一种动力电池用绝缘保护膜的制作方法

1.本发明涉及锂电池绝缘膜技术领域，具体涉及一种动力电池用绝缘保护膜。


背景技术：

2.锂电池是指电化学体系中含有锂(包括金属锂、锂合金和锂离子、锂聚合物)的电池。锂电池大致可分为两类：锂金属电池和锂离子电池。锂金属电池通常是不可充电的，且内含金属态的锂。锂离子电池不含有金属态的锂，并且是可以充电的。
3.现有的电池用的保护膜多为丙烯酸类聚合树脂材料，介电、绝缘性能差，影响保护膜的使用寿命，基于此，本发明对其进一步的改进处理。


技术实现要素：

4.针对现有技术的缺陷，本发明的目的是提供一种动力电池用绝缘保护膜，以解决上述背景技术中提出的问题。
5.本发明解决技术问题采用如下技术方案：
6.本发明提供了一种动力电池用绝缘保护膜，所述绝缘保护膜包括以下重量份原料：
7.丙烯酸类聚合树脂30-40份、改性氮化硅5-15份、固化剂3-6份、偶联剂复合膨润土改性液3-6份、纳米陶瓷颗粒2-6份、抗氧剂1-3份和10-15份溶剂；
8.其中绝缘保护膜的制备方法为：将丙烯酸类聚合树脂中加入改性氮化硅、纳米陶瓷颗粒，随后再加入溶剂，先以500-1000r/min的转速搅拌20-30min，随后再加入偶联剂复合膨润土改性液、抗氧剂，继续搅拌10-20min，最后再加入固化剂，于45-55℃下放置1-2h，最后得到本发明的绝缘保护膜。
9.优选地，所述绝缘保护膜包括以下重量份原料：
10.丙烯酸类聚合树脂35份、改性氮化硅10份、固化剂4.5份、偶联剂复合膨润土改性液4.5份、纳米陶瓷颗粒4份、抗氧剂2份和12.5份溶剂。
11.优选地，所述改性氮化硅的制备方法为：
12.s01：将氧化钐、氧化镧按照重量比1:3混合，随后再加入氧化镧总量4-6倍的质量分数5-7％的盐酸溶液，搅拌混合充分，得到稀土复合液；
13.s02：将氮化硅置于5-7倍的稀土复合液中，随后再加入稀土复合液总量5-10％的过硫酸铵，然后于质子辐照箱内处理，处理结束，水洗、干燥，得到预处理氮化硅；
14.s03：将10-20份3-(甲基丙烯酰氧基)丙基三甲氧基硅烷加入到35-45份甲苯溶剂中，然后加入0.5-0.9份磷酸、0.2-0.4份海藻酸钠溶液，搅拌混合充分，得到改性液；
15.s04：将预处理氮化硅、改性液按照重量比1:5混合，然后于65-75℃下反应30-40min，反应转速为300-500r/min，反应结束，水洗、干燥，得到改性氮化硅。
16.优选地，所述质子辐照箱的辐照功率为300-400w，辐照时间为35-45min。
17.优选地，所述海藻酸钠溶液的质量分数为5-10％。
18.优选地，所述固化剂为聚酰胺固化剂、抗氧剂为抗氧剂1010；所述溶剂为乙醇。
19.优选地，所述偶联剂复合膨润土改性液的制备方法为：
20.s101：将3-6份偶联剂kh560加入到10-15份去离子水中，随后再加入1-4份羟基乙酸、1-3份壳聚糖，搅拌混合充分，得到偶联剂液；
21.s102：将膨润土置于4-6倍的浓硫酸中搅拌分散均匀处理，得到膨润土液；
22.s103：将纳米二氧化硅加入到3-5倍的去离子水中，搅拌混合充分，得到纳米二氧化硅液；
23.s104：将纳米二氧化硅液、膨润土液按照重量比1:2混合，然后置于球磨机中球磨，球磨结束，水洗、干燥得到膨润土改性剂；
24.s105：将膨润土改性剂加入到3-6倍的偶联剂液中，超声分散充分，超声结束，得到偶联剂复合膨润土改性液。
25.本发明的发明人发现未添加改性氮化硅、未添加偶联剂复合膨润土改性液，产品的击穿电压强度和耐电晕时间均显著变差，偶联剂复合膨润土改性液的添加对产品的改进效果最显著，二者可起到协调增效的效果，共同增强产品的绝缘性效果；
26.本发明的发明人发现通过改性氮化硅制备中未经过预处理、改性氮化硅制备中改性液未加入磷酸、海藻酸钠溶液，以及偶联剂复合膨润土改性液制备中未加入纳米二氧化硅液处理和未采用偶联剂液处理，产品的性能均有变差趋势，采用其他方法虽可改进绝缘效果，但只有采用本发明的方法制备的产品效果最显著；
27.本发明的发明人发现从偶联剂复合膨润土改性液制备中未采用偶联剂液处理，产品的性能改变趋势较大，偶联剂液的处理对产品的绝缘性能效果有较大的改进效率，产品采用本发明的配比以及本发明的制备工艺，产品的绝缘效果改进最显著
28.优选地，所述球磨的转速为1000-1200r/min，球磨时间为20-30min。
29.优选地，所述超声分散的功率为350-450w，超声时间为10-20min。
30.优选地，所述纳米二氧化硅的粒径为20-40nm。
31.与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
32.本发明的绝缘保护膜以丙烯酸类聚合树脂为基体，通过加入改性氮化硅、纳米陶瓷颗粒和偶联剂复合膨润土改性液等原料配合而成，氮化硅通过氧化钐、氧化镧复合，再与盐酸溶液复配，形成的稀土复合液，能够再与过硫酸铵，在质子辐照下，激发氮化硅的活性能，从而在3-(甲基丙烯酰氧基)丙基三甲氧基硅烷溶液中改性，改性后的氮化硅在产品中能够改进产品的介电强度，同时膨润土先经过浓硫酸氧化，然后再与纳米二氧化硅液配合研磨，通过偶联剂kh560、羟基乙酸、壳聚糖改性复合后，膨润土的片层状结构，配合纳米二氧化硅的高比表面积，经过改性后，能够与改性氮化硅协配，增强产品的绝缘性能。
具体实施方式
33.下面结合具体实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
34.本实施例的一种动力电池用绝缘保护膜，所述绝缘保护膜包括以下重量份原料：
35.丙烯酸类聚合树脂30-40份、改性氮化硅5-15份、固化剂3-6份、偶联剂复合膨润土改性液3-6份、纳米陶瓷颗粒2-6份、抗氧剂1-3份和10-15份溶剂；
36.其中绝缘保护膜的制备方法为：将丙烯酸类聚合树脂中加入改性氮化硅、纳米陶瓷颗粒，随后再加入溶剂，先以500-1000r/min的转速搅拌20-30min，随后再加入偶联剂复合膨润土改性液、抗氧剂，继续搅拌10-20min，最后再加入固化剂，于45-55℃下放置1-2h，最后得到本发明的绝缘保护膜。
37.本实施例的绝缘保护膜包括以下重量份原料：
38.丙烯酸类聚合树脂35份、改性氮化硅10份、固化剂4.5份、偶联剂复合膨润土改性液4.5份、纳米陶瓷颗粒4份、抗氧剂2份和12.5份溶剂。
39.本实施例的改性氮化硅的制备方法为：
40.s01：将氧化钐、氧化镧按照重量比1:3混合，随后再加入氧化镧总量4-6倍的质量分数5-7％的盐酸溶液，搅拌混合充分，得到稀土复合液；
41.s02：将氮化硅置于5-7倍的稀土复合液中，随后再加入稀土复合液总量5-10％的过硫酸铵，然后于质子辐照箱内处理，处理结束，水洗、干燥，得到预处理氮化硅；
42.s03：将10-20份3-(甲基丙烯酰氧基)丙基三甲氧基硅烷加入到35-45份甲苯溶剂中，然后加入0.5-0.9份磷酸、0.2-0.4份海藻酸钠溶液，搅拌混合充分，得到改性液；
43.s04：将预处理氮化硅、改性液按照重量比1:5混合，然后于65-75℃下反应30-40min，反应转速为300-500r/min，反应结束，水洗、干燥，得到改性氮化硅。
44.本实施例的质子辐照箱的辐照功率为300-400w，辐照时间为35-45min。
45.本实施例的海藻酸钠溶液的质量分数为5-10％。
46.本实施例的固化剂为聚酰胺固化剂、抗氧剂为抗氧剂1010；所述溶剂为乙醇。
47.本实施例的偶联剂复合膨润土改性液的制备方法为：
48.s101：将3-6份偶联剂kh560加入到10-15份去离子水中，随后再加入1-4份羟基乙酸、1-3份壳聚糖，搅拌混合充分，得到偶联剂液；
49.s102：将膨润土置于4-6倍的浓硫酸中搅拌分散均匀处理，得到膨润土液；
50.s103：将纳米二氧化硅加入到3-5倍的去离子水中，搅拌混合充分，得到纳米二氧化硅液；
51.s104：将纳米二氧化硅液、膨润土液按照重量比1:2混合，然后置于球磨机中球磨，球磨结束，水洗、干燥得到膨润土改性剂；
52.s105：将膨润土改性剂加入到3-6倍的偶联剂液中，超声分散充分，超声结束，得到偶联剂复合膨润土改性液。
53.本实施例的球磨的转速为1000-1200r/min，球磨时间为20-30min。
54.本实施例的超声分散的功率为350-450w，超声时间为10-20min。
55.本实施例的纳米二氧化硅的粒径为20-40nm。
56.实施例1.
57.本实施例的一种动力电池用绝缘保护膜，所述绝缘保护膜包括以下重量份原料：
58.丙烯酸类聚合树脂30份、改性氮化硅5份、固化剂3份、偶联剂复合膨润土改性液3份、纳米陶瓷颗粒2份、抗氧剂1份和10份溶剂；
59.其中绝缘保护膜的制备方法为：将丙烯酸类聚合树脂中加入改性氮化硅、纳米陶
瓷颗粒，随后再加入溶剂，先以500r/min的转速搅拌20min，随后再加入偶联剂复合膨润土改性液、抗氧剂，继续搅拌10min，最后再加入固化剂，于45℃下放置1h，最后得到本发明的绝缘保护膜。
60.本实施例的改性氮化硅的制备方法为：
61.s01：将氧化钐、氧化镧按照重量比1:3混合，随后再加入氧化镧总量4倍的质量分数5％的盐酸溶液，搅拌混合充分，得到稀土复合液；
62.s02：将氮化硅置于5倍的稀土复合液中，随后再加入稀土复合液总量5％的过硫酸铵，然后于质子辐照箱内处理，处理结束，水洗、干燥，得到预处理氮化硅；
63.s03：将10份3-(甲基丙烯酰氧基)丙基三甲氧基硅烷加入到35份甲苯溶剂中，然后加入0.5份磷酸、0.2份海藻酸钠溶液，搅拌混合充分，得到改性液；
64.s04：将预处理氮化硅、改性液按照重量比1:5混合，然后于65℃下反应30min，反应转速为300r/min，反应结束，水洗、干燥，得到改性氮化硅。
65.本实施例的质子辐照箱的辐照功率为300w，辐照时间为35min。
66.本实施例的海藻酸钠溶液的质量分数为5％。
67.本实施例的固化剂为聚酰胺固化剂、抗氧剂为抗氧剂1010；所述溶剂为乙醇。
68.本实施例的偶联剂复合膨润土改性液的制备方法为：
69.s101：将3份偶联剂kh560加入到10份去离子水中，随后再加入1份羟基乙酸、1份壳聚糖，搅拌混合充分，得到偶联剂液；
70.s102：将膨润土置于4倍的浓硫酸中搅拌分散均匀处理，得到膨润土液；
71.s103：将纳米二氧化硅加入到3倍的去离子水中，搅拌混合充分，得到纳米二氧化硅液；
72.s104：将纳米二氧化硅液、膨润土液按照重量比1:2混合，然后置于球磨机中球磨，球磨结束，水洗、干燥得到膨润土改性剂；
73.s105：将膨润土改性剂加入到3倍的偶联剂液中，超声分散充分，超声结束，得到偶联剂复合膨润土改性液。
74.本实施例的球磨的转速为1000r/min，球磨时间为20min。
75.本实施例的超声分散的功率为350w，超声时间为10min。
76.本实施例的纳米二氧化硅的粒径为20nm。
77.实施例2.
78.本实施例的一种动力电池用绝缘保护膜，所述绝缘保护膜包括以下重量份原料：
79.丙烯酸类聚合树脂40份、改性氮化硅15份、固化剂6份、偶联剂复合膨润土改性液6份、纳米陶瓷颗粒6份、抗氧剂3份和15份溶剂；
80.其中绝缘保护膜的制备方法为：将丙烯酸类聚合树脂中加入改性氮化硅、纳米陶瓷颗粒，随后再加入溶剂，先以1000r/min的转速搅拌30min，随后再加入偶联剂复合膨润土改性液、抗氧剂，继续搅拌20min，最后再加入固化剂，于55℃下放置2h，最后得到本发明的绝缘保护膜。
81.本实施例的改性氮化硅的制备方法为：
82.s01：将氧化钐、氧化镧按照重量比1:3混合，随后再加入氧化镧总量6倍的质量分数7％的盐酸溶液，搅拌混合充分，得到稀土复合液；
83.s02：将氮化硅置于7倍的稀土复合液中，随后再加入稀土复合液总量10％的过硫酸铵，然后于质子辐照箱内处理，处理结束，水洗、干燥，得到预处理氮化硅；
84.s03：将20份3-(甲基丙烯酰氧基)丙基三甲氧基硅烷加入到45份甲苯溶剂中，然后加入0.9份磷酸、0.4份海藻酸钠溶液，搅拌混合充分，得到改性液；
85.s04：将预处理氮化硅、改性液按照重量比1:5混合，然后于75℃下反应40min，反应转速为500r/min，反应结束，水洗、干燥，得到改性氮化硅。
86.本实施例的质子辐照箱的辐照功率为400w，辐照时间为45min。
87.本实施例的海藻酸钠溶液的质量分数为10％。
88.本实施例的固化剂为聚酰胺固化剂、抗氧剂为抗氧剂1010；所述溶剂为乙醇。
89.本实施例的偶联剂复合膨润土改性液的制备方法为：
90.s101：将6份偶联剂kh560加入到15份去离子水中，随后再加入4份羟基乙酸、3份壳聚糖，搅拌混合充分，得到偶联剂液；
91.s102：将膨润土置于6倍的浓硫酸中搅拌分散均匀处理，得到膨润土液；
92.s103：将纳米二氧化硅加入到5倍的去离子水中，搅拌混合充分，得到纳米二氧化硅液；
93.s104：将纳米二氧化硅液、膨润土液按照重量比1:2混合，然后置于球磨机中球磨，球磨结束，水洗、干燥得到膨润土改性剂；
94.s105：将膨润土改性剂加入到6倍的偶联剂液中，超声分散充分，超声结束，得到偶联剂复合膨润土改性液。
95.本实施例的球磨的转速为1200r/min，球磨时间为30min。
96.本实施例的超声分散的功率为450w，超声时间为20min。
97.本实施例的纳米二氧化硅的粒径为40nm。
98.实施例3.
99.本实施例的一种动力电池用绝缘保护膜，所述绝缘保护膜包括以下重量份原料：
100.丙烯酸类聚合树脂35份、改性氮化硅10份、固化剂4.5份、偶联剂复合膨润土改性液4.5份、纳米陶瓷颗粒4份、抗氧剂2份和12.5份溶剂；
101.其中绝缘保护膜的制备方法为：将丙烯酸类聚合树脂中加入改性氮化硅、纳米陶瓷颗粒，随后再加入溶剂，先以750r/min的转速搅拌25min，随后再加入偶联剂复合膨润土改性液、抗氧剂，继续搅拌15min，最后再加入固化剂，于50℃下放置1.5h，最后得到本发明的绝缘保护膜。
102.本实施例的改性氮化硅的制备方法为：
103.s01：将氧化钐、氧化镧按照重量比1:3混合，随后再加入氧化镧总量5倍的质量分数6％的盐酸溶液，搅拌混合充分，得到稀土复合液；
104.s02：将氮化硅置于6倍的稀土复合液中，随后再加入稀土复合液总量7.5％的过硫酸铵，然后于质子辐照箱内处理，处理结束，水洗、干燥，得到预处理氮化硅；
105.s03：将15份3-(甲基丙烯酰氧基)丙基三甲氧基硅烷加入到40份甲苯溶剂中，然后加入0.7份磷酸、0.3份海藻酸钠溶液，搅拌混合充分，得到改性液；
106.s04：将预处理氮化硅、改性液按照重量比1:5混合，然后于70℃下反应35min，反应转速为400r/min，反应结束，水洗、干燥，得到改性氮化硅。
107.本实施例的质子辐照箱的辐照功率为350w，辐照时间为40min。
108.本实施例的海藻酸钠溶液的质量分数为7.5％。
109.本实施例的固化剂为聚酰胺固化剂、抗氧剂为抗氧剂1010；所述溶剂为乙醇。
110.本实施例的偶联剂复合膨润土改性液的制备方法为：
111.s101：将4.5份偶联剂kh560加入到12.5份去离子水中，随后再加入2.5份羟基乙酸、2份壳聚糖，搅拌混合充分，得到偶联剂液；
112.s102：将膨润土置于5倍的浓硫酸中搅拌分散均匀处理，得到膨润土液；
113.s103：将纳米二氧化硅加入到4倍的去离子水中，搅拌混合充分，得到纳米二氧化硅液；
114.s104：将纳米二氧化硅液、膨润土液按照重量比1:2混合，然后置于球磨机中球磨，球磨结束，水洗、干燥得到膨润土改性剂；
115.s105：将膨润土改性剂加入到4.5倍的偶联剂液中，超声分散充分，超声结束，得到偶联剂复合膨润土改性液。
116.本实施例的球磨的转速为1100r/min，球磨时间为25min。
117.本实施例的超声分散的功率为400w，超声时间为15min。
118.本实施例的纳米二氧化硅的粒径为25nm。
119.对比例1.
120.与实施例3不同是未添加改性氮化硅。
121.对比例2.
122.与实施例3不同是改性氮化硅制备中未经过预处理。
123.对比例3.
124.与实施例3不同是改性氮化硅制备中改性液未加入磷酸、海藻酸钠溶液。
125.对比例4.
126.与实施例3不同是未添加偶联剂复合膨润土改性液。
127.对比例5.
128.与实施例3不同是偶联剂复合膨润土改性液制备中未加入纳米二氧化硅液处理。
129.对比例6.
130.与实施例3不同是偶联剂复合膨润土改性液制备中未采用偶联剂液处理。
131.实施例1-3及对比例1-6性能测量结果如下
[0132] 击穿电压强度(kv)耐电晕时间(h)实施例1326.1实施例2346.2实施例3356.3对比例1245.3对比例2265.7对比例3285.8对比例4184.2对比例5234.8对比例6214.4
[0133]
从实施例1-3及对比例1-6中得出，本发明实施例3的产品，击穿电压强度、耐电晕时间可高达35kv、6.3h；
[0134]
未添加改性氮化硅、未添加偶联剂复合膨润土改性液，产品的击穿电压强度和耐电晕时间均显著变差，偶联剂复合膨润土改性液的添加对产品的改进效果最显著，二者可起到协调增效的效果，共同增强产品的绝缘性效果；
[0135]
通过改性氮化硅制备中未经过预处理、改性氮化硅制备中改性液未加入磷酸、海藻酸钠溶液，以及偶联剂复合膨润土改性液制备中未加入纳米二氧化硅液处理和未采用偶联剂液处理，产品的性能均有变差趋势，采用其他方法虽可改进绝缘效果，但只有采用本发明的方法制备的产品效果最显著；
[0136]
此外，从偶联剂复合膨润土改性液制备中未采用偶联剂液处理，产品的性能改变趋势较大，偶联剂液的处理对产品的绝缘性能效果有较大的改进效率，产品采用本发明的配比以及本发明的制备工艺，产品的绝缘效果改进最显著。
[0137]
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。
[0138]
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。