鋰離子電池和超級電容器表面的超疏水塗層及其製備方法與流程
2023-12-03 18:41:31 2
本發明涉及一種鋰離子電池和超級電容器表面的超疏水塗層的製備方法，所述的超疏水塗層可以塗覆到用於需要防水生鏽的鋰離子電池和超級電容器的表面。
背景技術：
：鋰離子電池具有能量密度大、工作電壓高、循環壽命長等優點，已經被廣泛用於行動電話、筆記本電腦、數碼產品等民用設備，以及無人機、航空航天、衛星等高科技領域。在製備鋰離子電池和超級電容器時，表面會或多或少殘存下水印，這不僅影響其美觀，當進一步與空氣接觸時可導致腐蝕單元形成鏽斑。另外，固體、液體和氣體吸附或可溼性現象是任何表面不可避免的，因此一般都需要額外的工作和時間來清理。在本發明中，應用不導電的超疏水塗層不僅能夠增強其美感，而且能夠防止氧化生鏽，延長使用壽命。美國專利2011/0177252公開了一種製備超疏水塗層的方法，所述塗層包括含有助粘劑基團和低表面能基團的矽氧烷。塗層被塗覆到油漆和塗有蠟的金屬表面。在所公開的方法中，其長期耐久性較差；美國專利2011/0159299公開了一種超疏水塗層，其中塗覆步驟包括等離子體表面處理。Linforf等人進一步公開了高達120°的接觸角，然而，所公開的超疏水層也需要等離子體表面處理。本發明所述的超疏水塗層製作步驟簡單，耐高溫穩定性好，防腐效果明顯。技術實現要素：為了提供換一種耐高溫穩定性好，防腐效果明顯超疏水塗層，本發明提供了一種鋰離子電池和超級電容器表面的超疏水塗層及其製備方法。為實現上述目的，本發明採用的技術方案為：一種鋰離子電池和超級電容器表面的超疏水塗層，其特徵在於：包括：疏水劑、粘結劑和穩定劑，各組分和按質量計百分比為：疏水劑：10%-40%；粘結劑；50%-80%；穩定劑：5%-10%，其中所述的粘結劑的固含量為30%-60%。根據所述的鋰離子電池和超級電容器表面的超疏水塗層，其中所述的疏水劑為十二烷基苯磺酸鈉。根據所述的鋰離子電池和超級電容器表面的超疏水塗層，其中所述的粘結劑為聚丙烯酸酯乳液。根據所述的鋰離子電池和超級電容器表面的超疏水塗層，其中所述的穩定劑為可溶性澱粉。上述超疏水塗層的製備方法，步驟如下所述。首先，加入穩定劑，在攪拌的同時，按組分配比緩慢加入疏水劑，攪拌0.5h-2h，然後按組分配比加入粘結劑，攪拌0.5h-1h，完成超疏水塗層的配製；噴塗到鋰離子電池或超級電容器表面，乾燥溫度為20℃-50℃。本發明具有以下有益的效果。由於避免了水印或水漬的出現，增強了產品的美觀性。另外，由於本發明中的超疏水塗層在高溫下都具有很好的穩定性，在高科技領域（如一些高溫環境）都可以；最重要的是，本發明的超疏水塗層具有很好的防腐性能。具體實施方式實施例超疏水塗層包括：疏水劑、粘結劑和穩定劑。包括以下按重量百分比計組成：疏水劑：10%-40%；粘結劑50%-80%；穩定劑：5%-10%。其中所述的粘結劑的固含量為30%-60%。本發明中使用的疏水劑為十二烷基苯磺酸鈉，粘結劑為聚丙烯酸酯乳液，穩定劑為可溶性澱粉。模擬發現：在低濃度時，十二烷基苯磺酸根離子難以在金屬（氧化鋁、氧化鐵）表面形成疏水結構，水分子直接與氧化鋁（氧化鐵）表面作用；隨著濃度逐漸提高，十二酸碳鏈與氧化鋁（氧化鐵）表面的夾角逐漸增大，直至形成單層飽和吸附狀態。所述超疏水塗層組合物是用於鋰離子電池和超級電容器的表面，可以很方便的塗覆到鋰離子電池和超級電容器的表面上。另外，該塗層是在室溫下進行塗覆的，並且在低溫下就可乾燥，耐高溫性能好。其主要製備步驟如下所述。首先，加入一定量的穩定劑，在攪拌的同時，緩慢加入疏水劑，緩慢攪拌0.5h-2h，然後加入粘結劑，攪拌0.5h-1h。完成超疏水塗層的配製。然後噴塗到鋰離子電池和超級電容器的表面。實施例一首先，加入100g的可溶性澱粉，在攪拌的同時，緩慢加入400g十二烷基苯磺酸鈉，緩慢攪拌1h，然後加入800g聚丙烯酸乳液，攪拌2h。完成超疏水塗層的配製。然後噴塗到18650型號鋰離子電池鋼殼的表面。將18650型號鋰離子電池鋼殼放置於鹽霧腐蝕試驗箱內，溫度控制在35±2℃。所使用濃度為5%的氯化鈉溶液進行噴霧，設置噴霧時間為8h。到時間後將鋰離子電池鋼殼取出，用40℃的清潔流動水清洗，去除鋼殼表面的鹽霧溶液的殘留物。並立即用吹風機吹乾。觀察其生鏽情況。實施例二首先，加入100g的可溶性澱粉，在攪拌的同時，緩慢加入300g十二烷基苯磺酸鈉，緩慢攪拌1h，然後加入600g聚丙烯酸乳液，攪拌1h。完成超疏水塗層的配製。然後噴塗到18650型號鋰離子電池鋼殼的表面。將18650型號鋰離子電池鋼殼放置於鹽霧腐蝕試驗箱內，溫度控制在35±2℃。所使用濃度為5%的氯化鈉溶液進行噴霧，設置噴霧時間為8h。到時間後將鋰離子電池鋼殼取出，用40℃的清潔流動水清洗，去除鋼殼表面的鹽霧溶液的殘留物。並立即用吹風機吹乾。觀察其生鏽情況。實施例三首先，加入50g的可溶性澱粉，在攪拌的同時，緩慢加入200g十二烷基苯磺酸鈉，緩慢攪拌1h，然後加入500g聚丙烯酸乳液，攪拌0.5h。完成超疏水塗層的配製。然後噴塗到18650型號鋰離子電池鋼殼的表面。將18650型號鋰離子電池鋼殼放置於鹽霧腐蝕試驗箱內，溫度控制在35±2℃。所使用濃度為5%的氯化鈉溶液進行噴霧，設置噴霧時間為8h。到時間後將鋰離子電池鋼殼取出，用40℃的清潔流動水清洗，去除鋼殼表面的鹽霧溶液的殘留物。並立即用吹風機吹乾。觀察其生鏽情況。實施例四首先，加入50g的可溶性澱粉，在攪拌的同時，緩慢加入100g十二烷基苯磺酸鈉，緩慢攪拌1h，然後加入800g聚丙烯酸乳液，攪拌0.5h。完成超疏水塗層的配製。然後噴塗到18650型號鋰離子電池鋼殼的表面。將18650型號鋰離子電池鋼殼放置於鹽霧腐蝕試驗箱內，溫度控制在35±2℃。所使用濃度為5%的氯化鈉溶液進行噴霧，設置噴霧時間為8h。到時間後將鋰離子電池鋼殼取出用40℃的清潔流動水清洗，去除鋼殼表面的鹽霧溶液的殘留物。並立即用吹風機吹乾。觀察其生鏽情況。對比試驗將未噴塗超疏水塗層的18650型號鋰離子電池鋼殼直接放置於鹽霧腐蝕試驗箱內，溫度控制在35±2℃。所使用濃度為5%的氯化鈉溶液進行噴霧，設置噴霧時間為8h。到時間後將鋰離子電池鋼殼取出用40℃的清潔流動水清洗，去除鋼殼表面的鹽霧溶液的殘留物。並立即用吹風機吹乾。觀察其生鏽情況。通過觀察對比試驗和實施例中1-4中的18650型號鋰離子電池鋼殼的生鏽情況，依據GB/T6461-2002計算鋼殼覆蓋層對鋼殼的保護等級。保護評級和外觀評級如下表所示。評級對比試驗實施例一實施例二實施例三實施例四保護評級（Rp）56676缺陷面積（%）2.00.590.620.350.96綜上實驗可得出結果：本超疏水塗層具有較好的保護性能，不僅可以有效的提升電池鋼殼的外觀美觀度，而且可有效降低電池鋼殼鏽蝕程度。實施例3組合物的保護性能最佳。超疏水塗層組合物可以很方便的塗覆到鋰離子電池和超級電容器的表面上。另外該塗層是在室溫下進行塗覆的，並且在低溫下就可乾燥，耐高溫性能好。以上所述的實施例對本發明的技術方案進行了詳細說明，應理解的是以上所述僅為本發明的具體實施例，並不用於限制本發明，凡在本發明的原則範圍內所做的任何修改和改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。當前第1頁1 2 3