一種用於動力電池封裝的丙烯酸酯膠的製作方法

2024-03-08 16:53:15

本發明涉及丙烯酸酯結構膠領域，具體涉及一種用於動力電池封裝的丙烯酸酯膠。

背景技術：

動力電池是為電動汽車、電動列車、電動自行車、高爾夫球車等提供動力的電源，由於其需要提供的電能較大，因此，動力電池不僅需要有較高的能量和功率，還需要具有較高的能量密度和安全可靠性。

目前的動力電池大多採用丙烯酸酯膠對電池正負極之間銅線與鋁排的粘接及灌封，由於動力電池通常體積較大，需要灌封的深度較深，單次用膠量較多，由於電動汽車、電動列車、電動自行車、高爾夫球車在行駛過程中均會發生振動，且使用環境的溫度、溼度等變化較大。

但是，現有的丙烯酸酯膠在使用時會放出大量的熱量，導致膠層表面出現大量的氣孔、體積發生膨脹，封裝後的電池內部存在大量氣孔和波紋，使用過程中當車輛發生振動、環境溫度發生變化時，均會導致電池內部結構發生變化，使得電池的安全可靠性降低，使用時比較危險。

技術實現要素：

針對現有技術中存在的缺陷，本發明的目的在於提供一種用於動力電池封裝的丙烯酸酯膠，使用時放熱量較低，封裝成型後的膠內部結構比較均勻，沒有氣孔和波紋，能夠提高電池的安全可靠性。

為達到以上目的，本發明採取的技術方案是：

一種用於動力電池封裝的丙烯酸酯膠，

所述丙烯酸酯膠包括1份氧化劑和0.5～3份還原劑；

所述氧化劑包括40～60份甲基丙烯酸四氫呋喃酯、5～10份甲基丙烯酸甲酯、5～10份氯磺化聚乙烯、1～5份甲基丙烯酸三羥甲基丙烯酸酯、0.5～3份穩定劑、5～8份異丙苯過氧化氫、2～4份氣相白炭黑；

所述還原劑包括40～60份甲基丙烯酸四氫呋喃酯、5～10份甲基丙烯酸甲酯、5～10份SBS、1～4份硫脲、0.5～3份N,N－二羥乙基對甲苯胺、1～6份甲基丙烯酸、0.5～2份穩定劑、2～4份氣相白炭黑和1～3份消泡劑。

在上述技術方案的基礎上，所述丙烯酸酯膠包括1份氧化劑和1～2份還原劑；

所述氧化劑包括45～55份甲基丙烯酸四氫呋喃酯、7～8份甲基丙烯酸甲酯、7～9份氯磺化聚乙烯、2～4份甲基丙烯酸三羥甲基丙烯酸酯、1～2份穩定劑、6～7份異丙苯過氧化氫、3～4份氣相白炭黑；

所述還原劑包括45～55份甲基丙烯酸四氫呋喃酯、6～9份甲基丙烯酸甲酯、6～9份SBS、2～3份硫脲、1～2份N,N－二羥乙基對甲苯胺、3～5份甲基丙烯酸、1～1.5份穩定劑、2.5～3.5份氣相白炭黑和1.5～2份消泡劑。

在上述技術方案的基礎上，所述丙烯酸酯膠包括1份氧化劑和1份還原劑；

所述氧化劑包括60份甲基丙烯酸四氫呋喃酯、10份甲基丙烯酸甲酯、10份氯磺化聚乙烯、5份甲基丙烯酸三羥甲基丙烯酸酯、3份穩定劑、8份異丙苯過氧化氫和4份氣相白炭黑；

所述還原劑組分包括60份甲基丙烯酸四氫呋喃酯、10份甲基丙烯酸甲酯、10份SBS、4份硫脲，3份N,N-二羥乙基對甲苯胺、6份甲基丙烯酸、2份穩定劑、4份氣相白炭黑和1份消泡劑。

在上述技術方案的基礎上，所述穩定劑是氫醌、萘醌、2,6-二叔丁基對(二甲氨甲基)苯酚、EDTA四鈉鹽中的至少一種。

在上述技術方案的基礎上，所述硫脲是四甲基硫脲、乙撐硫脲中的至少一種。

在上述技術方案的基礎上，所述消泡劑為聚二甲基矽氧烷、聚氧丙烯甘油醚中的至少一種。

與現有技術相比，本發明的優點在於：

(1)本發明中的一種用於動力電池封裝的丙烯酸酯膠，氧化劑中包括甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸三羥甲基丙烯酸酯和異丙苯過氧化氫，能夠預先進行一部分氧化還原反應，即預反應或引發反應，以釋放部分熱量，將氧化劑中的其他組分加熱，不僅便於將其他組分如穩定劑和氣相白炭黑等混合均勻，形成均一的氧化體系，且能夠形成活性較高的氧化體系，然後再與還原劑反應，能夠避免反應過快造成大量集中放熱，能夠將反應中的溫度控制在80℃以下，避免聚熱導致危險，也能夠防止溫度過高導致丙烯酸酯膠在使用時由於熱漲溢出，且防止丙烯酸酯膠內產生氣泡和冷卻後體積變化過大，固化時間小於10min，固化後體積變化小於1％，能夠用於電池封裝，封裝成型後的膠內部結構比較均勻，沒有氣孔和波紋。

(2)本發明中的一種用於動力電池封裝的丙烯酸酯膠，能夠形成良好的粘合體系，各添加劑如穩定劑、氯化聚乙烯等能夠均勻分散在氧化還原反應形成的高分子交聯體系中，膠的粘度小於5000CPS，剪切強度大於10MPa。

具體實施方式

以下結合實施例對本發明作進一步詳細說明。

本發明實施例提供一種用於動力電池封裝的丙烯酸酯膠，所述丙烯酸酯膠包括1份氧化劑和0.5～3份還原劑。

氧化劑包括40～60份甲基丙烯酸四氫呋喃酯、5～10份甲基丙烯酸甲酯、5～10份氯磺化聚乙烯、1～5份甲基丙烯酸三羥甲基丙烯酸酯、0.5～3份穩定劑、5～8份異丙苯過氧化氫、2～4份氣相白炭黑。

還原劑包括40～60份甲基丙烯酸四氫呋喃酯、5～10份甲基丙烯酸甲酯、5～10份SBS(Styrene Butadiene Styrene，苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物)、1～4份硫脲、0.5～3份N,N－二羥乙基對甲苯胺、1～6份甲基丙烯酸、0.5～2份穩定劑、2～4份氣相白炭黑和1～3份消泡劑。

本發明的氧化劑中包括甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸三羥甲基丙烯酸酯和異丙苯過氧化氫，能夠預先進行一部分氧化還原反應，即預反應或引發反應，以釋放部分熱量，將氧化劑中的其他組分加熱，不僅便於將其他組分如穩定劑和氣相白炭黑等混合均勻，形成均一的氧化體系，且能夠形成活性較高的氧化體系，然後再與還原劑反應，能夠避免反應過快造成大量集中放熱，能夠將反應中的溫度控制在80℃以下，避免聚熱導致危險，也能夠防止溫度過高導致丙烯酸酯膠在使用時由於熱漲溢出，且防止丙烯酸酯膠內產生氣泡和冷卻後體積變化過大，本實施例中，固化時間小於10min，固化後體積變化小於1％。

且在該條件下能夠形成良好的粘合體系，各添加劑如穩定劑、氯化聚乙烯等能夠均勻分散在氧化還原反應形成的高分子交聯體系中，得到性能較好的粘合劑。

本發明中的丙烯酸酯膠的配比根據實際需要在上述範圍內選擇，本實施例中，其配比還可以為：丙烯酸酯膠包括1份氧化劑和1～2份還原劑，氧化劑包括45～55份甲基丙烯酸四氫呋喃酯、7～8份甲基丙烯酸甲酯、7～9份氯磺化聚乙烯、2～4份甲基丙烯酸三羥甲基丙烯酸酯、1～2份穩定劑、6～7份異丙苯過氧化氫、3～4份氣相白炭黑；還原劑包括45～55份甲基丙烯酸四氫呋喃酯、6～9份甲基丙烯酸甲酯、6～9份SBS、2～3份硫脲、1～2份N,N－二羥乙基對甲苯胺、3～5份甲基丙烯酸、1～1.5份穩定劑、2.5～3.5份氣相白炭黑和1.5～2份消泡劑。

本發明的最佳配比為：丙烯酸酯膠包括1份氧化劑和1份還原劑，氧化劑包括60份甲基丙烯酸四氫呋喃酯、10份甲基丙烯酸甲酯、10份氯磺化聚乙烯、5份甲基丙烯酸三羥甲基丙烯酸酯、3份穩定劑、8份異丙苯過氧化氫和4份氣相白炭黑；還原劑組分包括60份甲基丙烯酸四氫呋喃酯、10份甲基丙烯酸甲酯、10份SBS、4份硫脲，3份N,N-二羥乙基對甲苯胺、6份甲基丙烯酸、2份穩定劑、4份氣相白炭黑和1份消泡劑。

穩定劑是氫醌、萘醌、2,6-二叔丁基對(二甲氨甲基)苯酚、EDTA四鈉鹽中的至少一種，硫脲是四甲基硫脲、乙撐硫脲中的至少一種，消泡劑為聚二甲基矽氧烷、聚氧丙烯甘油醚中的至少一種。

其中，穩定劑、硫脲和消泡劑在上述範圍內的具體選用和配比對丙烯酸酯膠的最終產物沒有實質性影響，因此，未對其具體的配比進行嚴格限定。

下面，通過7個實施例對本發明進行詳細說明。

實施例1

將80g甲基丙烯酸四氫呋喃酯、10g甲基丙烯酸甲酯、10g氯磺化聚乙烯、2g甲基丙烯酸三羥甲基丙烯酸酯、1g穩定劑、10g異丙苯過氧化氫和4g氣相白炭黑混合均勻，得到氧化劑。

將80g甲基丙烯酸四氫呋喃酯、10g甲基丙烯酸甲酯、10gSBS、2g硫脲、1gN,N－二羥乙基對甲苯胺、2g甲基丙烯酸、1g穩定劑、4g氣相白炭黑和2g消泡劑混合均勻，得到還原劑。

將20ml氧化劑與10ml還原劑混合，得到丙烯酸酯膠。

本實施例中，穩定劑選用質量比為1:2:5:7的氫醌、萘醌、2,6-二叔丁基對(二甲氨甲基)苯酚、EDTA四鈉鹽中的混合物，硫脲選用四甲基硫脲，消泡劑選用質量比為1:1的聚二甲基矽氧烷、聚氧丙烯甘油醚的混合物。

在常溫(20～25℃，本實施例為24℃)試驗過程中，以銅片或鋁合金片作為試片，測得丙烯酸酯膠的粘度為4500CPS，混合過程中沒有產生氣泡，且放熱峰值為75℃，灌注時間為4min，灌注量為30ml，固化時間(快速平穩)為8min，且固化後體積變化為0.2ml，小於1％，剪切強度為10.4MPa。

實施例2

將150g甲基丙烯酸四氫呋喃酯、18g甲基丙烯酸甲酯、21g氯磺化聚乙烯、10g甲基丙烯酸三羥甲基丙烯酸酯、6g穩定劑、20g異丙苯過氧化氫和9g氣相白炭黑混合均勻，得到氧化劑。

將150g甲基丙烯酸四氫呋喃酯、20g甲基丙烯酸甲酯、19gSBS、8g硫脲、3gN,N－二羥乙基對甲苯胺、9g甲基丙烯酸、3.5g穩定劑、9g氣相白炭黑和5g消泡劑混合均勻，得到還原劑。

將100ml氧化劑與50ml還原劑混合，得到丙烯酸酯膠。

本實施例中，穩定劑選用質量比為1:3是氫醌與2,6-二叔丁基對(二甲氨甲基)苯酚的混合物，硫脲選用質量比為1:2的四甲基硫脲與乙撐硫脲的混合物，消泡劑選用聚二甲基矽氧烷。

在常溫(20～25℃，本實施例為23℃)試驗過程中，以銅片或鋁合金片作為試片，測得丙烯酸酯膠的粘度為4700CPS，混合過程中沒有產生氣泡，且放熱峰值為80℃，灌注時間為5min，灌注量為30ml，固化時間(快速平穩)為9min，且固化後體積變化為0.25ml，小於1％，剪切強度為10.0MPa。

實施例3

將60g甲基丙烯酸四氫呋喃酯、10g甲基丙烯酸甲酯、10g氯磺化聚乙烯、5g甲基丙烯酸三羥甲基丙烯酸酯、3g穩定劑、8g異丙苯過氧化氫和4g氣相白炭黑混合均勻，得到氧化劑。

將60g甲基丙烯酸四氫呋喃酯、10g甲基丙烯酸甲酯、10gSBS、4g硫脲、3gN,N－二羥乙基對甲苯胺、6g甲基丙烯酸、2g穩定劑、4g氣相白炭黑和1g消泡劑混合均勻，得到還原劑。

將10ml氧化劑與30ml還原劑混合，得到丙烯酸酯膠。

本實施例中，穩定劑選用質量比為1:6的氫醌和萘醌的混合物，硫脲選用乙撐硫脲，消泡劑選用聚氧丙烯甘油醚。

在常溫(20～25℃，本實施例為23℃)試驗過程中，以銅片或鋁合金片作為試片，測得丙烯酸酯膠的粘度為4600CPS，混合過程中沒有產生氣泡，且放熱峰值為75℃，灌注時間為4.5min，灌注量為30ml，固化時間(快速平穩)為9min，且固化後體積變化為0.15ml，小於1％，剪切強度為10.4MPa。

實施例4

將90g甲基丙烯酸四氫呋喃酯、15g甲基丙烯酸甲酯、15g氯磺化聚乙烯、4g甲基丙烯酸三羥甲基丙烯酸酯、2g穩定劑、12g異丙苯過氧化氫和6g氣相白炭黑混合均勻，得到氧化劑。

將90g甲基丙烯酸四氫呋喃酯、12g甲基丙烯酸甲酯、12gSBS、4g硫脲、2gN,N－二羥乙基對甲苯胺、6g甲基丙烯酸、2g穩定劑、5g氣相白炭黑和3g消泡劑混合均勻，得到還原劑。

將20ml氧化劑與20ml還原劑混合，得到丙烯酸酯膠。

本實施例中，穩定劑選用質量比為1:3:9的萘醌、2,6-二叔丁基對(二甲氨甲基)苯酚和EDTA四鈉鹽的混合物，硫脲選用質量比為3:2的四甲基硫脲與乙撐硫脲的混合物，消泡劑選用質量比為3:4的聚二甲基矽氧烷與聚氧丙烯甘油醚的混合物。

在常溫(20～25℃，本實施例為20℃)試驗過程中，以銅片或鋁合金片作為試片，測得丙烯酸酯膠的粘度為4900CPS，混合過程中沒有產生氣泡，且放熱峰值為80℃，灌注時間為5min，灌注量為30ml，固化時間(快速平穩)為8.5min，且固化後體積變化為0.23ml，小於1％，剪切強度為10.2MPa。

實施例5

將55g甲基丙烯酸四氫呋喃酯、8g甲基丙烯酸甲酯、9g氯磺化聚乙烯、4g甲基丙烯酸三羥甲基丙烯酸酯、2g穩定劑、7g異丙苯過氧化氫和4g氣相白炭黑混合均勻，得到氧化劑。

將55g甲基丙烯酸四氫呋喃酯、9g甲基丙烯酸甲酯、9gSBS、3g硫脲、2gN,N－二羥乙基對甲苯胺、5g甲基丙烯酸、1.5g穩定劑、3.5g氣相白炭黑和2g消泡劑混合均勻，得到還原劑。

將10ml氧化劑與20ml還原劑混合，得到丙烯酸酯膠。

本實施例中，穩定劑選用2,6-二叔丁基對(二甲氨甲基)苯酚，硫脲選用四甲基硫脲，消泡劑選用聚氧丙烯甘油醚。

在常溫(20～25℃，本實施例為25℃)試驗過程中，以銅片或鋁合金片作為試片，測得丙烯酸酯膠的粘度為4950CPS，混合過程中沒有產生氣泡，且放熱峰值為78℃，灌注時間為5min，灌注量為30ml，固化時間(快速平穩)為8min，且固化後體積變化為0.27ml，小於1％，剪切強度為10.3MPa。

實施例6

本實施例中，除了穩定劑選用EDTA四鈉鹽，消泡劑選用聚氧丙烯甘油醚外，其他條件和試驗結果均與實施例1相同。

實施例7

本實施例中，除了穩定劑選用質量比為1:1的氫醌和萘醌外，其他條件和試驗結果均與實施例1相同。

本發明不局限於上述實施方式，對於本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也視為本發明的保護範圍之內。本說明書中未作詳細描述的內容屬於本領域專業技術人員公知的現有技術。