电芯用包装材料及其制备方法、二次电池和用电装置与流程

本技术涉及二次电池，特别是涉及一种电芯用包装材料及其制备方法、二次电池和用电装置。

背景技术：

1、二次电池因具有重量轻、无污染、无记忆效应等突出特点，被广泛应用于各类消费类电子产品和电动车辆中。相关技术中，通常采用mylar(聚酯薄膜)包裹裸电芯，以防止卷芯与铝壳直接接触，起到了绝缘的作用，由于mylar膜的导热性不好，阻碍了散热，导致电池寿命降低以及潜在的安全问题，限制了电池技术的进一步发展。

技术实现思路

1、基于此，有必要提供一种电芯用包装材料及其制备方法、二次电池和用电装置，以使二次电池中产生的热量及时排出，提高二次电池的循环性能和安全性。

2、为了实现上述目的，本技术的第一方面提供一种电芯用包装材料，包括：

3、基材；以及

4、涂层，涂覆在所述基材的至少一侧表面上，所述涂层的材料包括互穿聚合物网络，所述互穿聚合物网络包括第一环氧树脂、第二环氧树脂、固化剂和含有环氧基团的改性导热填料；

5、所述涂层的导热系数≥0.6w/(m·k)。

6、本技术电芯用包装材料包括基材和涂层，涂层的材料包括互穿聚合物网络，互穿聚合物网络包括第一环氧树脂、第二环氧树脂、固化剂和含有环氧基团的改性导热填料，可使涂层具有优异的物理及化学稳定性；由于互穿聚合物网络具有高交联密度以及多环状结构，可使涂层具有较好的耐电解液性能和绝缘性能；并且改性导热填料可使涂层具有导热性能，涂层的导热系数≥0.6w/(m·k)，可以将裸电芯充放电时产生的热量通过涂层快速传导出去，提升电池的循环性能、快充性能和安全性；且改性导热填料与环氧树脂聚合物体系之间通过化学键牢固粘接，聚合物和改性导热填料之间的粘合性得到改善，声子的界面散射减少。

7、在一些实施例中，所述第一环氧树脂包括三官能团型环氧树脂、双酚a型环氧树脂、双酚f型环氧树脂、双酚s型环氧树脂、海因环氧树脂、邻甲酚醛环氧树脂、苯酚酚醛环氧树脂、bpa型酚醛环氧树脂、苯氧树脂、联苯苯酚环氧树脂和蒽型环氧树脂中的一种或多种；

8、可选地，所述第一环氧树脂包括三官能团型环氧树脂；

9、进一步可选地，所述第一环氧树脂包括数均分子量为2000-2700、环氧当量为244g/eq-314g/eq的三官能团型环氧树脂；

10、更可选地，所述第一环氧树脂包括具有下述结构式的三官能团型环氧树脂：

11、

12、其中，6≤x≤8。

13、在一些实施例中，所述第二环氧树脂包括均苯三酚三缩水甘油醚环氧树脂、缩水甘油胺类环氧树脂、三酚基甲烷三缩水甘油醚环氧树脂和脂肪族环氧树脂中的一种或多种；

14、可选地，所述第二环氧树脂包括脂肪族环氧树脂；

15、进一步可选地，所述第二环氧树脂包括环氧当量为190g/eq-273g/eq的脂肪族环氧树脂；

16、更可选地，所述第二环氧树脂包括具有下述结构式的脂肪族环氧树脂：

17、

18、其中，35≤m+n≤43，8≤m≤11。

19、在一些实施例中，所述第二环氧树脂和所述第一环氧树脂的质量比为(0.12-0.4):1；可选为(0.12-0.3):1。

20、在一些实施例中，所述改性导热填料具有下述特征中的至少一项：

21、(1)所述改性导热填料包括经第一硅烷偶联剂表面改性的氮化铝、氮化硼、碳化硅、氧化铝、氧化镁和氧化锌中的一种或多种，所述第一硅烷偶联剂含有环氧基；

22、可选地，所述第一硅烷偶联剂包括3-缩水甘油基丙基三甲氧基硅烷偶联剂；

23、(2)所述改性导热填料包括纳米级改性导热填料和微米级改性导热填料中的一种或多种；

24、可选地，所述纳米级改性导热填料的体积粒径分布dv50为100nm-400nm；所述微米级改性导热填料的体积粒径分布dv50为1μm-20μm；

25、可选地，所述改性导热填料包括质量比为1:(0.125-0.8)的所述纳米级改性导热填料和所述微米级改性导热填料；进一步可选地，所述改性导热填料包括质量比为1:(0.28-0.5)的所述纳米级改性导热填料和所述微米级改性导热填料；

26、(3)所述改性导热填料的质量与所述第一环氧树脂和所述第二环氧树脂的总质量的比例为(0.37-0.95):1；可选为(0.47-0.85):1。

27、在一些实施例中，所述固化剂具有下述特征中的至少一项：

28、(1)所述固化剂包括二乙胺基丙胺、异氟尔酮二胺、间苯二甲胺、二氨基二苯基甲烷、二氨基二苯基砜、甲基六氢邻苯二甲酸酐、聚酰胺和苯二甲胺缩合物中的一种或多种；

29、可选地，所述固化剂包括间苯二甲胺；

30、(2)所述第一环氧树脂的质量记为m1，所述第二环氧树脂的质量记为m2，所述固化剂的质量记为m3，所述第一环氧树脂的质量、所述第二环氧树脂的质量和所述固化剂的质量满足：m3＝所述固化剂的活泼氢当量×(m1/所述第一环氧树脂的环氧当量+m2/所述第二环氧树脂的环氧当量)×a，1.1≤a≤1.2。

31、在一些实施例中，所述涂层的材料还包括第二硅烷偶联剂；

32、可选地，所述第二硅烷偶联剂具有下述特征中的至少一项：

33、(1)所述第二硅烷偶联剂包括氨基型硅烷偶联剂、环氧基型硅烷偶联剂、乙烯基型硅烷偶联剂、酰氧基型硅烷偶联剂、异氰酸酯型硅烷偶联剂、巯基型硅烷偶联剂和脲基型硅烷偶联剂中的一种或多种；

34、(2)所述第二硅烷偶联剂的质量与所述第一环氧树脂和所述第二环氧树脂的总质量的比例为(0.5-3):53。

35、在一些实施例中，所述涂层的材料还包括流平剂；

36、可选地，所述流平剂包括聚二甲基硅氧烷型流平剂、聚醚改性硅氧烷型流平剂、聚甲基烷基硅氧烷型流平剂、羟基反应型聚硅氧烷型流平剂、环氧基反应型聚硅氧烷型流平剂、烷基反应型聚硅氧烷型流平剂和聚丙烯酸酯型流平剂中的一种或多种；

37、可选地，所述流平剂和所述第二硅烷偶联剂的质量比为(0.05-0.5):(0.5-3)。

38、在一些实施例中，所述涂层的材料还包括消泡剂；

39、可选地，所述消泡剂包括矿物油型消泡剂、聚二甲基硅氧烷型消泡剂、聚醚改性聚二甲基硅氧烷消泡剂、聚脲型消泡剂和聚酰胺型消泡剂中的一种或多种；

40、可选地，所述消泡剂和所述第二硅烷偶联剂的质量比为(0.05-0.5):(0.5-3)。

41、在一些实施例中，所述涂层的厚度为20μm-100μm。

42、在一些实施例中，以重量份数计，所述涂层的制备原料包括：

43、38-47份的所述第一环氧树脂、6-15份的所述第二环氧树脂、7-9份的所述固化剂、20-50份的所述改性导热填料、0.5-3份的第二硅烷偶联剂、0.05-0.5份的流平剂及0.05-0.5份的消泡剂。

44、在一些实施例中，所述基材包括金属壳材、硬塑料壳材和铝塑膜中的一种。

45、在一些实施例中，所述涂层还包括下述特征中的至少一项：

46、(1)所述涂层的绝缘阻抗≥4gω；

47、(2)所述涂层在所述基材表面的附着力为0级或1级；

48、(3)在曲率直径为32mm的轴棒上弯曲45°时，所述涂层未裂开；

49、(4)所述涂层耐受含有碳酸酯类溶剂的电解液。

50、本技术的第二方面提供了一种本技术第一方面的电芯用包装材料的制备方法，包括如下步骤：

51、制备包括所述第一环氧树脂、所述第二环氧树脂、所述改性导热填料和溶剂的混合物；

52、将所述混合物和所述固化剂混合后涂覆至所述基体的一侧表面上，烘烤处理，制备所述电芯用包装材料；

53、所述第一环氧树脂的弹性模量为0.5gpa-3gpa、介电常数为2.5-4，所述第二环氧树脂的断裂伸长率为150％-400％。

54、在一些实施例中，所述制备方法包括如下条件中的至少一项：

55、(1)所述混合物的细度≤20μm；

56、(2)所述烘烤处理的温度为120℃-180℃，所述烘烤处理的时间为10min-30min；

57、(3)所述溶剂包括酯类溶剂、酮类溶剂、醇类溶剂、醇醚类溶剂、醚类溶剂、芳香烃类溶剂和烷烃类溶剂中的一种或多种。

58、在一些实施例中，所述改性导热填料的制备方法包括如下步骤：

59、在酸性环境下，将导热填料和第一硅烷偶联剂混合后进行改性处理，制备所述改性导热填料；

60、可选地，所述酸性环境的ph值为4-5；

61、可选地，所述改性处理的温度为20℃-30℃，所述改性处理的时间为30min-40min；

62、可选地，所述导热填料和所述第一硅烷偶联剂的质量比为50:(0.5-1)。

63、本技术的第三方面提供了一种二次电池，包括：

64、电芯；以及

65、用于封装所述电芯的包装材料，所述包装材料选自本技术第一方面的电芯用包装材料，所述电芯用包装材料具有所述涂层的一侧临近所述电芯。

66、在一些实施例中，所述电芯包括散热极耳，所述散热极耳插入所述涂层内。

67、本技术的第四方面提供了一种用电装置，包括本技术第三方面的二次电池。

技术特征：

1.一种电芯用包装材料，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的电芯用包装材料，其特征在于，所述第一环氧树脂包括三官能团型环氧树脂、双酚a型环氧树脂、双酚f型环氧树脂、双酚s型环氧树脂、海因环氧树脂、邻甲酚醛环氧树脂、苯酚酚醛环氧树脂、bpa型酚醛环氧树脂、苯氧树脂、联苯苯酚环氧树脂和蒽型环氧树脂中的一种或多种；

3.如权利要求1至2任一项所述的电芯用包装材料，其特征在于，所述第二环氧树脂包括均苯三酚三缩水甘油醚环氧树脂、缩水甘油胺类环氧树脂、三酚基甲烷三缩水甘油醚环氧树脂和脂肪族环氧树脂中的一种或多种；

4.如权利要求1至3任一项所述的电芯用包装材料，其特征在于，所述第二环氧树脂和所述第一环氧树脂的质量比为(0.12-0.4):1；可选为(0.12-0.3):1。

5.如权利要求1至4任一项所述的电芯用包装材料，其特征在于，所述改性导热填料具有下述特征中的至少一项：

6.如权利要求1至5任一项所述的电芯用包装材料，其特征在于，所述固化剂具有下述特征中的至少一项：

7.如权利要求1至6任一项所述的电芯用包装材料，其特征在于，所述涂层的材料还包括第二硅烷偶联剂；

8.如权利要求1至7任一项所述的电芯用包装材料，其特征在于，所述涂层的材料还包括流平剂；

9.如权利要求1至8任一项所述的电芯用包装材料，其特征在于，所述涂层的材料还包括消泡剂；

10.如权利要求1至9任一项所述的电芯用包装材料，其特征在于，所述涂层的厚度为20μm-100μm。

11.如权利要求1至9任一项所述的电芯用包装材料，其特征在于，以重量份数计，所述涂层的制备原料包括：

12.如权利要求1至11任一项所述的电芯用包装材料，其特征在于，所述基材包括金属壳材、硬塑料壳材和铝塑膜中的一种。

13.如权利要求1至12任一项所述的电芯用包装材料，其特征在于，所述涂层还包括下述特征中的至少一项：

14.一种如权利要求1至13任一项所述的电芯用包装材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

15.如权利要求14所述的电芯用包装材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下条件中的至少一项：

16.如权利要求14至15任一项所述的电芯用包装材料的制备方法，其特征在于，所述改性导热填料的制备方法包括如下步骤：

17.一种二次电池，其特征在于，包括：

18.如权利要求17所述的二次电池，其特征在于，所述电芯包括散热极耳，所述散热极耳插入所述涂层内。

19.一种用电装置，其特征在于，包括如权利要求17至18任一项所述的二次电池。

技术总结
本申请提供了一种电芯用包装材料及其制备方法、二次电池和用电装置；电芯用包装材料包括基材以及涂覆在基材的至少一侧表面上的涂层；涂层的材料包括互穿聚合物网络，互穿聚合物网络包括第一环氧树脂、第二环氧树脂、固化剂和含有环氧基团的改性导热填料；所述涂层的导热系数≥0.6W/(m·k)。在基材表面制备包括互穿聚合物网络的涂层，替代相关技术中的mylar膜，互穿聚合物网络具有高交联密度以及多环状结构，可使涂层具有较好的耐电解液性能和绝缘性能；并且互穿聚合物网络的制备原料包括改性导热填料，可使涂层具有导热性能。

技术研发人员：刘禹轩,于晶晶,李华伟
受保护的技术使用者：宁德时代新能源科技股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/12/5