CN115124686A - 锂离子电池的胶粘剂、绝缘胶及其制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及锂离子电池领域，具体涉及一种为锂电池正极极片提供绝缘保护的包括聚氨酯改性的聚偏氟乙烯的胶粘剂、包括该粘结剂的绝缘胶、及其制备方法。

Description

锂离子电池的胶粘剂、绝缘胶及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及锂离子电池领域，具体涉及一种为锂离子电池的正极极片提供绝缘保护的胶粘剂、包括该粘结剂的绝缘胶、及其制备方法和应用。
背景技术
近年来，锂电池被广泛用于手机、笔记本电脑等电子设备中。锂电池使用过程中的安全性成为人们十分关注的课题。当电池的正极箔材接触到负极的活性物质时，内部就会短路，这是是造成电池起火***等安全事故的重要原因。为了避免此类短路的发生，电池的开发人员常常在制作极片时在正极极耳和活性物质涂覆区涂抹一层绝缘材料。目前，这层绝缘材料常用的是陶瓷材料和聚偏氟乙烯。但是，如专利申请CN 112029315 A所公开的，陶瓷材料硬度高难以加工。又如柴丽莉等人（《锂离子电池电极粘结剂的研究进展》，化学通报，第76卷 第4期，第299-306页，2013）所公开的，聚偏氟乙烯（PVDF）粘结力差，柔韧性不好，价格昂贵。又如专利申请CN108690533A所公开的，PVDF经改性后，具有良好的热化学、电化学稳定性、优良的机械性能和加工性能。但PVDF与铝箔粘结力较差，易发生涂层结构开裂、剥落等问题，存在一定的安全隐患。
因此，本领域需要开发一种成本低廉、综合性能优良的改进产品。
发明内容
如前所述，本领域仍需要一种成本低廉、综合性能优良的胶粘剂。本发明的发明人发现，通过使用价格低廉且柔韧性可调的聚氨酯材料对聚偏氟乙烯进行改性，不仅保留了聚偏氟乙烯型胶粘剂的优点，而且能够克服聚偏氟乙烯型胶粘剂对铝箔的粘结力差、柔韧性不好等缺陷，由此，完成本发明。
因此，在第一方面，提供了一种胶粘剂的制备方法，包括以下步骤：
（1）将30至50重量份的偏氟乙烯、4至10重量份的（甲基）丙烯酸羟基酯和1~6重量份的引发剂溶于100重量份的有机溶剂中，于60℃至80℃反应4至7小时，得到偏氟乙烯和（甲基）丙烯酸羟基酯的无规共聚物溶液；
（2）将100重量份的聚醚二元醇和5至15重量份的二异氰酸酯均匀混合，于70℃至85℃反应4至8小时，得到聚氨酯预聚体；
（3）将100重量份的所述无规共聚物溶液和20至40重量份的所述聚氨酯预聚体均匀混合，于70℃至85℃反应4至8小时，制得聚氨酯改性的聚偏氟乙烯溶液作为胶粘剂。
在第二方面，提供了由第一方面所述的方法制备的胶粘剂。
在第三方面，提供了 一种绝缘胶，其由包括以下组分的分散液制备得到：
- 100重量份的第二方面所述的胶粘剂；以及
- 10至50重量份的绝缘填料，选自氧化硅、氧化镁、六方氮化硼、六方氮化铝、氧化铝、氮化硅、二氧化钛、氧化锌、钛酸锶、硫酸钡、硫酸钙、和硅酸钙中的至少一种；以及
- 任选的0至100重量份的有机溶剂，选自N-甲基吡咯烷酮、N,N-二甲基甲酰胺或N,N-二甲基乙酰胺。
在第四方面，提供了一种为锂离子电池的正极极片提供绝缘保护的方法，其包括将第三方面所述的绝缘胶涂覆在所述正极极片的表面，并于60℃至70℃的温度固化成绝缘胶膜。
本发明的有益之处在于：
（1）本发明的胶粘剂保留了聚偏氟乙烯型胶粘剂的优点，即具有良好的热化学、电化学稳定性、优良的机械性能和加工性能，同时克服了聚偏氟乙烯型胶粘剂的对铝箔等基材的粘结力低和柔韧性差的缺陷，并具有较好的相容性。
（2）本发明的胶粘剂和包括该胶粘剂的绝缘胶能够良好的匹配锂离子电池正极极片的涂布工艺以进行施胶，不需要对现有的极片制造工艺进行调整。
（3）本发明中采用的聚氨酯材料来源广，价格低廉，这使得本发明的制备工艺简单，成本低廉，并且是环境友好的。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。
图1示出了用于测试本发明的绝缘胶的拉伸强度的示例性特氟龙模具的图示。
具体实施方式
在下文中，将结合附图对本发明进行详细的描述。需理解，以下描述仅以示例方式来对本发明进行说明，而无意于对本发明的范围进行限制，本发明的保护范围以随附权利要求为准。并且，本领域技术人员理解，在不背离本发明的精神和主旨的情况下，可以对本发明的技术方案进行修改。若并未特别指明，实施例中所用的技术手段为本领域技术人员所熟知的常规手段。
在提供数值范围的情况中，例如浓度范围、百分比范围或比率范围，应当理解，除非上下文另有明确规定，否则在该范围的上限与下限之间的、到下限单位的十分之一的各中间值以及在所述范围内的任何其他所述值或中间值包含在所述主题内。这些较小范围的上限和下限可独立地包括在较小范围中，并且此类实施方案也包括在所述主题内，受限于所述范围中的任何特定排除的极限值。在所述范围包括一个或两个极限值的情况中，排除那些所包括的极限值中的任一个或两个的范围也包括在所述主题中。
在本发明的上下文中，很多实施方案使用表述“包含”、“包括”或者“基本/主要由……组成”。表述“包含”、“包括”或“基本/主要由……组成”通常情况下可以理解为开放式表述，表示不仅包括该表述后面具体列出的各元素、组分、组件、方法步骤等外，还包括其他的元素、组分、组件、方法步骤。另外，在本文中，表述“包含”、“包括”或者“基本/主要由……组成”在某些情况下也可以理解为封闭式表述，表示仅包括该表述后面具体列出的各元素、组分、组件、方法步骤，而不包括任何其他的元素、组分、组件、方法步骤。此时，该表述等同于表述“由……组成”。
为了更好地理解本教导并且不限制本教导的范围，除非另外指出，否则在说明书和权利要求中使用的表示数量、百分比或比例的所有数字以及其他数值在所有情况下都应理解为由术语“约”进行修饰。因此，除非相反地指出，否则在以下说明书和所附权利要求书中阐述的数值参数为近似值，其可以根据寻求获得的所需性质而变化。至少，每个数值参数应该至少根据所报告的有效数字的数值并通过应用普通的舍入技术来进行解释。
因此，在第一方面，提供了一种胶粘剂的制备方法，包括以下步骤：
（1） 将30至50重量份的偏氟乙烯、4至10重量份的（甲基）丙烯酸羟基酯和1~6重量份的引发剂溶于100重量份的有机溶剂中，于60℃至80℃反应4至7小时，得到偏氟乙烯和（甲基）丙烯酸羟基酯的无规共聚物溶液；
（2）将100重量份的聚醚二元醇和5至15重量份的二异氰酸酯均匀混合，于70℃至85℃反应4至8小时，得到聚氨酯预聚体；
（3）将100重量份的所述无规共聚物溶液和20至40重量份的所述聚氨酯预聚体均匀混合，于70℃至85℃反应4至8小时，制得聚氨酯改性的聚偏氟乙烯溶液作为胶粘剂。
在一个具体的实施方案中，所述（甲基）丙烯酸羟基酯可以为丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟丙酯、和甲基丙烯酸羟丙酯中的至少一种。
在又一个具体的实施方案中，所述聚醚二元醇可以是聚醚N210和聚醚N220中的至少一种。
在又一个具体的实施方案中，所述二异氰酸酯可以是甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、苯二亚甲基二异氰酸酯、和异氟尔酮二异氰酸酯中的至少一种。
在进一步具体的实施方案中，所述引发剂可以为偶氮二异丁腈、和偶氮二异庚腈中的至少一种。
在进一步具体的实施方案中，所述有机溶剂可以选自N-甲基吡咯烷酮、N,N-二甲基甲酰胺或N,N-二甲基乙酰胺。
本领域技术人员能够理解，所述方法中的步骤（1）和步骤（2）仅仅是出于区分的限定，而并非旨在限定步骤的先后顺序。不期望被理论束缚，在本发明的方法的实施期间，可以先进行步骤（1）再进行步骤（2），也可以先进行步骤（2）再进行步骤（1），也可以同时进行步骤（1）和（2），本发明对此并无特别限定。
在又一个具体的实施方案中，制得的聚氨酯改性的聚偏氟乙烯溶液的浓度为44%至50%。
在第二方面，提供了由第一方面所述的方法制备的胶粘剂。
由第一方面所述的方法得到浓度为44%~50%的聚氨酯改性的聚偏氟乙烯溶液，无需纯化或去除溶剂即可以直接用作胶粘剂。本领域技术人员同样能够理解，也可以通过本领域熟知的方式对由第一方面所述的方法得到聚氨酯改性的聚偏氟乙烯溶液进行纯化，后续使用时重新用有机溶剂如N-甲基吡咯烷酮、N,N-二甲基甲酰胺或N,N-二甲基乙酰胺进行溶解备用。
在第三方面，提供了 一种绝缘胶，其由包括以下组分的分散液制备得到：
- 100重量份的第二方面所述的胶粘剂；以及
- 10至50重量份的绝缘填料，选自氧化硅、氧化镁、六方氮化硼、六方氮化铝、氧化铝、氮化硅、二氧化钛、氧化锌、钛酸锶、硫酸钡、硫酸钙、和硅酸钙中的至少一种；以及
- 任选的0至100重量份的有机溶剂，选自N-甲基吡咯烷酮、N,N-二甲基甲酰胺或N,N-二甲基乙酰胺。
如前所述，由第一方面所述的方法得到浓度为44%~50%的聚氨酯改性的聚偏氟乙烯溶液，无需纯化可以直接用作胶粘剂。本领域技术人员能够理解，这样的胶粘剂已经包括有机溶剂如N-甲基吡咯烷酮、N,N-二甲基甲酰胺或N,N-二甲基乙酰胺。本领域技术人员在制备本发明的用于锂离子电池的绝缘胶时，可以不再添加任何有机溶剂，也可以根据实际需要进一步添加有机溶剂。
在一个具体的实施方案中，所述绝缘填料的粒径D50为0.1 μm至20 μm。
在一个优选的实施方案中，所述绝缘填料的粒径D50为0.5 μm至3 μm。
在第四方面，提供了一种为锂离子电池的正极极片提供绝缘保护的方法，其包括将第三方面所述的绝缘胶涂覆在所述正极极片的表面，并于60℃至70℃的温度固化成绝缘胶膜。
在一个具体的实施方案中，所述正极极片的表面包括正极极片的活性物质边缘与极耳之间的区域表面。在这些位置处形成本发明的绝缘胶膜可以有效地防止锂离子电池的负极活性物质接触正极箔材造成短路。此外，可以采用本领域熟知的涂覆方式如刮刀涂布将绝缘胶涂覆在所述正极极片的表面，本发明对此并无特别限定。
在又一个具体的实施方案中，所述绝缘胶膜的厚度可以10 μm至50 μm。
在一个优选的实施方案中，所述绝缘胶膜的厚度可以为15 μm至20 μm。
本发明的胶粘剂和包括该胶粘剂的绝缘胶能够良好的匹配锂离子电池正极极片的涂布工艺以进行施胶，不需要对现有的极片制造工艺进行调整。本发明的绝缘胶对于锂离子电池中常用的铝箔基材具有高粘结力，并且柔韧性可调节，进而能够更有效地防止锂离子电池的负极活性物质接触正极箔材造成短路。本发明中采用的聚氨酯材料来源广，价格低廉，这使得本发明的制备工艺简单，成本低廉，并且是环境友好的。
实施例
在下述实施例中，示出了本发明的绝缘胶膜的制备方法与相关性质的表征。如无特殊说明，其中采用的试验方法均为常规方法，并且如无特殊说明，下述实施例中所用的试验材料均为自常规化试剂商店购买所得。除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。
应注意，本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，而并非旨在限制本发明。上文的发明内容部分以及下文的详细描述仅为具体阐释本发明之目的，无意于以任何方式对本发明进行限制。在不背离本发明的精神和主旨的情况下，本发明的范围由随附的权利要求书确定。
实施例1
在本实施例中，胶粘剂（聚氨酯改性的聚偏氟乙烯的N-甲基吡咯烷酮溶液）的制备过程如下：
（1）将N-甲基吡咯烷酮100重量份、偏氟乙烯30重量份、丙烯酸羟乙酯4重量份和偶氮二异庚腈1重量份混合，加热到60℃反应7小时，得到偏氟乙烯和丙烯酸羟乙酯的无规共聚物的N-甲基吡咯烷酮溶液；
（2）将100重量份的聚醚二元醇N210和甲苯二异氰酸酯5重量份混合均匀，加热70℃反应8小时，得到聚氨酯预聚体；
（3）将步骤（1）制得的偏氟乙烯和丙烯酸羟乙酯的无规共聚物的N-甲基吡咯烷酮溶液100重量份和步骤（2）制得的聚氨酯预聚体40重量份混合均匀，加热85℃反应4小时，制得聚氨酯改性的聚偏氟乙烯的N-甲基吡咯烷酮溶液，浓度为46.7%；
用于正极极片的聚氨酯改性的聚偏氟乙烯绝缘胶的制备过程如下：
将上述制得的浓度为46.7%的聚氨酯改性的聚偏氟乙烯的N-甲基吡咯烷酮溶液100重量份和氧化硅50重量份混合均匀，即可制得用于正极极片的聚氨酯改性的聚偏氟乙烯绝缘胶。
实施例2
在本实施例中，胶粘剂（聚氨酯改性的聚偏氟乙烯的N-甲基吡咯烷酮溶液）的制备过程如下：
（1）将N-甲基吡咯烷酮100重量份、偏氟乙烯50重量份、甲基丙烯酸羟乙酯10重量份和偶氮二异丁腈6重量份混合，加热到80℃反应4小时，得到偏氟乙烯和甲基丙烯酸羟乙酯的无规共聚物的N-甲基吡咯烷酮溶液；
（2）将100重量份的聚醚二元醇N220和二苯基甲烷二异氰酸酯15重量份混合均匀，加热85℃反应4小时，得到聚氨酯预聚体；
（3）将步骤（1）制得的偏氟乙烯和丙烯酸羟乙酯的无规共聚物的N-甲基吡咯烷酮溶液100重量份和步骤（2）制得的聚氨酯预聚体20重量份混合均匀，加热70℃反应8小时，制得聚氨酯改性的聚偏氟乙烯的N-甲基吡咯烷酮溶液，浓度为50%；
用于正极极片的聚氨酯改性的聚偏氟乙烯绝缘胶的制备过程如下：
将上述制得的浓度为50%的聚氨酯改性的聚偏氟乙烯的N-甲基吡咯烷酮溶液100重量份和氧化硅10重量份混合均匀，即可制得用于正极极片的聚氨酯改性的聚偏氟乙烯绝缘胶。
实施例3
在本实施例中，胶粘剂（聚氨酯改性的聚偏氟乙烯的N-甲基吡咯烷酮溶液）的制备过程如下：
（1）将N-甲基吡咯烷酮100重量份、偏氟乙烯42重量份、甲基丙烯酸羟丙酯8重量份和偶氮二异丁腈5重量份混合，加热到75℃反应4.5小时，得到偏氟乙烯和甲基丙烯酸羟乙酯的无规共聚物的N-甲基吡咯烷酮溶液；
（2）将100重量份的聚醚二元醇N220和苯二亚甲基二异氰酸酯12重量份混合均匀，加热80℃反应4.5小时，得到聚氨酯预聚体；
（3）将步骤（1）制得的偏氟乙烯和丙烯酸羟乙酯的无规共聚物的N-甲基吡咯烷酮溶液100重量份和步骤（2）制得的聚氨酯预聚体25重量份混合均匀，加热75℃反应6.5小时，制得聚氨酯改性的聚偏氟乙烯的N-甲基吡咯烷酮溶液，浓度为48.4%
用于正极极片的聚氨酯改性的聚偏氟乙烯绝缘胶的制备过程如下：
将上述制得的浓度为48.4%的聚氨酯改性的聚偏氟乙烯的溶液100重量份和六方氮化硼15重量份混合均匀，即可制得用于正极极片的聚氨酯改性的聚偏氟乙烯绝缘胶。
实施例4
在本实施例中，胶粘剂（聚氨酯改性的聚偏氟乙烯的N-甲基吡咯烷酮溶液）的制备过程如下：
（1）)将N-甲基吡咯烷酮100重量份、偏氟乙烯35重量份、丙烯酸羟丙酯6重量份和偶氮二异庚腈4重量份混合，加热到70℃反应5小时，得到偏氟乙烯和甲基丙烯酸羟乙酯的无规共聚物的N-甲基吡咯烷酮溶液；
（2）将100重量份的聚醚二元醇N220和异氟尔酮二异氰酸酯10重量份混合均匀，加热75℃反应5小时，得到聚氨酯预聚体；
（3）将步骤（1）制得的偏氟乙烯和丙烯酸羟乙酯的无规共聚物的N-甲基吡咯烷酮溶液100重量份和步骤（2）制得的聚氨酯预聚体25重量份混合均匀，加热75℃反应6.5小时，制得聚氨酯改性聚偏氟乙烯的N-甲基吡咯烷酮溶液，浓度为44.9%。
用于正极极片的聚氨酯改性的聚偏氟乙烯绝缘胶的制备过程如下：
将上述制得的浓度为44.9%的聚氨酯改性的聚偏氟乙烯的N-甲基吡咯烷酮溶液100重量份和六方氮化硼25重量份混合均匀，即可制得用于正极极片的聚氨酯改性的聚偏氟乙烯绝缘胶。
实施例5
在本实施例中，胶粘剂（聚氨酯改性的聚偏氟乙烯的N-甲基吡咯烷酮溶液）的制备过程如下：
（1）将N-甲基吡咯烷酮100重量份、偏氟乙烯40重量份、丙烯酸羟丙酯7重量份和偶氮二异庚腈5重量份混合，加热到65℃反应5小时，得到偏氟乙烯和甲基丙烯酸羟乙酯的无规共聚物的N-甲基吡咯烷酮溶液；
（2）将100重量份的聚醚二元醇N210和异氟尔酮二异氰酸酯14重量份混合均匀，加热75℃反应5小时，得到聚氨酯预聚体；
（3）将步骤（1）制得的偏氟乙烯和丙烯酸羟乙酯的无规共聚物的N-甲基吡咯烷酮溶液100重量份和步骤（2）制得的聚氨酯预聚体23重量份混合均匀，加热75℃反应6.5小时，制得聚氨酯改性的聚偏氟乙烯的N-甲基吡咯烷酮溶液，浓度为46.5%；
用于正极极片的聚氨酯改性的聚偏氟乙烯绝缘胶的制备过程如下：
将上述制得的浓度为46.5%的聚氨酯改性的聚偏氟乙烯的N-甲基吡咯烷酮溶液100重量份和氧化硅23重量份混合均匀，即可制得用于正极极片的聚氨酯改性的聚偏氟乙烯绝缘胶。
对比例1
将N-甲基吡咯烷酮100重量份、偏氟乙烯87.6重量份、偶氮二异庚腈2重量份混合，加热到60℃反应7小时，得到偏氟乙烯均聚物的N-甲基吡咯烷酮溶液（胶粘剂），浓度为46.7%；
用于正极极片的聚偏氟乙烯绝缘胶的制备过程如下：将上述制得的浓度为46.7%的聚偏氟乙烯的N-甲基吡咯烷酮溶液100重量份和氧化硅50重量份混合均匀，即可制得用于正极极片的的聚偏氟乙烯绝缘胶。
实施例6：对胶粘剂和绝缘胶的表征
在本实施例中，对实施例1-5和对比例1中制备得到的胶粘剂和绝缘胶进行性能测试。
测试方法如下：
（1）粘度：采用Brookfield DV3T粘度计测试。方法如下：打开恒温水浴，确认水浴温度恒定在25℃；打开粘度计，点击粘度测试；确认托盘已清洁，确认上方红色指示灯亮，再进行平衡校正：将托盘放置转子下方并固定，顺时针缓慢调节旋钮，当下方黄色指示灯亮起时，逆时针缓慢调节旋钮，当调节至黄色指示灯刚好熄灭时，停止调节，此时转子与托盘刚好脱离接触，再将旋钮向逆时针方向调节一格，取下托盘；用1mL的注射器分别抽取0.4 mL实施例1-5和对比例1中制备得到的胶粘剂，加入托盘中心位置；将托盘放置在转子下，并固定；根据样品实际情况设置合理的转速，保证扭矩维持在20%~80%之间；1min后，待粘度读数或曲线趋于稳定，波动不超过1%即可读数，点击停止测试，记录各个胶粘剂的粘度数值，结果如下表1所示。
（2）剥离强度：采用三思泰捷万能试验机测试。方法如下：将实施例1-5和对比例1中制备得到的绝缘胶分别刮涂到铝箔上，烘干，裁成25mm宽的条子，绝缘胶膜的厚度为20 μm。在不锈钢板上贴上双面胶带，然后将涂有胶粘剂铝箔条子的带胶面粘到双面胶上；用试验机将铝箔按180°剥离下来。每种绝缘胶测三条试样，计算平均值，即得到各个绝缘胶的剥离强度，结果如下表1所示。
由表1可知，本发明的经聚氨酯改性的聚偏氟乙烯绝缘胶与对比例的聚偏氟乙烯绝缘胶相比，表现出更高的剥离强度，具有更好的粘结力。
（3）拉伸模量：将实施例1-5和对比例1中制备得到的绝缘胶分别倒入特氟龙模具中，模具的示例性图示如图1所示，胶膜的厚度限制为2 mm。然后将带有绝缘胶的模具放入烘箱中，烘干；将模具取出，室温冷却24小时。每种绝缘胶至少制备3个样品，并分别测试样品的厚度D（mm）、宽度S（mm）和长度L0（mm）；打开万能拉伸机，进入“拉伸强度”测试程序，将样品固定在上下两个夹具中；设置拉伸速度50 mm/min，“力”和“位移”清零；点击“运行”，待样品被拉断，设备自动停止。记录最大拉力F（N）和位移L（mm）。按照如下公式计算拉伸强度ɛ（N/mm2或MPa）和断裂伸长率Eb：
ɛ = F/(D*S)
Eb= L/L0*100%
具体地，在屈服点前取两点，分别测试最大拉力F1、F2和相对应的位移L1、L2，由下式计算得到两点的拉伸强度ɛ1、ɛ2，以及断裂伸长率Eb1、Eb2：
ɛ1= F1/(D*S)
ɛ2= F2/(D*S)
Eb1=L1/L0*100%
Eb2=L2/L0*100%
取差值得到△ɛ和△Eb。△ɛ和△Eb的比值即为绝缘胶的拉伸模量，结果如下表1所示。
由表1中的数据可知，本发明的经聚氨酯改性的聚偏氟乙烯绝缘胶与对比例的聚偏氟乙烯绝缘胶相比，具有较低的拉伸模量，更具柔韧性。
表1：实施例1-5和对比例1中制备的粘结剂和绝缘胶的性质
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Claims (12)

1.一种胶粘剂的制备方法，包括以下步骤：
（1）将30至50重量份的偏氟乙烯、4至10重量份的（甲基）丙烯酸羟基酯和1~6重量份的引发剂溶于100重量份的有机溶剂中，于60℃至80℃反应4至7小时，得到偏氟乙烯和（甲基）丙烯酸羟基酯的无规共聚物溶液；
（2）将100重量份的聚醚二元醇和5至15重量份的二异氰酸酯均匀混合，于70℃至85℃反应4至8小时，得到聚氨酯预聚体；
（3）将100重量份的所述无规共聚物溶液和20至40重量份的所述聚氨酯预聚体均匀混合，于70℃至85℃反应4至8小时，制得聚氨酯改性的聚偏氟乙烯溶液作为胶粘剂。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述（甲基）丙烯酸羟基酯为丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟丙酯、和甲基丙烯酸羟丙酯中的至少一种。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述引发剂为偶氮二异丁腈、和偶氮二异庚腈中的至少一种。
4.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述有机溶剂选自N-甲基吡咯烷酮、N,N-二甲基甲酰胺或N,N-二甲基乙酰胺。
5.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述聚醚二元醇是聚醚N210和聚醚N220中的至少一种。
6.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述二异氰酸酯是甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、苯二亚甲基二异氰酸酯、和异氟尔酮二异氰酸酯中的至少一种。
7.由权利要求1-6中任一项所述的方法制备的胶粘剂。
8.一种绝缘胶，其由包括以下组分的分散液制备得到：
- 100重量份的权利要求7所述的胶粘剂；以及
- 10至50重量份的绝缘填料，选自氧化硅、氧化镁、六方氮化硼、六方氮化铝、氧化铝、氮化硅、二氧化钛、氧化锌、钛酸锶、硫酸钡、硫酸钙、和硅酸钙中的至少一种；以及
- 任选的0至100重量份的有机溶剂，选自N-甲基吡咯烷酮、N,N-二甲基甲酰胺或N,N-二甲基乙酰胺。
9.根据权利要求8所述的绝缘胶，其中，所述绝缘填料的粒径D50为0.1 μm至20 μm。
10.一种为锂离子电池的正极极片提供绝缘保护的方法，其包括将权利要求8或9所述的绝缘胶涂覆在所述正极极片的表面，并于60℃至70℃的温度固化成绝缘胶膜。
11.根据权利要求10所述的方法，其中，所述正极极片的表面包括正极极片的活性物质边缘与极耳之间的区域表面。
12.根据权利要求10或11所述的方法，其中，所述绝缘胶膜的厚度为10 μm至50 μm。
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Citations (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20020102456A1 (en) * 1999-09-20 2002-08-01 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Battery
CN1408013A (zh) * 1999-12-09 2003-04-02 诺沃恩Ip控股公司 可挤出的聚氨酯组合物及其制备方法
US20070178373A1 (en) * 2006-01-27 2007-08-02 Seung-Sik Hwang Polyurethane binder, electrodes containing the same and lithium battery employing the electrodes
CN101679563A (zh) * 2007-04-24 2010-03-24 索维索莱克西斯公开有限公司 偏二氟乙烯共聚物
CN103270058A (zh) * 2010-12-22 2013-08-28 索尔维特殊聚合物意大利有限公司 偏二氟乙烯共聚物
CN104144958A (zh) * 2011-12-13 2014-11-12 索尔维特殊聚合物意大利有限公司 混合聚合物
CN109679559A (zh) * 2018-12-04 2019-04-26 顺德职业技术学院 耐油性能优异的湿气固化聚氨酯热熔胶及其制备方法
CN110183562A (zh) * 2019-05-30 2019-08-30 浙江孚诺林化工新材料有限公司 一种用于锂离子动力电池黏结剂的偏氟乙烯聚合物及其制备方法和用途
CN110452336A (zh) * 2019-08-15 2019-11-15 宁德卓高新材料科技有限公司 制备改性偏氟乙烯聚合物粉末的方法
CN111082061A (zh) * 2019-12-23 2020-04-28 荆晓东 锂电池用胶黏剂的制备方法
CN111727522A (zh) * 2018-03-15 2020-09-29 株式会社吴羽 粘合剂组合物、用于制造非水电解质二次电池用电极的合剂、非水电解质二次电池用的电极以及非水电解质二次电池
JP2021051838A (ja) * 2019-09-21 2021-04-01 Tdk株式会社 リチウム二次電池
CN112701243A (zh) * 2019-10-23 2021-04-23 深圳格林德能源集团有限公司 一种锂离子电池极片的绝缘导热涂层及其制备方法
JP2021153029A (ja) * 2020-03-25 2021-09-30 Tdk株式会社 正極活物質層、それを用いた正極および二次電池

Patent Citations (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20020102456A1 (en) * 1999-09-20 2002-08-01 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Battery
CN1408013A (zh) * 1999-12-09 2003-04-02 诺沃恩Ip控股公司 可挤出的聚氨酯组合物及其制备方法
US20070178373A1 (en) * 2006-01-27 2007-08-02 Seung-Sik Hwang Polyurethane binder, electrodes containing the same and lithium battery employing the electrodes
CN101679563A (zh) * 2007-04-24 2010-03-24 索维索莱克西斯公开有限公司 偏二氟乙烯共聚物
CN103270058A (zh) * 2010-12-22 2013-08-28 索尔维特殊聚合物意大利有限公司 偏二氟乙烯共聚物
US20130264522A1 (en) * 2010-12-22 2013-10-10 Solvay Specialty Polymers Italy S.P.A. Vinylidene fluoride copolymers
CN104144958A (zh) * 2011-12-13 2014-11-12 索尔维特殊聚合物意大利有限公司 混合聚合物
CN111727522A (zh) * 2018-03-15 2020-09-29 株式会社吴羽 粘合剂组合物、用于制造非水电解质二次电池用电极的合剂、非水电解质二次电池用的电极以及非水电解质二次电池
CN109679559A (zh) * 2018-12-04 2019-04-26 顺德职业技术学院 耐油性能优异的湿气固化聚氨酯热熔胶及其制备方法
CN110183562A (zh) * 2019-05-30 2019-08-30 浙江孚诺林化工新材料有限公司 一种用于锂离子动力电池黏结剂的偏氟乙烯聚合物及其制备方法和用途
CN110452336A (zh) * 2019-08-15 2019-11-15 宁德卓高新材料科技有限公司 制备改性偏氟乙烯聚合物粉末的方法
JP2021051838A (ja) * 2019-09-21 2021-04-01 Tdk株式会社 リチウム二次電池
CN112701243A (zh) * 2019-10-23 2021-04-23 深圳格林德能源集团有限公司 一种锂离子电池极片的绝缘导热涂层及其制备方法
CN111082061A (zh) * 2019-12-23 2020-04-28 荆晓东 锂电池用胶黏剂的制备方法
JP2021153029A (ja) * 2020-03-25 2021-09-30 Tdk株式会社 正極活物質層、それを用いた正極および二次電池

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
方少明等: "两亲聚合物的合成及其在聚偏氟乙烯膜改性中的应用", 《膜科学与技术》 *
马长花等: "TPU增韧PVDF的研究", 《塑料科技》 *

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