丨膠帶在鋰電池制造過程中的全應用
固特維鋰電池膠帶丨
固特維科技
1.什么是鋰電池膠帶
鋰電池膠帶是指在鋰電池電芯中段生產工序（卷繞/疊片、外殼焊接和封口等工序）中用于電極繞卷、極片保護和卷芯終止等作用的壓敏膠粘帶，其主要作用是在鋰電池上起到絕緣和固定的作用，鋰電池膠帶的發展是伴隨鋰離子電池的發展而發展。
2.鋰電池膠帶研究現狀
鋰電池膠帶是一種具有特殊功能特性的壓敏膠帶 ，具有一定的初粘性、持粘性、 耐溫性和耐化學腐蝕性，且在無污染情況下可反復使用、剝離后對被粘物表面無污染等特性。
鋰電池膠帶因用于鋰電池的不同部位需要、不同功效要求、不同性能標準和不同生產公司等，為了滿足客戶及市場需求而分為不同特性的鋰電池膠帶。
鋰電池膠帶的特性主要是由基材、膠粘劑和用途等因素決定的，所以鋰電池膠帶一般按基材、膠粘劑和用途來進行分類。鋰電池膠帶的種類繁多，生產廠家多根據客戶對材料的使用要求開發和生產鋰電池膠帶，其中，膠粘劑的成分決定了鋰電池膠帶的特性與用途，常用的膠粘劑有丙烯酸酯膠粘劑、 橡膠膠粘劑等。
使用不同膠粘劑為原料制備的鋰電池膠帶具有不同的特性：用丙烯酸酯膠粘劑制備的丙烯酸酯鋰電池膠帶具有良好的抗老化性和耐候性、較高的耐溫性和良好的熱穩定性，對極性表面有著良好的粘接性、對非極性表面的粘接力較小，起始剝離強度較低等；用橡膠膠粘劑制備的橡膠鋰電池膠帶具有在高溫下有更高的抗剪切力、與各種表面均可粘貼、良好的初粘力，但抗老化性、抗溶劑性較差。
3.粘接原理
粘著劑和物體之間是通過“分子間力”來進行結合的。分子間力是指分子和分子靠近后由于電荷而產生的相互作用。通常固體和固體無論如何接觸都不會產生粘接，是因為固體之間的表面有納米級別的凹凸，固體之間不能靠近到分子間力產生效果的距離程度。
粘著劑能夠填滿固體表面的凹凸，使粘接變成可能，因為粘著劑很柔軟，可以用來填滿固體間的凹凸間隙，使分子間力產生作用，從而達到粘接的目的。
4.鋰電池膠帶制備
不同的鋰電池廠家因其電池類型、型號及生產設備不同而使用不同的鋰電池膠帶，綜合起來鋰電池膠帶制備應用工序大致為：
①基材處理，PP、PET和PI薄膜基材通過表面電暈處理得到一面粗糙一面光滑的薄膜基材，也可再通過在非上膠面涂布離型劑得到離型膜，或者可以再加一層數字油墨得到數字膜；
②涂膠，在處理薄膜的電暈面涂布壓敏膠水，通過高溫烘道使膠水烘干、固化；
③收卷，通過設備冷卻，再按規格要求收卷得到半成品；
④裁切，半成品收卷時收成的母卷需經過復卷再分切或分條得到成品（半成品收卷時只收小卷可直接分切或分條得到成品）即可包裝出售。
加工膠帶所經過的設備有膠帶涂布機、精密復卷機、 精密分條機、精密分切機，為了保證膠帶在生產過程 不被污染特別是不被磁性物質污染，所有過程需在萬級以上潔凈區域完成。
5.鋰電池膠帶的基材
基材是鋰電池膠帶中的載體，其影響了鋰電池膠帶的溫度使用范圍、抗拉伸度、抗剪切力和材料成本等因素。常見的基材有BOPP（雙向拉伸聚丙烯薄膜）、PET（耐高溫聚酯薄膜）、PI（聚酰亞胺薄膜） 和nomex（間位芳綸或芳綸1313）紙等；聚合物薄膜因具有尺寸穩定、彈性較高、絕緣性良好、耐酸堿性較好、抗撕裂強度較佳以及抗增塑劑等優良性能而成為鋰電池膠帶的常用載體基材。
不同的基材賦予鋰電池膠帶不同的特性，郭培鈞等通過同一丙烯酸酯膠水中加入適量交聯劑和顏料后分別制成BOPP和PET基材膠粘帶，以BOPP膜為基材的產品耐溫性和耐電解液性PET基膠帶差。基材的耐溫性能決定了鋰電池膠帶的使用溫度環境上限，耐溫性能，PI基材＞PET基材＞BOPP基材，PI基材耐溫性能相對最好，BOPP基材耐溫性能相對最差。基材成本與耐溫性能相反，BOPP鋰電池膠帶成本相對最低、PI鋰電池膠帶成本相對最高。
6.熱熔鋰電池膠帶
隨著新材料的開發，鋰電池膠帶行業引進了一些新的膠粘劑種類，如單面熱熔鋰電池膠帶，鋰電池用雙面熱熔膠帶。
單面熱熔鋰電池膠帶由密封熱熔壓敏膠層和基膜層組成，該單面膠帶粘性較好，能夠耐鋰電池的電解液腐蝕，不與鋰電池內的電解液發生化學反應，保持了鋰電池的性能。使用單面熱熔鋰電池膠帶的鋰電池極組和外包裝材料粘接穩固，不會發生相對位移，抗摔能力較好，安全性較高，使用壽命較長，質量穩定。
鋰電池用雙面膠帶中的一面有粘性，通常為丙烯酸酯膠；另一面常溫無粘性，遇熱發黏，通常為熱熔膠。在使用中膠帶一面在常溫下對鋁箔和聚乙烯膜有粘接性，另一面要在80℃以上環境才會對聚丙烯面有粘接性，較適合鋰電池的生產工藝需求。
7.鋰電池膠帶的用途
在Module電池模組里面，市面上比較多的是三種電池方式，特斯拉常用的圓柱電池，CATL常用的方形電池，LG等使用的軟包電池。在這里可以看出設計不一樣，很多用膠方式就差異蠻大的，沒有統一的行業標準。膠帶的應用點，典型有以下：
7.1 鋰電池終止膠帶
鋰電池終止膠帶是指鋰電池電芯中段生產工序卷繞/疊片中用于電極繞卷和卷芯終止等的壓敏膠粘帶
這種膠帶除了具有壓敏膠帶一般性能外，還在基材選擇、黏附性、耐溫性和耐電解液性能等方面有著特殊要求，是一類特殊的壓敏膠粘制品。鋰電池終止膠帶是電池中使用較多的一類壓敏膠帶。
①超薄鋰電池終止膠帶
隨著各種電子設備的小型化發展，市場對電池大小和厚度要求越來越苛刻，隨之鋰電池材料的厚度也要求越來越薄。梁文學等以植物油基環氧油酸甲酯（EMO）為原料，合成了功能性高分子單體丙烯酸油酸甲酯（AMO），將AMO分別與甲基丙烯酸甲酯等硬單體及一些功能性單體進行聚合,制備出了墨綠色、無鹵素和超薄的鋰離子電池終止膠帶。之后，江西中輝新材料公司等鋰電池生產廠家也相繼開發出了9μm、12μm的超薄鋰離子電池終止膠帶。
②鋰電池數碼終止膠帶
現今市場上對產品的品質質量提出可控性及可追溯的要求，鋰電池數碼終止膠帶是為符合市場這一需求而開發的另一種鋰電池終止膠帶。是在鋰電池終止膠帶上，增加印刷數碼標示，其性能要求與鋰電池終止膠帶一致。數碼膠帶通常由膠粘劑層、保護層、油墨層、底涂層、基層和離型層組成膠帶結構，以雙向拉伸PET或PP薄膜為基材，印刷油墨為數字功能層，基材的非數字面涂布單組分非硅離型劑作為解卷涂層；在基材涂數字面上再涂布丙烯酸酯膠粘劑層，以此制成鋰電池數碼膠帶。
7.2 耐高溫膠帶
鋰電池耐高溫膠帶是為了使鋰電池在生產和使用等高溫極限條件下具有良好的穩定性，需要鋰電池能夠在高溫環境下能長時間保持結構穩定、化學性能不變，保證鋰電池在高溫環境下不短路、不漏電及液體泄露等特性而開發出的一種電池膠帶。
最初的鋰電池耐高溫膠帶是有機硅硅膠膠帶，但是近年來鋰電池行業提出電芯內不能含有硅元素，因此現在市面上用的耐高溫膠帶大部分為丙烯酸酯電池膠帶。
7.3 雙層鋰電池保護膜膠帶
鋰電池外殼堅硬、菱角分明，要求保護包邊的鋰電池膠帶具有柔軟性、粘性較強、貼合較好以及長時間不起翹，這類膠帶稱之為雙層鋰電池保護膜膠帶。
萬中梁等通過雙層PET薄膜和雙層膠粘劑層的復合結構使膠帶在耐磨堅韌的同時更柔軟；
通過涂布添加酚醛樹脂的高粘改性亞克力膠粘劑使粘性更強，從而達到膠帶貼合性更好、不容易起翹，且在130℃烘烤0.5h以上撕下不殘膠，可以更好地保護電池。
7.4 鋰電池極耳膠帶
李文等在制作鋰電池電芯時需要在極耳上焊接Tab lead（TAB引線），這樣對極耳進行加長，方便下道工序在頂側封時將密封劑融化進行密封。Tab lead焊接采用超聲波進行焊接，在焊接完成后，極耳上會有焊點產生。由于極耳伸出高度位置不一定符合要求。一般需要對極耳進行折彎，在這種情況下容易產生短路，所以需要對焊接的位置進行加貼絕緣膠帶，而且極耳的2面都需要粘貼上絕緣膠帶。
7.5 動力電池膠帶
7.5 動力電池膠帶
動力電池膠帶是采用PET薄膜為基材，在PET薄膜上涂覆非硅類壓敏膠（丙烯酸酯膠水或橡膠膠水），用于電動汽車軟包裝動力電池的殼體、設置在殼體內的電芯、蓋封殼體的頂蓋、電芯頂面、兩大側面以及底面等部位起絕緣維護和固定作用的電池膠帶。
7.6 鋰電池保護膜
鋰電池保護膜膠帶主要采用PET膜和BOPP膜為基材，涂布丙烯酸膠水，用于軟包電池以及聚合物鋰電芯生產過程中鋁塑膜表面的粘貼及保護。特點是潔凈度較高、粘性適中，粘貼鋁塑膜時不起翹，不會破壞條形噴碼，耐一定的高溫而不殘膠，抗刮傷，耐穿刺，產品符ROHS標準等。
7.7 阻燃雙面膠
主要用于泡棉等組件的粘接。
7.8 側板熱壓絕緣膜
是一個單面的熱熔型膠帶，熱壓貼合在電池PACK的內側，起到絕緣電池和外殼的作用。
7.9 導熱墊片
熱界面材料，導熱墊片是填充發熱器件和散熱片或金屬底座之間的空氣間隙，它們的柔性、彈性特征使其能夠用于覆蓋非常不平整的表面。熱量從分離器件或整個PCB傳導到金屬外殼或擴散板上，從而能提高發熱電子組件的效率和使用壽命。
7.10 膨脹膠帶
采用OPS樹脂薄膜為基材，涂布防電解液壓敏膠水，電芯入殼后，在高溫和電解液環境下，薄膜有150-200%左右的膨脹，將內電芯和外殼之間縫隙填滿，防止震動，主要用在有震動的電動工具行業。OPS的英文全稱是Oriented Polystyrene Films，中文意思是定向聚苯乙烯薄膜。
7.11 鋁塑膜
鋁塑膜也是一個膠膜類產品。軟包電池的核心材料。
結語
隨著對現有材料和電池設計技術的改進以及新材料的出現，鋰離子的應用范圍不斷拓展，鋰電池膠帶作為鋰電池生產制造中必備的材料之一其發展前景廣闊。
加載中...
