胶带及其制备方法、锂离子电池及其制备方法

技术领域

本发明属电池领域，具体涉及一种胶带及其制备方法、锂离子电池及其制备方法。

背景技术

目前的埋极耳电池内部，与负极耳正对的正极片一般都需要贴用于防止析锂的PET/PI胶带(防析锂胶带)以防止电池在使用过程中正极活性物质中的锂在负极耳保护胶带的表面形成析锂异常。也有在与负极耳紧挨的隔膜表面贴胶带的方法，也可以防止正极活性物质的锂穿过隔膜在负极耳保护胶带表面析锂。目前胶带的厚度一般≥10um，防析锂需要贴2条，占用的电池厚度≥20um。

此外，CN111554982B公开了使用热熔胶代替PET/PI胶带的方案，热熔胶熔化后进入隔膜的微孔，将隔膜微孔堵塞，也达到方式锂离子穿过隔膜造成析锂的问题。但是热熔胶内聚力大，加热后流动性差，对紧挨热熔胶的隔膜微孔堵塞较好，而远离热熔胶的微孔则不容易被堵塞；同时热熔胶加热进入隔膜的微孔将微孔堵塞，降温冷却后体积收缩，热熔胶与隔膜微孔的交界面会有一定程度的空隙，导致堵塞效果变差。造成的结果是：充电时会有轻微的析锂，电池在充放电循环测试1200次后开始，析锂情况会加剧，且导致厚度显著变厚，影响电池的安全性能。现有技术中也有用刷乙基硅油绝缘涂层来替代防析锂胶带的方案，涂层较薄≤5um，两层涂层占用厚度≤10um，这样可以提高电池能量密度。但是此种方案由于实施机构较为复杂，实施难度较大而较少采用。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的缺点，提供一种胶带及其制备方法、锂离子电池及其制备方法。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种胶带，包括离型膜、设置在所述的离型膜上的压敏胶以及设置在所述的压敏胶内的陶瓷颗粒；所述的陶瓷颗粒在压敏胶中的质量占比为2％-15％。

所述的压敏胶为亚克力胶、硅胶、或者橡胶中的一种；所述的陶瓷颗粒为氧化铝、或者氧化锆中的一种。

所述的陶瓷在压敏胶中的质量占比为5％-10％；优选为5％。

所述的陶瓷颗粒的粒径范围为1nm-10um。

本发明还包括一种所述的胶带的制备方法，包括下述步骤:1)压敏胶加入陶瓷颗粒搅拌均匀得到混合胶液；2)将混合胶液涂覆在离型膜上；3)之后对离型膜上混合胶液进行加热烘干；4)之后进行分切收卷。

步骤2)在混合胶液涂覆前加入增稠剂；所述的增稠剂为PTF丙烯酸胶水增稠剂；调节混合胶液的黏度为3000-7000cp；保障混合胶液不会从离型膜的圆孔漏出。

增稠剂的加入量为压敏胶的0.1％-0.8％；优选为0.5％。

本发明还包括一种锂离子电池，包括正极片、负极片、设置在所述的负极片和正极片之间的隔膜以及所述的胶带；所述的负极片包括负极集流体、设置在所述的负极集流体两侧的负极涂层、设置在所述的负极集流体上的负极耳以及设置在负极耳与隔膜之间的负极保护胶带。

所述的胶带设置在正极片与隔膜之间；或者所述的胶带设置在负极保护胶带与隔膜之间。

本发明还包括一种所述的锂离子电池的制备方法，具体包括下述步骤：吸盘压在压敏胶表面同时抽真空，同时在胶带另一面用压缩空气对离型膜进行吹气，将胶带移至移料机构；将压敏胶从离型纸表面吸起，之后移送至锂离子电池的待贴部位；之后吸盘吹气，将压敏胶吹离吸盘表面压在电池的待贴部位；之后将正极片、负极片、隔膜组装后得到锂离子电池。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明的胶带由于压敏胶流动性远高于热熔胶，所以升温加压时可以充分地流动占据隔膜的全部微孔；压敏胶流动地同时携带陶瓷颗粒将隔膜的微孔堵塞。冷却后陶瓷颗粒几乎没有变化，所以堵塞的微孔不会再有间隙出现，充放电多次使用也不会有析锂问题。经过试验验证，使用本发明胶带的电池经过1200次充放电循环，拆解电池负极耳区域仍没有明显析锂现象。

附图说明

图1为本发明实施例中胶带的不同应用位置示意图；

图2为本发明实施例胶带的示意图；

图3为本发明实施例以及对比例的循环厚度对比图；

图4为本发明实施例循环测试1200次后电池拆解对比图；

图5为本发明现有技术中防析锂胶带的应用位置示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和最佳实施例对本发明作进一步的详细说明。

图2示出一种胶带700，包括离型膜703、设置在所述的离型膜上的压敏胶702以及设置在所述的压敏胶内的陶瓷颗粒701；所述的陶瓷颗粒与压敏胶的质量占比为2-15％，具体的，所述的陶瓷颗粒在压敏胶内的质量占比可以为2％、3％、5％、10％、或者15％，添加的陶瓷颗粒含量超过15％后，胶挤出过程中会出陶瓷沉淀现象且会影响胶带的粘结力。将陶瓷含量控制在15％以内，尤其是小于10％，可以有效保证陶瓷进入胶水中，防止沉淀现象；添加的陶瓷颗粒含量超过2％时，陶瓷颗粒过少不足以堵塞隔膜的微孔。因此，本申请中以5％作为优选实施例进行示例性说明。所述的陶瓷颗粒的粒径为1nm-10um。

实施例1

所述的胶带采用下述方式制备：以压敏胶为亚克力胶(也可以为硅胶、或者橡胶)为例进行说明，按亚克力胶重量的5％加入氧化铝(也可以为氧化锆，以氧化铝作为优选例进行说明)，并搅拌均匀得到混合胶液。之后按亚克力胶重量的0.1％-0.8％(可以为0.1％、0.5％、0.8％，本申请中以0.5％作为优选例进行示例性说明)加入PTF丙烯酸胶水增稠剂(市购产品，增稠剂可以为其他任意种类，能够满足其增稠效果即可)，搅拌均匀以增加混合胶液的黏度至3000-7000cp，保障混合胶液不会从离型膜的圆孔漏出。

之后将混合胶液涂覆在离型膜上(离型膜表面有圆孔，圆孔直径≤0.3mm)，由于混合胶液黏度大，所有不会从圆孔漏出)。之后对离型膜上混合胶液进行60±20℃加热烘干。之后进行分切收卷。

制备的胶带参数：外观：乳白色；厚度：12±2um；宽度：目标宽度±0.3mm；胶带内聚力：剪切测试结果表明，相对于防析锂胶带，(本申请中以PET基材亚克力胶胶带为例，包括PET基材以及设置在所述的PET基材上的亚克力胶)提高了22％-35％左右。胶带粘接强度为：90±40gf/cm。

将所述的胶带应用于锂离子电池中，具体如1示出，所述的锂离子电池包括正极片100、负极片200以及隔膜300；所述的正极片100包括正极集流体102以及设置在所述的正极集流体101两侧的正极涂层101；所述的负极片包括负极集流体202、设置在所述的负极集流体202两侧的负极涂层201、设置在所述的负极负极集流体202上的负极耳400以及设置在负极耳400与隔膜300之间的负极保护胶带500；

现有技术中的防析锂胶带600通常设置在正极片100与隔膜300之间(图5示出)，其能够起到防析锂的作用，但是会增加厚度；

而本申请的所述的胶带700的位置可以设置在正极片100与隔膜300之间，具体的可以为贴附在正极片100与隔膜300之间的正极片100表面(图1中a)，或者贴附在正极片100与隔膜300之间的隔膜300表面(图1中b)；

或者所述的胶带700设置在负极保护胶带500与隔膜300之间，具体的可以为贴附在负极保护胶带500与隔膜300之间负极保护胶带500表面(图1中d)或者贴附在负极保护胶带500与隔膜300之间的隔膜300表面(图1中c)；

图1中a的位置为最优实施例，原因为：1.胶带从紧挨正极片位置进入隔膜的微孔，微孔堵塞效果最好；2.粘贴位置与现有设备粘贴位置一致，设备改动小；

锂离子电池的制备方法，具体包括下述步骤：吸盘压在压敏胶表面同时抽真空，同时在胶带另一面用压缩空气对离型膜进行吹气，将胶带移至移料机构；将压敏胶从离型纸表面吸起，之后移送至电池的待贴部位；之后吸盘吹气，将压敏胶吹离吸盘表面压在电池的待贴部位；之后将正极片、负极片、隔膜组装后得到锂离子电池。

对比例1

对比例1与实施例1的区别进在于，使用热熔胶替换本申请中胶带；即将热熔胶设置在正极片100与隔膜300之间；之后将正极片、负极片、隔膜组装后得到锂离子电池。

将实施例1以及对比例1的锂离子电池经过1200次充放电循环，，实施例1拆解电池负极耳区域仍没有明显析锂现象(图4中b)，而对比例1制备得到的则出现析锂现象(图4中a)；所述的热熔胶为市购产品，主要成分为苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SIS)、氢化石油树脂、增塑剂等。外观为半透明，熔融温度为130-160摄氏度，相对密度0.96-0.97g/ml(相对于水)，易溶于甲苯等低极性溶剂，不溶于水。

实施例2

实施例2与实施例1的不同在于，实验了不同陶瓷颗粒含量0％、0.5％、1％、2％，3％，6％、10％以及热熔胶得到的胶带制备锂离子电池对循环性能的影响；陶瓷颗粒含量为2％，3％，6％、10％胶带的电池，厚度基本一致，循环1200次后，循环厚度比对比例1薄约90um。陶瓷颗粒比例为0％，0.5％，1％胶带的电池，循环厚度变化趋势和对比例1基本一致(如下表1和图3)。

表1

由于压敏胶流动性远高于热熔胶，所以升温加压时可以充分地流动占据隔膜的全部微孔；压敏胶流动地同时携带氧化铝等陶瓷颗粒将微孔堵塞。冷却后陶瓷颗粒几乎没有变化，所以堵塞的微孔不会再有间隙出现，充放电多次使用也不会有析锂问题。经过试验验证，使用本发明胶带的电池经过1200次充放电循环，拆解电池负极耳区域仍没有明显析锂现象。

而使用对比例1的锂离子电池，循环800次内没有显著差异，循环900次后厚度逐渐偏厚，循环1200后厚度比本发明的厚度厚约90um，拆解发现明显析锂现象。有析锂现象的电池是有安全隐患的。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。