劑層11以及基材12。粘結劑層11用於粘貼在被粘結對象2上。基材12的一個表面粘貼於粘結劑層11上，基材12的另一個表面本身Si作為結構膠紙1的與被粘結對象2相反的外表面S，且基材12的另一個表面本身Si的達因值為20dyn/cm～28dyn/cm。在第一種類型的結構膠紙中，直接使用具有低表面能的基材12以控制結構膠紙1的外表面S(即基材12的另一個表面本身Si)的達因值為20dyn/cm～28dyn/cm，從而達到消除邊緣凸起的目的。在第一種類型的結構膠紙的一實施例中，參見圖7，基材12可具有單層結構，單層結構的基材12的表面Si1作為上述基材12的另一個表面本身Si，此時基材12可為聚氟烯烴。

在第一種類型的結構膠紙的另一實施例中，參照圖8，基材12可具有N個子層，N大於等於2。基材12的靠近粘結劑層11(未示出)的子層121的一個表面粘貼於粘結劑層11上，基材12的遠離粘結劑層11且處於基材12的最外側的子層122的外表面Si2作為基材12的另一個表面Si，且基材12的遠離粘結劑層11且處於基材12的最外側的子層122的材料可為聚氟烯烴。基材12可具有多層的結構，只要保證基材12的遠離粘結劑層11且處於基材12的最外側的子層122的材料為聚氟烯烴即可，其餘子層的材料不受限制。參照圖8，基材12具有兩層結構，只要子層122的材料為聚氟烯烴即可，而子層121的材料不受限制。優選地，子層121的材料可為聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚醯亞胺(PI)或聚醯胺醯亞胺(PAI)。

聚氟烯烴表面的達因值可為20dyn/cm～28dyn/cm。優選地，聚氟烯烴具有對稱結構。所述聚氟烯烴可為聚四氟乙烯或聚偏氟乙烯。聚四氟乙烯或聚偏氟乙烯中的碳氟鍵是對稱的，因此極性鍵作用可相互抵消掉。同時由於氟原子的電負性強，捕獲電子能力強，因此，由於電子瞬間運動導致的正電中心與負電中心的不重疊，導致色散力小，從而表面張力小，表面能低。當使用聚氟烯烴的基材12的外表面與活性物質漿料接觸時，基材12的外表面與活性物質漿料的原子或分子之間的作用力小，摩擦係數低，很容易達到消除邊緣凸起的目的。

在第一種類型的結構膠紙中，粘結劑層11的材料可為丙烯酸酯類樹脂或聚氨酯。

在第一種類型的結構膠紙中，粘結劑層11中可含有發泡劑。當結構膠紙1受熱時，發泡劑發泡以使得結構膠紙1由寬度方向W的對向兩側緣向中間部分捲曲，有效地控制結構膠紙1的捲曲方向；而結構膠紙1的中間部分保持與被粘結對象2粘接不剝離，能保證有效的粘接面積，防止結構膠紙1在受熱過程中從被粘結對象2上脫落。所述發泡劑可為偶氮二甲醯胺(AC)發泡劑或4,4-氧代雙本磺醯肼(OBSH)發泡劑。所述發泡劑的顆粒直徑可小於30μm。當粘結劑層11中含有發泡劑時，要求粘結劑層11的厚度可大於所述發泡劑的顆粒直徑且小於70μm。基材12的厚度不受限制，優選可小於30μm。

在第一種類型的結構膠紙中，基材12可為矩形，方便後續極耳的焊接。

接下來說明根據本發明的第二種類型的結構膠紙1。參照圖6，結構膠紙1可包括粘結劑層11以及基材12。粘結劑層11用於粘貼在被粘結對象2上。基材12的一個表面粘貼於粘結劑層11上，基材12的另一個表面經過表面處理且該經過表面處理後的表面St作為結構膠紙1的與被粘結對象2相反的外表面S，基材12的經過表面處理後的表面St的達因值為20dyn/cm～28dyn/cm。

在第二種類型的結構膠紙中，對基材12的另一個表面的表面處理區域至少為基材12的所述另一個表面的整個周緣部分，以降低基材12周緣部分的表面能，達到後續消除邊緣凸起的目的。優選地，對基材12的另一個表面的表面處理區域為基材12的另一個表面的全部區域。

在第二種類型的結構膠紙中，可通過對基材12的所述另一個表面塗覆有機矽油得到基材12的經過表面處理後的表面St。由於有機矽油的分子鏈段柔順，分子間作用力小，矽氧鍵很容易發生旋轉。分子鏈段骨架上的氧原子通過分子間力和結構膠紙的外表面相結合，這樣具有低的表面能的有機矽油中的甲基等基團就在結構膠紙的外表面發生取向規整排列，這種有機矽油中的甲基等基團具有低電子吸引性，形成一個低表面能的界面，並能在-40℃～250℃的溫度範圍內保持其取向穩定，從而達到穩定的隔離效果。

在第二種類型的結構膠紙中，有機矽油可選自聚二甲基矽氧烷、環甲基矽氧烷、氨基矽氧烷、聚甲基苯基矽氧烷中的一種或幾種。有機矽油的塗覆 厚度可為0.2μm～1μm。有機矽油至少塗布在基材12的所述另一個表面的整個周緣部分，以降低基材12的表面能，達到後續消除邊緣凸起的目的。

在第二種類型的結構膠紙中，還可通過對基材12的所述另一個表面進行氟化處理得到基材12的經過表面處理後的表面St。氟化處理後的表面可接枝非極性官能團的氟基或者碳氟基，達到降低表面能的目的。氟化處理的區域至少為基材12的所述另一個表面的整個周緣部分，以降低基材12的表面能，達到後續消除邊緣凸起的目的。具體地，可利用含氟的等離子氣體對基材的所述另一個表面進行氟化處理得到所述經過表面處理後的表面。所述含氟的等離子氣體可為CF4的等離子氣體或CF4與CH4的混合等離子氣體。

在第二種類型的結構膠紙的一實施例中，參見圖9，基材12可具有單層結構，單層結構的基材12的另一個表面St1經過表面處理得到上述基材12的經過表面處理後的表面St。由於通過對單層結構的基材12的另一個表面St1塗覆有機矽油或進行氟化處理得到基材12的經過表面處理後的表面St，因此基材12本身的材料不受限制。優選地，基材12可為聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚醯亞胺(PI)或聚醯胺醯亞胺(PAI)。基材12還可為熱縮性材料。

在第二種類型的結構膠紙的另一實施例中，參照圖10，基材12還可具有N層結構，N大於等於2。基材12的靠近粘結劑層11(未示出)的子層121的一個表面粘貼於粘結劑層11上，基材12的遠離粘結劑層11且處於基材12的最外側的子層122的外表面St2經過表面處理得到基材12的經過表面處理後的表面St。由於通過對基材12的遠離粘結劑層11且處於基材12的最外側的子層122的外表面St2塗覆有機矽油或進行氟化處理得到基材12的經過表面處理後的表面St，因此基材12的遠離粘結劑層11且處於基材12的最外側的子層122的材料不受限制。優選地，基材12的遠離粘結劑層11且處於基材12的最外側的子層122的材料可為聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚醯亞胺(PI)或聚醯胺醯亞胺(PAI)。基材12的遠離粘結劑層11且處於基材12的最外側的子層122的材料還可為熱縮性材料。其餘子層121的材料也不受限制，優選可為聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚醯亞胺(PI)或聚醯胺醯亞胺(PAI)。

在基材12包含熱縮性材料的情況下，當結構膠紙1受熱時，熱縮性材 料收縮以使得結構膠紙1由寬度方向W的對向兩側緣向中間部分捲曲，有效地控制結構膠紙1的捲曲方向；而結構膠紙1的中間部分保持與被粘結對象2粘接不剝離，能保證有效的粘接面積，防止結構膠紙1在受熱過程中從被粘結對象2上脫落。所述熱縮性材料可為聚氯乙烯(PVC)熱縮膜、低分子量聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)熱縮膜或雙向拉伸聚烯烴(POF)熱縮膜。在基材12包含熱縮性材料的情況下，基材12的厚度可小於45μm。粘結劑層11的厚度不受限制，優選可小於10μm。

在第二種類型的結構膠紙中，粘結劑層11的材料可為丙烯酸酯類樹脂或聚氨酯。

在第二種類型的結構膠紙中，粘結劑層11中可含有發泡劑。所述發泡劑的顆粒直徑可小於30μm。當粘結劑層11中含有發泡劑時，要求粘結劑層11的厚度可大於所述發泡劑的顆粒直徑且小於70μm。基材12的厚度不受限制，優選可小於30μm。

在第二種類型的結構膠紙中，基材12可為矩形，方便後續極耳的焊接。