一种阻燃绝缘加硬锂电池蓝膜胶带及其制备方法与流程

背景技术：

1、随着新能源汽车产业的快速发展，动力电池对绝缘防护材料的安全性、可靠性和轻量化提出了更高要求。锂电池蓝膜胶带通常用于电芯外表面的绝缘包裹，是动力电池电芯绝缘防护体系中的重要材料，其性能直接影响电芯在装配、运输以及使用过程中的绝缘安全性和结构稳定性。

2、现有锂电池蓝膜胶带多采用聚对苯二甲酸乙二醇酯（pet）薄膜作为基材，并在基材表面涂布丙烯酸类压敏胶形成胶带结构。随着技术发展，蓝膜胶带已由普通pet基材配合油性丙烯酸压敏胶的结构，逐步发展为改性丙烯酸压敏胶配合紫外固化处理的结构，或者采用高强度pet基材配合紫外固化树脂胶粘剂的结构。然而，现有蓝膜胶带仍然存在一定不足。

3、首先，现有蓝膜胶带通常主要侧重于绝缘包覆和粘接功能，阻燃性能不足，难以同时兼顾阻燃、绝缘、耐刮擦和粘接可靠性等多种性能。虽然部分锂电池标签材料能够具备阻燃、耐化学腐蚀等功能，但该类标签材料通常并非针对动力电池电芯外表面包裹而设计，其结构和使用方式难以直接满足蓝膜胶带对柔韧贴合性、包覆可靠性以及长期绝缘保护的要求。

4、其次，现有新能源锂电池蓝膜胶带大多采用pet复合膜涂胶方案。例如，将两层pet膜基材通过聚丙烯酸酯压敏胶粘接形成复合基材膜，再在复合基材膜的一侧涂布聚丙烯酸酯压敏胶粘结层，从而制得锂电池蓝膜胶带。pet材料虽然具有较好的耐温性和力学性能，但其密度相对较高，不利于动力电池轻量化。与pet相比，双向拉伸聚丙烯薄膜具有密度低、柔韧性好和成本较低等优点，更符合动力电池轻量化的发展趋势。但是，普通双向拉伸聚丙烯薄膜的耐温性通常低于pet，并且其表面能较低，容易导致其与涂层或胶粘剂层之间附着力不足，因此一直难以直接替代pet成为锂电池蓝膜胶带的主流基材。

5、因此，亟需提供一种适用于动力电池电芯绝缘包裹的锂电池蓝膜胶带，使其在降低材料重量的同时，能够改善普通双向拉伸聚丙烯薄膜耐温性不足、表面能低以及与涂层和胶粘剂层附着力差的问题，并进一步提高蓝膜胶带的阻燃性、绝缘性、表面硬度和粘接可靠性。

技术实现思路

1、本发明的目的是针对现有技术所存在的缺陷，提供一种阻燃绝缘加硬锂电池蓝膜胶带及其制备方法。通过采用五层共挤双向拉伸复合基膜，并在其两侧分别设置阻燃绝缘加硬涂层和阻燃丙烯酸热固化胶粘剂层，能够在保持聚丙烯类基膜轻量化优势的同时，提高蓝膜胶带的耐温性、层间附着力、阻燃性、绝缘性、表面硬度和粘接可靠性，能够明显改善普通双向拉伸聚丙烯（bopp）基膜耐温性不足、表面能低以及与涂层或胶粘剂层附着力差的问题，并使蓝膜胶带更适用于动力电池电芯的绝缘包裹。

2、为实现上述目的，第一方面，本发明提供了一种阻燃绝缘加硬锂电池蓝膜胶带，包括：

3、五层共挤双向拉伸复合基膜、阻燃绝缘加硬涂层和阻燃丙烯酸热固化胶粘剂层；

4、所述五层共挤双向拉伸复合基膜包括依次层叠设置的第一聚丙烯功能层、第一聚酰胺增强层、聚丙烯芯层、第二聚酰胺增强层和第二聚丙烯功能层；所述第一聚丙烯功能层、聚丙烯芯层和第二聚丙烯功能层均分别包括均聚聚丙烯和马来酸酐接枝聚丙烯，所述第一聚酰胺增强层和第二聚酰胺增强层均分别包括聚酰胺；

5、所述阻燃绝缘加硬涂层设置于第一聚丙烯功能层背离第一聚酰胺增强层的一侧表面；所述阻燃绝缘加硬涂层包括聚氨酯丙烯酸酯树脂、活性稀释剂、无卤阻燃剂和光引发剂；

6、所述阻燃丙烯酸热固化胶粘剂层设置于第二聚丙烯功能层背离第二聚酰胺增强层的一侧表面；所述阻燃丙烯酸热固化胶粘剂层包括丙烯酸共聚物、阻燃剂、增粘树脂和热固化剂。

7、优选的，按照质量份数，所述第一聚丙烯功能层、聚丙烯芯层和第二聚丙烯功能层均分别包括：均聚聚丙烯60～80份、马来酸酐接枝聚丙烯10～30份以及助剂2～8份；

8、所述均聚聚丙烯的等规度大于90%。

9、优选的，按照质量份数，所述第一聚酰胺增强层和第二聚酰胺增强层均分别包括：聚酰胺95～100份、开口剂0～5份；

10、所述开口剂包括芥酸酰胺。

11、优选的，按照质量份数，所述阻燃绝缘加硬涂层包括：聚氨酯丙烯酸酯树脂35～55份、小分子量多官能度聚氨酯丙烯酸酯10～20份、活性稀释剂10～20份、无卤阻燃剂5～20份、光引发剂1～8份、季戊四醇三丙烯酸酯5～10份、四氢呋喃丙烯酸酯3～8份；

12、其中，所述小分子量多官能度聚氨酯丙烯酸酯的数均分子量≤105g/mol；活性稀释剂包括三丙二醇二丙烯酸酯或1,6-己二醇二丙烯酸酯中的至少一种； 无卤阻燃剂包括二乙基次膦酸金属盐或磷酸酯及其低聚物中的至少一种；所述低聚物的数均分子量＜10000g/mol。

13、优选的，按照质量份数，所述丙烯酸共聚物包括：丙烯酸异辛酯30～50份、丙烯酸丁酯10～25份、甲基丙烯酸甲酯5～15份、丙烯酸2～8份；

14、所述阻燃丙烯酸热固化胶粘剂层中，以丙烯酸共聚物为100质量份计，阻燃剂的用量为10～25份，增粘树脂的用量为5～15份，热固化剂的用量为0.001～0.1份；

15、所述阻燃剂包括粉体阻燃剂和/或液体阻燃剂；所述粉体阻燃剂包括次膦酸金属盐、包覆聚磷酸铵或金属氢氧化物中的至少一种；所述液体阻燃剂包括双酚a双（二苯基磷酸酯）bdp或间苯二酚双（二苯基磷酸酯）rdp中的至少一种；

16、所述增粘树脂包括松香酯树脂或萜烯酚树脂中的至少一种；

17、所述热固化剂包括多官能环氧树脂。

18、优选的，所述五层共挤双向拉伸复合基膜的厚度为20～60 μm，阻燃绝缘加硬涂层的厚度为5～15 μm，阻燃丙烯酸热固化胶粘剂层的厚度为20～60 μm。

19、优选的，所述阻燃绝缘加硬锂电池蓝膜胶带还包括离型层；

20、所述离型层设置于所述阻燃丙烯酸热固化胶粘剂层背离五层共挤双向拉伸复合基膜的一侧表面；

21、所述离型层包括：聚对苯二甲酸乙二醇酯离型膜或格拉辛离型纸。

22、第二方面，本发明提供了一种上述第一方面所述的阻燃绝缘加硬锂电池蓝膜胶带的制备方法，所述方法包括：

23、分别将第一聚丙烯功能层原料、第一聚酰胺增强层原料、聚丙烯芯层原料、第二聚酰胺增强层原料和第二聚丙烯功能层原料加入对应的挤出机中，在200～250℃下熔融塑化，并使熔融后的各层原料经共挤模头汇合挤出，形成具有五层结构的复合铸片；

24、对所述复合铸片依次进行纵向拉伸和横向拉伸，得到五层共挤双向拉伸复合基膜；

25、将包含聚氨酯丙烯酸酯树脂、活性稀释剂、无卤阻燃剂和光引发剂的涂层液涂覆于五层共挤双向拉伸复合基膜的第一表面，并进行紫外光固化，形成阻燃绝缘加硬涂层；

26、将包含丙烯酸共聚物、阻燃剂、增粘树脂和热固化剂的胶粘剂涂覆于五层共挤双向拉伸复合基膜的第二表面，进行加热干燥使所述胶粘剂交联固化，形成阻燃丙烯酸热固化胶粘剂层。

27、优选的，所述第一聚丙烯功能层、第一聚酰胺增强层、聚丙烯芯层、第二聚酰胺增强层和第二聚丙烯功能层的厚度比为1～3：1～3：2～8：1～3：1～3；

28、对所述复合铸片进行纵向拉伸的拉伸倍数为3～5倍，进行横向拉伸的横向拉伸倍数为6～10倍；

29、所述紫外光固化能量为500～1500 mj/cm2；

30、所述加热干燥的温度为80～120℃，时间为3～10分钟。

31、优选的，所述丙烯酸共聚物的制备包括：

32、将丙烯酸异辛酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯和丙烯酸混合，在引发剂和保护气氛条件下，于65～85℃进行自由基聚合反应4～8小时，得到所述丙烯酸共聚物。

33、本发明实施例提供的阻燃绝缘加硬锂电池蓝膜胶带采用五层共挤双向拉伸复合基膜、阻燃绝缘加硬涂层以及阻燃丙烯酸热固化胶粘剂层的复合结构。其中，五层共挤双向拉伸复合基膜包括第一聚丙烯功能层、第一聚酰胺增强层、聚丙烯芯层、第二聚酰胺增强层和第二聚丙烯功能层。第一聚丙烯功能层、聚丙烯芯层和第二聚丙烯功能层中含有均聚聚丙烯和马来酸酐接枝聚丙烯，能够在保持聚丙烯材料轻量化优势的同时，改善复合基膜与相邻功能层之间的界面结合性能；第一聚酰胺增强层和第二聚酰胺增强层中含有聚酰胺，能够提高复合基膜的耐温性和抗撕裂性能，从而改善普通bopp基膜耐温性不足、表面能低以及与涂层或胶粘剂层附着力不足的问题。

34、本发明在第一聚丙烯功能层背离第一聚酰胺增强层的一侧表面设置阻燃绝缘加硬涂层，该阻燃绝缘加硬涂层包括聚氨酯丙烯酸酯树脂、活性稀释剂、无卤阻燃剂和光引发剂，并进一步可包含小分子量多官能度聚氨酯丙烯酸酯、季戊四醇三丙烯酸酯和四氢呋喃丙烯酸酯。由此，阻燃绝缘加硬涂层经固化后能够在复合基膜表面形成具有阻燃性、绝缘性和较高表面硬度的保护层，使蓝膜胶带不仅能够满足电芯绝缘包裹的基本要求，还能够提高表面耐刮擦性能和使用可靠性。

35、本发明在第二聚丙烯功能层背离第二聚酰胺增强层的一侧表面设置阻燃丙烯酸热固化胶粘剂层，该胶粘剂层包括丙烯酸共聚物、阻燃剂、增粘树脂和热固化剂。丙烯酸共聚物能够提供胶粘剂层的柔韧性、初粘性和内聚强度；阻燃剂能够赋予胶粘剂层阻燃性能；增粘树脂能够提高胶粘剂层与电芯表面的粘接性能；热固化剂能够使胶粘剂层在加热处理过程中发生交联固化，从而提高胶粘剂层的内聚强度、耐温性能和粘接可靠性。

36、因此，本发明通过复合基膜、阻燃绝缘加硬涂层和阻燃丙烯酸热固化胶粘剂层的配合，使蓝膜胶带同时具备轻量化、阻燃、绝缘、加硬、耐温和可靠粘接等性能，满足动力电池电芯绝缘包裹的使用要求。