CN117480673A - 粘结剂、使用其的绝缘膜和电池模组 - Google Patents
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Abstract
提供了一种粘结剂，包括：胶粘剂、固化剂、溶剂，以及20重量％至50重量％的环状低聚糖，基于所述粘结剂的总重量计，以及使用其的绝缘膜和电池模组。粘结剂兼具优良粘结能力和耐震能力、抗冲击能力的粘结剂，使用了粘结剂的电池模组的耐震动性能、抗冲击性能显著提高，电池包内短路现象显著降低，显著提高车辆行驶过程的安全性能。
Description
本申请涉及粘合剂技术领域，尤其涉及一种粘结剂、使用其的绝缘膜和电池模组。
锂离子动力电池主要应用于电动车辆中，目前常见的组装形式为：由电池单体和配件组成电池模组，再由电池模组和配件组成电池包，再被安装到车辆上供电，由于车辆行驶场景的不确定性以及可能发生的撞击等，容易造成电池模组内电池单体之间、电池单体与其他部件之间发生碰撞冲击，进而引发安全事故。
因此，如何解决动力电池在使用过程中的安全问题是本领域亟待解决的问题。
发明内容
本申请是鉴于上述课题而进行的，其目的在于，提供一种粘结剂、使用其的绝缘膜和电池模组，旨在改善粘结剂失效的问题并且改善电池模组的耐震动和抗冲击性能。
本申请第一方面提供一种粘结剂，其包括：
胶粘剂、固化剂、溶剂，以及20重量％至50重量％的环状低聚糖，基于所述粘结剂的总重量计。
在任意实施方式中，本申请的粘结剂包括：
5重量％至50重量％的胶粘剂，可选为20重量％至40重量％；
20重量％至50重量％的环状低聚糖，可选为25重量％至35重量％；
0.5重量％至10重量％的固化剂，可选为1重量％至5重量％；10重量％至40重量％的溶剂，可选为15重量％至35重量％； 各自基于所述粘结剂的总重量计。
在任意实施方式中，本申请的粘结剂中的环状低聚糖选自α-环糊精、β-环糊精和γ-环糊精中的一种或几种。
在任意实施方式中，本申请的粘结剂中的胶粘剂选自聚乙酸乙烯酯、聚乙烯醇、过氯乙烯、聚异丁烯、纤维素酯和聚丙烯酸中的一种或几种；可选地，所述胶粘剂的数均分子量为1,000-90,000，可选5,000-50,000。
在任意实施方式中，本申请的粘结剂中的固化剂为聚酰胺类固化剂。
在任意实施方式中，本申请的粘结剂中的溶剂选自四氯化碳、乙酸乙酯、甲酸甲酯、乙醇、甲苯中的一种或几种；可选地，所述溶剂为甲苯。
在任意实施方式中，本申请的粘结剂中还包含纤维素，所述纤维素选自羟丙基甲基纤维素、甲基纤维素、乙基纤维素、羟乙基纤维素、羟丙基纤维素和羧甲基纤维素中的一种或几种，可选地，所述纤维素的含量为2重量％至25重量％，可选3重量％至20重量％，基于所述粘结剂的总重量计。
本申请第二方面提供一种绝缘膜，包括基膜以及位于所述基膜至少一个表面的有机涂层，所述有机涂层包括本申请第一方面所述的粘结剂，所述有机涂层的厚度为90μm-300μm，可选100μm-200μm。
在任意实施方式中，所述基膜由选自至少一种以下的聚合物制成：聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯和聚对苯二甲酸乙二醇酯。
在任意实施方式中，所述基膜为聚对苯二甲酸乙二醇酯制成的膜，并且所述基膜经羟基化处理。
本申请第三方面提供一种电池模组，包括并排的电池单体以及包围所述电池单体的端板和侧板，其中，所述电池模组至少满足如下条件之一：
所述电池单体的电池外壳包有本申请第二方面的绝缘膜；
所述电池单体之间、所述电池单体与所述侧板之间以及所述电池单体与所述端板之间通过本申请第一方面的粘结剂粘结。
本申请第四方面提供一种电池包，包括本申请第三方面的电池模组，所述电池包作为用电装置的电源。
本申请开发出一种具有优良粘结能力和耐震能力、抗冲击能力的粘结剂，使用了所述粘结剂的电池模组的耐震动性能、抗冲击性能显著提高，电池包内短路现象显著降低，显著提高车辆行驶过程的安全性能。
本申请粘结剂在电池包中可能的应用如下：第一方面，本申请的粘结剂作为涂层成分制备绝缘膜，绝缘膜用于包在电池单体外壳表面起到绝缘和抗震作用；第二方面，在组装电池模组时，本申请的粘结剂作为胶粘结电池单体和电池单体/电池单体与端板/电池单体与侧板，进一步起到增强电池模组的牢固性和抗震能力的作用。使用了所述粘结剂的电池包的耐震动性能、抗冲击性能显著提高，电池包内短路现象显著降低，显著提高车辆使用时的安全性能。
图1为本申请一实施方式的绝缘膜的基膜的红外谱图。
图2为本申请一实施方式的绝缘膜，其中基膜的一侧涂布有本申请的粘结剂。
图3为本申请一实施方式的电池单体组成电池模组的示意图，其中电池单体外壳包有绝缘膜。
图4为本申请一实施方式的电池模组组装成电池包的示意图。
以下，适当地参照附图详细说明具体公开了本申请的粘结剂、使用其的绝缘膜和动力电池装置的实施方式。但是会有省略不必要的详细说明的情况。例如，有省略对已众所周知的事项的详细说明、实际相同结构的重复说明的情况。这是为了避免以下的说明不必要地变得冗长，便于本领域技术人员的理解。此外，附图及以下说明是为了本领域技术人员充分理解本申请而提供的，并不旨在限定权利要求书所记载的主题。
本申请所公开的“范围”以下限和上限的形式来限定，给定范围是通过选定一个下限和一个上限进行限定的，选定的下限和上限限定了特别范围的边界。这种方式进行限定的范围可以是包括端值或不包括端值的，并且可以进行任意地组合，即任何下限可以与任何上限组合形成一个范围。例如，如果针对特定参数列出了60-120和80-110的范围，理解为60-110和80-120的范围也是预料到的。此外，如果列出的最小范围值1和2，和如果列出了最大范围值3，4和5，则下面的范围可全部预料到：1-3、1-4、1-5、2-3、2-4和2-5。在本申请中，除非有其他说明，数值范围“a-b”表示a到b之间的任意实数组合的缩略表示，其中a和b都是实数。例如数值范围“0-5”表示本文中已经全部列出了“0-5”之间的全部实数，“0-5”只是这些数值组合的缩略表示。另外，当表述某个参数为≥2的整数，则相当于公开了该参数为例如整数2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12等。
如果没有特别的说明，本申请的所有实施方式以及可选实施方式可以相互组合形成新的技术方案。
如果没有特别的说明，本申请的所有技术特征以及可选技术特征可以相互组合形成新的技术方案。
如果没有特别的说明，本申请所提到的“包括”和“包含”表示开放式，也可以是封闭式。例如，所述“包括”和“包含”可以表示还可以包括或包含没有列出的其他组分，也可以仅包括或包含列出的组分。
如果没有特别的说明，在本申请中，术语“或”是包括性的。举例来说，短语“A或B”表示“A，B，或A和B两者”。更具体地，以下任一条件均满足条件“A或B”：A为真(或存在)并且B为假(或不存在)；A为假(或不存在)而B为真(或存在)；或A和B都为真(或存在)。
为了增加电池单体在电池模组中的稳定性，在由电池单体组成电池模组时，通常使用粘结剂将电池单体彼此粘接起来，然后再通过粘结剂将端板、侧板与电池单体固定。其次，为增加电池单体之间的绝缘性，电池单体的外壳表面还需包覆一层绝缘膜。然而，在车辆使用 过程中，由于电池包长时间处于不同的震动工况中，容易造成粘结剂脱落而造成电池模组内电池单体发生位移，进而连带电池单体外壳表面的绝缘膜破损而发生电池单体之间的短路，引发车辆安全事故。
基于上述技术问题，本申请从增加电池模组内电池单体之间的粘结能力和耐震能力、抗冲击能力出发，开发出一种兼具优良粘结能力和耐震能力、抗冲击能力的粘结剂，使用了所述粘结剂的电池模组的耐震动性能、抗冲击性能显著提高，电池包内短路现象显著降低，显著提高车辆行驶过程的安全性能。
[粘结剂]
基于此，本申请的第一方面提供一种粘结剂，其包括：
胶粘剂、固化剂、溶剂，以及20重量％至50重量％的环状低聚糖，基于所述粘结剂的总重量计。
本申请粘结剂在电池包中可能的应用如下：第一方面，本申请的粘结剂作为涂层成分制备绝缘膜，绝缘膜用于包在电池单体外壳表面起到绝缘和抗震作用；第二方面，在组装电池模组时，本申请的粘结剂作为胶粘结电池单体和电池单体/电池单体与端板/电池单体与侧板，进一步起到增强电池模组的牢固性和抗震能力的作用。使用了所述粘结剂的电池包的耐震动性能、抗冲击性能显著提高，电池包内短路现象显著降低，显著提高车辆使用时的安全性能。
不囿于任何理论，现认为，由若干个葡萄糖单元以1,4-糖苷键结合成的环状低聚糖，具有中空圆筒的立体环状结构，这种立体环状结构使环状低聚糖分子能够承受不同方向上反复的微观应变而不发生结构解体。环状低聚糖的环状内缘主要为C-H键，具有疏水性，这种疏水性空洞可以嵌入长链高分子化合物，通过形成交联网络进一步分解微观应力。故该环状低聚糖可以提高粘结剂在长时间震动和冲击应变下的粘接性能，从而使电池模组具有良好的耐震、抗冲击性能。
在一些实施方式中，本申请的粘结剂包括：
5重量％至50重量％的胶粘剂，可选为20重量％至40重量％；
20重量％至50重量％的环状低聚糖，可选为25重量％至35 重量％；
0.5重量％至10重量％的固化剂，可选为1重量％至5重量％；10重量％至40重量％的溶剂，可选为15重量％至35重量％；各自基于所述粘结剂的总重量计。
在一些实施方式中，所述环状低聚糖的含量为20重量％至50重量％，可选25重量％至35重量％，更可选28重量％至32重量％，基于粘结剂的总重量计。
环状低聚糖的含量过高或过低都会明显降低粘结剂在长时间震动和冲击应变下的粘结效果。只有处于合适的范围，在长时间震动和冲击应变下，粘结剂才能保持较好的粘结性能进而起到，不发生失效。
在一些实施方式中，所述环状低聚糖具有以下通式：
其中所述R选自氢原子、NH
2、C1-C6烷基、C1-C6烷基羰基和C1-C6烷基羟基中的一种或几种，n为0-6的整数，可选1-3的整数；可选地，所述环状低聚糖选自α-环糊精、β-环糊精和γ-环糊精中的一种或几种。
在本申请中，可以理解，“C1-C6烷基”是指具有1至6个碳原子的直链烃或支链烃，例如甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、仲丁基、叔丁基、戊基、1-甲基丁基、2-甲基丁基、3-甲基丁基、1,2-二甲基丙基、1,1-二甲基丙基、2,2-二甲基丙基、1-乙基丙基、己基、1-甲基戊基、2-甲基戊基、3-甲基戊基、4-甲基戊基、1,2-二甲基丙基、1,3-二甲基丁基、1,4-二甲基丁基、2,3-二甲基丁基、1,1-二甲基丁基、2,2-二甲基丁基、3,3-二甲基丁基、 1,1,2-三甲基丙基、1,2,2-三甲基丙基、1-乙基丁基和2-乙基丁基。还可选具有1至4个碳原子的烷基，例如尤其是甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、仲丁基或叔丁基。
所述不同类型的环状低聚糖可以直接购买也可以用现有技术手段直接合成。
在本申请中，可以理解，“0-6的整数”是指0、1、2、3、4、5和6的整数。
在一些实施方式中，对应葡萄糖单体分子数为7的β-环糊精和对应葡萄糖单体分子数为8的γ-环糊精也可以提供良好的耐震动和冲击应变性能。
进一步地，当环状低聚糖为α-环糊精时，其对应的葡萄糖单体分子数为6个，其空腔尺寸可以允许一些长链高分子穿过；当葡萄糖单体分子数提升时，其空腔尺寸变大，环糊精的耐震动和冲击应变作用相应减弱，故α-环糊精可以提供更好的耐震动和冲击应变性能。
在一些实施方式中，所述胶粘剂的含量为20重量％至50重量％，可选25重量％至40重量％，还可选26重量％至35重量％，基于粘结剂的总重量计。
通过进一步调控胶粘剂的重量比在合适范围内，能够进一步提高粘结剂的粘结性能，进而提高对应电池模组的耐震动性能和抗应变能力。
在一些实施方式中，所述胶粘剂选自聚乙酸乙烯酯、聚乙烯醇、过氯乙烯、聚异丁烯、纤维素酯和聚丙烯酸中的一种或几种。
在一些实施方式中，所述胶粘剂的数均分子量为1,000-90,000，可选5,000-50,000，还可选5,500-20,000。
将胶粘剂分子量分布范围保持在合理范围内，胶粘剂均一性越好，与粘结剂的其他组分的协同配合也越好，粘结剂的粘结性能和抗震性能越好。当分子量较小时，胶粘剂分子之间、胶粘剂分子与粘结剂的其他组分之间的结合作用越弱，无法起到胶粘剂的作用；当分子量大于一定值时，胶粘剂的粘结作用无法进一步提升，对改善粘结剂的性能没有显著提升；本申请中胶粘剂分子 量范围可选为5500-20000。
在本申请中，数均分子量采用凝胶渗透色谱(GPC)法，按照GB/T 21863-2008《凝胶渗透色谱法(GPC)用四氢呋喃做淋洗液》测定(等同采用德国标准DIN 55672-1：2007《凝胶渗透色谱法(GPC)第1部分：用四氢呋喃(THF)作洗脱溶剂》)。
在一些实施方式中，所述胶粘剂的聚合度为100-2000，可选200-1000，更可选300-600。
将胶粘剂分子的聚合度保持在合理范围内，胶粘剂均一性越好，与粘结剂的其他组分的协同配合也越好，粘结剂的粘结性能和抗震性能越好。
在一些实施方式中，所述胶粘剂的粘度为5000mPa·s-15000mPa·s。
当胶粘剂粘度过低时，胶粘剂表现牛顿流体性质，成膜性差，涂胶时容易发生漏涂问题；粘度过高时胶粘剂分散性不好，容易团聚，同样影响成膜性，进而发生漏涂问题。
在本申请中，所述胶粘剂的粘度可在25℃下，采用旋转法根据标准GB/T 10247-2008进行测试。该标准具体操作如下：在烧杯或盛样器中装满待测样品，确保不要引入气泡，如有必要，抽真空消除气泡。若样品挥发或易吸湿等，在恒温过程中要密封烧杯或盛样器。将准备好样品的烧杯或盛样器放入恒温浴中，确保时间充分以达到规定温度。选择合适转子，使读数在最大量程的20％～90％。对63#转子，应满足1000mpa·s≤粘度≤10000mpa·s，20％≤扭矩百分比≤90％，若粘度结果NG，改用64#转子，应同时满足如下结果：10000mpa·s＜粘度，20％≤扭矩百分比≤90％。测试过程中转子凹槽与浆料面平齐。开启电机，5min后仪器粘度读数稳定后，停止电机，等转子停止后再次开启电机进行第二次测试，直到连续两次测试数据相对平均值的偏差不大于3％，结果取两次测定值的平均数。
在一些实施方式中，所述粘结剂组合物还包含纤维素，所述纤维素选自羟丙基甲基纤维素、甲基纤维素、乙基纤维素、羟乙基纤维素、羟丙基纤维素和羧甲基纤维素中的一种或几种。纤维 素在本申请粘结剂中主要起到交联作用，使胶粘剂、环状低聚糖、固化剂等有机分子通过纤维素交联起来，进一步增加粘结剂的粘结性能和抗震性能。
在一些实施方式中，所述纤维素的含量为2重量％至25重量％，可选3重量％至20重量％，还可选5重量％至15重量％，还可选为8重量％至12重量％，基于粘结剂的总重量计。
在一些实施方式中，所述纤维素为羟丙基甲基纤维素，其在纤维素链上具有羟基、丙基、甲基官能团，多种类型的官能团提升了纳米纤维素在粘结剂中的交联作用，使粘结剂具有良好的粘结性。
在一些实施方式中，所述纤维素的数均分子量为10,000-30,000，可选15,000至25,000。
在一些实施方式中，所述纤维素为纳米纤维素，其粒径Dv50为10nm-100nm，可选为30nm-70nm。
当纳米纤维素Dv50过低，其不易均匀分散到粘结剂体系中，影响交联作用，进而影响粘结剂的粘结性能和抗震性能；当纳米纤维素Dv50过高时，不易于与粘结剂体系中其他聚合物组分充分形成网络结构，影响交联的效果。
进一步地，纳米纤维素的Dv50与α-环糊精的颗粒尺寸(通常为30-70nm)相同。
在本申请中，所述纳米纤维素的粒径Dv50可以参照标准GB/T 19077.1-2016，使用激光粒度分析仪(如Malvern Master Size 3000)测定。其中，Dv50的物理定义如下：
Dv50：所述颗粒累计体积分布百分数达到50％时所对应的粒径。
本领域的技术人员可以理解，也可以使用其他粒径的纤维素，根据需要将其研磨至所需的粒径，研磨颗粒的方法也是本领域技术人员所周知的。
不囿于任何理论，发明人认为，纤维素可与环状低聚物外缘通过氢键作用结合，再通过分子间作用和胶粘剂、固化剂形成交联网络，进一步使所述粘结剂在长时间震动和冲击应变条件下仍 具有较好的粘接性能。
在一些实施方式中，胶粘剂：环状低聚糖：纤维素的重量比为(1.5-4)：(1.5-5)：1，可选(2-3.5)：(2-3.5)：1，还可选为(2.5-3.3)：(2.5-3.3)：1。
在一些实施方式中，所述固化剂为聚酰胺类固化剂，例如Versamid125固化剂。相比于其他类型的固化剂，酰胺类固化剂具有较好的固化作用，在潮湿环境中也能使组合物具有较好的粘接性能。
在一些实施方式中，所述固化剂的含量为0.5重量％至10重量％，可选1重量％至5重量％，更可选1.5至4重量％，基于粘结剂的总重量计。
在一些实施方式中，所述溶剂选自四氯化碳、乙酸乙酯、甲酸甲酯、乙醇、甲苯中的一种或几种。
在一些实施方式中，所述溶剂为甲苯。所述粘结剂的各组分在甲苯溶液中有较好的分散效果，具有最好的涂布性能。
在一些实施方式中，所述溶剂的含量为10重量％至40重量％，可选15重量％至35重量％，20重量％至30重量％，基于粘结剂的总重量计。
溶剂可以促进各组分的分散和交联反应的发生，在涂布后溶剂逐渐挥发使粘结剂产生粘结作用。
[绝缘膜]
本申请的第二方面提供一种绝缘膜，包括基膜以及位于所述基膜至少一个表面的有机涂层，所述有机涂层包括本申请第一方面所述的粘结剂，所述有机涂层的厚度为90μm-300μm，可选100μm-200μm。
在一些实施方式中，所述基膜由选自至少一种以下的聚合物制成：聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯和聚对苯二甲酸乙二醇酯。
在本申请中，所述涂覆方法可使用本领域常规使用的方法，如使用刮刀流延涂布法，刮刀缝隙调节为50μm至260μm，可选100μm至200μm。
在一些实施方案中，所述基膜为聚合物膜，其由数均分子量为20,000至30,000的聚合物制成。
在一些实施方案中，所述基膜的厚度为50μm至300μm，可选80μm至200μm。
在一些实施方式中，所述基膜经羟基化处理。
在本申请中，所述羟基化处理可通过以下方式进行：将羟基化试剂涂覆于膜表面(涂覆厚度可为100-300μm)，然后在10℃-50℃，可选20℃-30℃下反应1至20分钟，可选5至15分钟，然后用去离子水洗涤处理的表面，以除去羟基化试剂(例如使用pH试纸测定膜表面，其pH值为7.0至7.5时视为已经除去羟基化试剂)。其中所述羟基化试剂可为10重量％至60重量％的NaOH溶液和10重量％至60重量％的KOH溶液中的一种或几种；可选地，所述羟基化试剂为10重量％至60重量％的NaOH溶液，可选为20重量至40重量％的NaOH溶液。
在一些实施方式中，所述基膜在经羟基化处理之前也可进行预处理，如使用乙醇和去离子水进行表面洗涤。
在碱性条件下引入羟基可避免羟基化试剂残留对环糊精分子造成影响；合理的选择碱性羟基化溶液浓度范围也可避免其对基膜造成破坏。
在一些实施方式中，所述基膜由聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)制成。PET膜具有很高的化学稳定性，但PET分子链上没有亲水基团，与大多数聚合物相容性差；将其在碱性溶液中进行羟基化处理，可以提高膜表面的反应活性，有利于粘结剂良好地附着在PET膜上。
参见图2，其为本申请的绝缘膜，其中基膜B的一侧涂布有本申请的粘结剂A。
[电池模组]
本申请的第三方面提供一种电池模组，其包括并排的电池单体以及包围所述电池单体的端板和侧板。
在一些实施方式中，参见图3，图3为由6个电池单体并排组 成的电池模组，所述电池单体的电池外壳包有本申请第二方面的绝缘膜。
在一些实施方式中，参见图3的电池模组，电池单体之间、电池单体与所述侧板S之间以及电池单体与端板E之间通过本申请第一方面的粘结剂粘结。
本申请对电池单体的形状没有特别的限制，其可以是圆柱形、方形或其他任意的形状。
在一些实施方式中，电池模组所含电池单体的数量可以为一个或多个，具体数量本领域技术人员可根据电池模组的应用和容量进行选择。
在一些实施方式中，上述电池模块还可以组装成电池包，参见图4，电池包所含电池模块的数量可以为一个或多个，具体数量本领域技术人员可根据电池包的应用和容量进行选择。
所述电池包可以用作所述用电装置的电源，也可以用作所述用电装置的能量存储单元。所述用电装置可以包括移动设备(例如手机、笔记本电脑等)、电动车辆(例如纯电动车、混合动力电动车、插电式混合动力电动车、电动自行车、电动踏板车、电动高尔夫球车、电动卡车等)、电气列车、船舶及卫星、储能***等，但不限于此。
[实施例]
以下说明本申请的实施例。下面描述的实施例是示例性的，仅用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。实施例中未注明具体技术或条件的，按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规产品。
如果没有特别的说明，在本申请中，所有操作均在常温(25℃)和常压(101kPa)下进行。
实施例1-1
【粘结剂的制备】
粘结剂的制备方法为：将重量分数为30％的聚丙烯酸(购自麦克林，P890197)、重量分数为30％的α-环糊精(购自麦克林，C804818)、重量分数为10％的羟丙基甲基纤维素(购自麦克林，H811095)、重量分数为28％的甲苯和重量分数为2％的Versamid125固化剂混合均匀，得到实施例1的粘结剂。
【绝缘膜的制备】
第1步：对PET基膜(厚度为100μm)进行预处理。使用乙醇作为清洗剂，常温下(25℃，下同)处理15分钟后使用去离子水冲洗3次，常温下自然晾干；
第2步：将预处理后的PET基膜进行羟基化。具体方法为：将30重量％的NaOH溶液均匀涂布在PET基膜的两侧表面，常温反应10min后，使用去离子水冲洗至PET基膜表面为中性(使用pH试纸测量洗液，pH值为7.0)，常温下自然晾干；
第3步：将上述粘结剂使用刮刀均匀涂布(使用刮刀流延机，刮刀缝隙调节为125μm)涂在PET基膜的两侧表面，有机层厚度为125μm。
由此，得到实施例1的绝缘膜。
【电池模组的制备】
1.准备电池模组的端板，在装配设备上压紧；2.对电池单体、侧板和端板进行清洁；3.将绝缘膜包覆电池单体表面(除电池单体的连接部分所在的顶部)；4.将6个电池单体按照图3所示进行并排组合，使电池单体之间、电池单体与端板贴合；5.准备侧板组件并使侧板与6个电池单体的侧面贴合；6.完成装配后得到用于测试的电池模组。
实施例1-2
除在【粘结剂的制备】中，按照聚丙烯酸：α-环糊精：羟丙基甲基纤维素：甲苯：Versamid125＝40％：20％：10％：28％：2％的重量比混合以外，其他制备步骤与实施例1-1相同。
实施例1-3
除在【粘结剂的制备】中，按照聚丙烯酸：α-环糊精：羟丙基 甲基纤维素：甲苯：Versamid125＝10％：50％：10％：28％：2％的重量比混合以外，其他制备步骤与实施例1-1相同。
对比例1-1
除在【粘结剂的制备】中，按照聚丙烯酸：α-环糊精：羟丙基甲基纤维素：甲苯：Versamid125＝60％：0％：10％：28％：2％的重量比混合以外，其他制备步骤与实施例1-1相同。
对比例1-2
除在【粘结剂的制备】中，按照聚丙烯酸：α-环糊精：羟丙基甲基纤维素：甲苯：Versamid125＝10％：55％：5％：28％：2％的重量比混合以外，其他制备步骤与实施例1-1相同。
实施例2-1
除在【粘结剂的制备】中，按照聚丙烯酸：β-环糊精：羟丙基甲基纤维素：甲苯：Versamid125＝35％：25％：10％：28％：2％的重量比混合以外，其他制备步骤与实施例1-1相同。
实施例2-2
除在【粘结剂的制备】中，按照聚丙烯酸：β-环糊精：羟丙基甲基纤维素：甲苯：Versamid125＝25％：35％：10％：28％：2％的重量比混合以外，其他制备步骤与实施例1-1相同。
对比例1-3
除在【粘结剂的制备】中，按照聚丙烯酸：α-环糊精：羟丙基甲基纤维素：甲苯：Versamid125＝0％：60％：10％：28％：2％的重量比混合以外，其他制备步骤与实施例1-1相同。
实施例3-1
除在【粘结剂的制备】中，按照聚丙烯酸：γ-环糊精：羟丙基甲基纤维素：甲苯：Versamid125＝30％：30％：10％：28％：2％的重量比混合以外，其他制备步骤与实施例1-1相同。
实施例3-2
除在【粘结剂的制备】中，按照聚丙烯酸：γ-环糊精：羟丙基甲基纤维素：甲苯：Versamid125＝30％：30％：2％：28％：10％的重量比混合以外，其他制备步骤与实施例1-1相同。
实施例3-3
除在【粘结剂的制备】中，按照聚丙烯酸：γ-环糊精：羟丙基甲基纤维素：甲苯：Versamid125＝30％：30％：25％：13％：2％的重量比混合以外，其他制备步骤与实施例1-1相同。
实施例3-4
除在【粘结剂的制备】中，按照聚丙烯酸：γ-环糊精：羟丙基甲基纤维素：甲苯：Versamid125＝30％：30％：0％：28％：12％的重量比混合以外，其他制备步骤与实施例1-1相同。
实施例3-5
除在【粘结剂的制备】中，按照聚丙烯酸：γ-环糊精：羟丙基甲基纤维素：甲苯：Versamid125＝10％：30％：30％：28％：2％的重量比混合以外，其他制备步骤与实施例1-1相同。
对比例1-4
电池单体外壳仅包有PET基膜，且电池模组内的电池单体之间以及电池单体与端板和侧板之间使用丙烯酸结构胶(品牌：3M，型号：DP8805NS)。
对比例1-5
除在【绝缘膜的制备】步骤中，基膜并未进行第一步和第二步处理外，其他制备步骤与实施例1-1相同。
实施例4-1
除在【绝缘膜的制备】中，有机涂层的厚度为90μm以外，其他制备步骤与实施例1-1相同。
实施例4-2
除在【绝缘膜的制备】中，有机涂层的厚度为280μm以外，其他制备步骤与实施例1-1相同。
对比例1-6
除在【绝缘膜的制备】中，有机涂层的厚度为350μm以外，其他制备步骤与实施例1-1相同。
对比例1-7
除在【绝缘膜的制备】中，有机涂层的厚度为50μm以外，其他制备步骤与实施例1-1相同。
【电池模组耐震动性能、抗冲击性能测试】
使用万能试验机(美特斯MTS，型号：CDT1100)对上述所有实施例和对比例对应的电池模组进行测试。
不同方向震动应变测试：在电池模组x、y、z三个方向上分别施加震动应变(参见图3)，设置震动条件为震动频率范围为100-1500Hz，高频震动持续时间为8小时，震动加速度范围为0-100m/s
2，测试结束后，拆开电池模组，并记录所测电池包中电池单体在震动前后频率变化幅度，变化率越小，则说明电池模组耐震动性能越佳；
不同方向冲击应变测试：在电池模组x、y、z三个方向上分别施加冲击应变，设置冲击条件为震动频率范围为100-1500Hz，高频冲击持续时间为6ms，冲击加速度范围为0-500m/s
2，测试结束后，拆开电池模组，并记录所测电池模组中电池单体在冲击前后频率变化幅度，变化率越小，则说明抗冲击性能越佳。
本申请电池模组抗震性能判断标准：
震动前后电池单体x、y、z三个方向频率变化率均在±3％以内，则认为电池模组耐震动性能优秀；
震动前后电池单体x、y、z三个方向频率变化率均在±10％以内，则认为电池模组耐震动性能良好；
震动前后电池单体x、y、z三个方向频率变化率有两个及以下在±10％以内，则认为电池模组耐震动性能一般；
震动前后电池单体x、y、z三个方向频率变化率有三个在±10％以上，或至少有一个方向频率变化率超过20％，则认为电池模组耐震动性能较差；
冲击前后电池单体x、y和z三个方向频率变化率均在±8％以内，则认为电池模组抗冲击性能优秀；
冲击前后电池单体x、y和z三个方向频率变化率均在±20％以内，则认为电池模组抗冲击性能良好；
冲击前后电池单体x、y和z三个方向频率变化率有两个及以下在±20％以内，则认为电池模组抗冲击性能一般；
冲击前后电池单体x、y和z三个方向频率变化率有三个在±20％ 以上，或至少有一个方向频率变化率超过30％，则认为抗冲击性能较差。
表1实施例和对比例制备参数、产品参数、性能参数表
【数据分析】：
表1的实施例与对比例分别从环状低聚糖的用量、胶粘剂的用量、纤维素的用量、基膜是否羟基化和绝缘膜厚度对本申请的电池模组的耐震动性能和抗冲击性能进行了探究，具体如下：
【环状聚合物对电池模组耐震动性能和抗冲击性能的影响】
通过综合分析实施例1-1～1-3以及对比例1-1～1-2可知，本申请粘结剂中环状聚合物的含量为20-50重量％时，电池模组的耐振动性能和抗冲击性能均为优秀；因抗冲击性能条件更苛刻，实施例1-3中聚丙烯酸含量为10重量％，该比例下粘结剂粘结性能稍弱，故其抗冲击性能为良好。
对比例中环状聚合物含量均在合适含量之外，对比例1-1中环状聚合物含量为0重量％，无法起到增加粘结剂耐振动和冲击的作用，对比例1-2环状聚合物含量比例过高、聚丙烯酸比例过低，导致粘结剂粘结性能不佳，虽然有一定耐振动作用，但无法通过抗冲击测试。
【胶粘剂对电池模组耐震动性能和抗冲击性能的影响】
通过综合分析实施例2-1～2-3以及对比例1-3可知，本申请粘结剂中聚丙烯酸含量为20-40重量％时，粘结剂均表现出优秀的耐振动性能和抗冲击性能；对比例1-3中聚丙烯酸比例为0重量％，粘结剂粘结作用很差，故其耐振动、冲击性能均较差。
【纤维素对电池模组耐震动性能和抗冲击性能的影响】
综合比较实施例3-1～3-5可知，本申请粘结剂中纤维素合适占比为2-25重量％，在此范围内粘结剂表现出优秀或良好的耐振动性能和抗冲击性能；实施例3-4中纤维素比例为0重量％，粘结剂粘结作用稍弱，故其耐冲击性能一般，实施例3-5中纤维素比例为30重量％同时聚丙烯酸比例为10重量％，纤维素比例过高、聚丙烯酸比例过低，纤维素同样无法起到加强粘结性的作用，故其耐冲击性能一般。
【绝缘膜厚度变化分析】
综合比较实施例4-1～4-2和对比例1-6和1-7可知，本申请绝缘膜上有机涂层的合适厚度为90-280μm，包有所述绝缘膜的电池 单体的电池模组表现出良好的耐振动性能和抗冲击性能；当绝缘膜厚度进一步降低至50μm(对比例1-7)，粘结剂层过薄影响其粘结作用，而厚度提高至350μm(对比例1-6)，粘结剂层过厚容易发生粘接失效，这两种比例下粘结剂耐振动、冲击性能均一般。
如对比例1-4，使用常规丙烯酸结构胶将电池单体与电池单体粘结得到的电池模组，其耐冲击、振动性能均较差；
如对比例1-5，当基膜未进行羟基化时，对应电池模组的耐冲击、振动性能均一般。如图1所示，实施例1-1粘结剂红外图谱中3600cm
-1波数处出现明显羟基的吸收振动峰，而未羟基化的对比例1-5粘结剂在3600cm
-1波数处只有较弱的羟基吸收振动峰，较多羟基官能团有利于有机涂层中粘结剂组分与基膜表面羟基的键合作用。
Claims (12)
- 一种粘结剂，其包括：胶粘剂、固化剂、溶剂，以及20重量％至50重量％的环状低聚糖，基于所述粘结剂的总重量计。
- 根据权利要求1至3中任一项所述的粘结剂，其包括：5重量％至50重量％的胶粘剂，可选为20重量％至40重量％；20重量％至50重量％的环状低聚糖，可选为25重量％至35重量％；0.5重量％至10重量％的固化剂，可选为1重量％至5重量％；10重量％至40重量％的溶剂，可选为15重量％至35重量％；各自基于所述粘结剂的总重量计。
- 根据权利要求1或2所述的粘结剂，其中，所述环状低聚糖选自α-环糊精、β-环糊精和γ-环糊精中的一种或几种。
- 根据权利要求1至3中任一项所述的粘结剂，其中，所述胶粘剂选自聚乙酸乙烯酯、聚乙烯醇、过氯乙烯、聚异丁烯、纤维素酯和聚丙烯酸中的一种或几种；可选地，所述胶粘剂的数均分子量为1,000-90,000，可选5,000-50,000。
- 根据权利要求1至4中任一项所述的粘结剂，其中，所述固化剂为聚酰胺类固化剂。
- 根据权利要求1至5中任一项所述的粘结剂，其中，所述溶剂选自四氯化碳、乙酸乙酯、甲酸甲酯、乙醇、甲苯中的一种或几种；可选地，所述溶剂为甲苯。
- 根据权利要求1至6中任一项所述的粘结剂，其中，所述粘结剂还包含纤维素，所述纤维素选自羟丙基甲基纤维素、甲基 纤维素、乙基纤维素、羟乙基纤维素、羟丙基纤维素和羧甲基纤维素中的一种或几种，可选地，所述纤维素的含量为2重量％至25重量％，可选3重量％至20重量％，基于所述粘结剂的总重量计。
- 一种绝缘膜，包括基膜以及位于所述基膜至少一个表面的有机涂层，所述有机涂层包括权利要求1至7中所述的粘结剂，所述有机涂层的厚度为90μm-300μm，可选100μm-200μm。
- 根据权利要求8所述的绝缘膜，其中，所述基膜由选自至少一种以下的聚合物制成：聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯和聚对苯二甲酸乙二醇酯。
- 根据权利要求8或9中任一项所述的绝缘膜，所述基膜为聚对苯二甲酸乙二醇酯制成的膜，并且所述基膜经羟基化处理。
- 一种电池模组，包括并排的电池单体以及包围所述电池单体的端板和侧板，其中，所述电池模组至少满足如下条件之一：所述电池单体的电池外壳包有权利要求8至10所述的绝缘膜；所述电池单体之间、所述电池单体与所述侧板之间以及所述电池单体与所述端板之间通过权利要求1至7所述的粘结剂粘结。
- 一种电池包，包括权利要求11所述的电池模组，所述电池包作为用电装置的电源。
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