一种高绝缘阻值电芯贴膜及其制备方法与流程

本发明属于电芯绝缘贴膜，尤其属于一种高绝缘阻值电芯贴膜及其制备方法。

背景技术：

1、新能源动力锂电池、储能锂电池领域多采用铝壳电芯作为基础储能单元，电芯外壳与模组壳体、相邻电芯之间的绝缘防护是规避短路风险、提升电池系统运行安全性的核心环节。电芯绝缘贴膜因贴装效率高、防护一致性好，是当前主流的电芯绝缘防护方案，随着动力电池能量密度、充放电功率要求持续提升，行业对电芯贴膜的绝缘稳定性、耐高低温高湿性能、功能适配性的要求不断提高。

2、当前主流的一类电芯绝缘贴膜为pet单面压敏胶膜，仅依靠双向拉伸pet基膜本身的绝缘性能实现防护，制备工艺简单、原料成本低，广泛应用于低功率消费类电池的绝缘防护。但该类贴膜绝缘阻值上限较低，高温高湿环境下pet水解会导致绝缘性能快速衰减，且为满足绝缘要求需增加基膜厚度，挤占电池系统的能量密度空间，无法适配高功率动力电芯的使用需求。

3、另一类现有技术为环氧树脂涂覆改性pet绝缘贴膜，通过在pet基膜表面涂覆环氧树脂涂层提升绝缘性能，相比纯pet胶膜的绝缘性能有明显提升，已逐步应用于部分动力电芯的防护。但该类贴膜多采用常规单段固化工艺，酸酐固化体系未添加匹配的促进剂，环氧树脂交联度不足90%，绝缘性能稳定性差；若添加纳米填料提升绝缘性能则易出现粉体团聚、界面结合力弱的问题，导致介电损耗升高、热稳定性下降，且现有方案多仅具备单一绝缘功能，无法适配需阻燃、导热的特殊应用场景。

4、上述缺陷导致现有电芯贴膜难以满足当前高安全性、高适配性的电芯防护需求，行业亟需针对性的解决方案填补现有技术空白。

技术实现思路

1、针对现有电芯绝缘贴膜交联度低、绝缘稳定性差、纳米填料易团聚、功能适配性弱的不足，本发明提供了一种高绝缘阻值电芯贴膜及其制备方法。

2、为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

3、一种高绝缘阻值电芯贴膜，包括依次层叠设置的贴合定位层、支撑基膜层、复合绝缘层及表面防护层；所述贴合定位层采用丙烯酸酯改性有机硅压敏胶制备得到，用于贴合固定于电芯外壳表面，所述支撑基膜层采用双向拉伸聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜作为基材，所述复合绝缘层为经表面改性的纳米氧化铝掺杂、甲基六氢苯酐固化、添加dmp-30促进剂的双酚a型环氧树脂交联固化形成的绝缘阻隔层，所述表面防护层采用氟改性丙烯酸树脂制备得到，用于提升贴膜的耐刮擦和耐候性能。

4、进一步的，所述贴合定位层的厚度为8μm~15μm，所述支撑基膜层的厚度为25μm~50μm，所述复合绝缘层的厚度为10μm~20μm，所述表面防护层的厚度为3μm~8μm，电芯贴膜整体总厚度为46μm~93μm，适配不同规格电芯的贴装厚度需求。

5、进一步的，所述复合绝缘层的制备原料按重量份数计包括双酚a型环氧树脂60份~75份、固化剂甲基六氢苯酐20份~30份、固化促进剂dmp-30 0.3份~1份、改性纳米氧化铝粉体4份~12份、硅烷偶联剂kh550 0.5份~2份、流平剂byk333 0.2份~1份；所述改性纳米氧化铝粉体的粒径为20nm~80nm，预先经硅烷偶联剂kh550表面接枝改性处理，粉体表面接枝的环氧活性基团参与环氧树脂的固化交联反应，实现纳米氧化铝在环氧树脂交联网络内的均匀分散及界面结合，无粉体团聚现象。

6、进一步的，所述复合绝缘层的制备原料还包括5份~10份磷氮系膨胀型阻燃剂或3份~8份氮化硼纳米片导热填料，对应赋予电芯贴膜阻燃性能或低热阻导热性能，拓展不同应用场景的适配性。

7、进一步的，所述复合绝缘层经分段固化后交联度不低于95%，1khz测试条件下介电常数为3.2~3.8、介电损耗低于0.008，热分解温度不低于380℃；所述电芯贴膜常态下体积电阻率不低于1016ω·cm，击穿电压不低于25kv/mm，贴合于动力铝壳电芯表面后25℃常温环境下绝缘阻值不低于1012ω，85℃、85%相对湿度的高温高湿环境下放置1000h后绝缘阻值仍不低于1010ω。

8、进一步的，包括如下步骤：

9、s1、基膜预处理：选取双向拉伸聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜作为支撑基膜，对支撑基膜的上下两个表面分别进行电晕处理，控制电晕处理功率为1.2kw~2.0kw，处理完成后支撑基膜两个表面的达因值均不低于42达因，提升基膜表面与上下涂层的结合力；

10、s2、贴合定位层制备：在支撑基膜的下表面均匀涂覆丙烯酸酯改性有机硅压敏胶，涂覆完成后将支撑基膜送入温度为80℃~110℃的阶梯烘箱内烘干1min~3min，压敏胶固化形成贴合定位层，之后在贴合定位层的外表面覆盖一层离型pe膜进行防护，收卷备用；

11、s3、复合绝缘层制备：按照预设重量份数称取复合绝缘层的各制备原料，将所有原料投入搅拌釜内800r/min~1200r/min转速搅拌20min~30min，混合均匀后将混合物料送入真空脱泡罐内真空脱泡5min~10min，得到绝缘层涂覆液，将绝缘层涂覆液均匀涂覆在支撑基膜的上表面，涂覆完成后先将支撑基膜送入80℃的烘箱内保温2h预固化，再升温至150℃的烘箱内保温3h完全固化，使环氧树脂充分交联形成复合绝缘层；

12、s4、表面防护层制备：在复合绝缘层的上表面均匀涂覆氟改性丙烯酸树脂涂覆液，涂覆完成后将支撑基膜送入温度为100℃~130℃的烘箱内烘干2min~4min，树脂固化形成表面防护层，得到电芯贴膜半成品；

13、s5、后处理：将得到的电芯贴膜半成品按照预设的电芯贴装尺寸进行分切，分切完成后经过外观检验、性能抽检合格后包装，得到成品高绝缘阻值电芯贴膜。

14、进一步的，所述贴合定位层、复合绝缘层以及表面防护层均采用微凹版涂覆工艺进行涂覆作业，涂覆过程中控制走膜速度为10m/min~25m/min，涂覆厚度的精度控制在±0.5μm以内，使各涂层厚度均匀性符合要求。

15、进一步的，所述步骤s3中真空脱泡的真空度控制为-0.08mpa~-0.1mpa，脱泡过程中保持搅拌转速为200r/min~300r/min，避免脱泡过程中纳米氧化铝粉体发生沉降，保障绝缘层涂覆液的均匀性。

16、本发明具有如下有益效果：

17、本发明通过在复合绝缘层的甲基六氢苯酐固化环氧树脂体系中添加dmp-30作为固化促进剂，配合两段式固化工艺，提升环氧树脂交联反应的充分性，交联度达到较高水平，有效解决了现有酸酐固化环氧绝缘层无匹配促进剂、单段固化交联度不足、绝缘层致密性差、绝缘性能稳定性弱的缺陷，绝缘层的耐水解、耐高低温交变、耐高湿老化性能得到提升。

18、本发明对掺杂的纳米氧化铝预先采用硅烷偶联剂进行表面接枝改性，使纳米粉体表面带有可直接参与环氧树脂固化反应的环氧活性基团，在固化过程中接入交联网络结构，实现纳米氧化铝在环氧体系中的均匀分散及高强度界面结合，有效解决了现有技术中纳米填料易团聚、界面缺陷多导致的介电损耗偏高、热稳定性不足的缺陷，同步提升绝缘层的绝缘阻隔性能、介电性能及长期耐热性能。

19、本发明的复合绝缘层体系可根据实际应用需求选择性添加不同类型的功能填料，对应赋予电芯贴膜阻燃或低热阻导热性能，有效解决了现有电芯绝缘贴膜仅具备单一绝缘功能、适配场景有限的缺陷，可满足不同特殊工况下的电芯防护需求；制备的高绝缘阻值电芯贴膜整体厚度可控，可适配不同规格的动力铝壳电芯、储能电芯的贴装要求，在保证绝缘防护性能的前提下无需大幅提升膜层厚度，不会挤占电池系统的能量密度空间，在新能源储能及动力电池领域具备良好的推广应用价值。