[发明专利]一种锂电池极柱的密封环复合材料及其制备方法

说明书

本发明揭示了一种锂电池极柱的密封环复合材料及其制备方法，以聚苯硫醚树脂为主料、玻璃纤维为必选辅料挤出造粒构成，该密封环复合材料的原料中还添加有至少为矿粉硫酸钙晶须、碳纤维晶须或粉末的改性辅料，且原料的重量配比为聚苯硫醚树脂35%~70%，玻璃纤维20%~55%，矿粉硫酸钙晶须10%~45%，碳纤维晶须或恩粉末不超过20%。应用本发明技术方案，负极材料绝缘性、正极材料导电性、流动性及力学性能均优异，材料制备中无析粉现象；制成的密封环与极柱间粘连良好，从内向外0.6MPa、从外向内0.3MPa气压下30s不发生泄漏；从极柱导性来看，负极柱和顶盖片之间在1000V电压下2秒内电流小于2mA，绝缘性能良好；正极柱与顶盖片之间达到20Ω‑10kΩ电阻值范围，导电性能良好。

技术领域

本发明涉及一种热塑性塑料改性方案，尤其涉及一种应用于锂电池极柱、性能优化改良的密封环复合材料及其制备方法。

背景技术

方形锂电池是目前新能源汽车生产应用最多的一款电池，其可塑性强，能根据搭载产品的具体需求而进行定制化的设计，约占新能源汽车电池份额的75%。

电池盖板（或顶盖片）是方形锂电池的封装材料，制约着整个电池的安全性能。电池盖板的密封性主要由盖板上镶嵌的密封环来完成，材料的选择上需要一定的性能要求。现有市面上常用的密封环有金属化陶瓷和有机类的密封环，如聚乙烯和氟橡胶等。然而，金属化陶瓷类密封环的绝缘性太差，通常需要再次在极柱和板体间注入有机绝缘材料以提高绝缘性；而有机类的密封环虽然绝缘性能满足要求，但是这类材料的耐温性不高，注塑过程中容易发生形变，导致材料和极柱间的粘连性能下降，封装的气密性不佳，从而影响电池的安全和寿命；工程塑料-聚苯硫醚具有优良的耐电解液性能和耐温性能，与电池盖板上铝极柱，铜极柱粘结性能良好，是现如今锂电池密封环的首选材料。

但纯聚苯硫醚材料的机械性能较差、材质较脆，制成密封环后，产品容易开裂，造成电池无法使用。因此，现有常见做法都是将聚苯硫醚通过改性制成复合材料，材料的力学性能满足密封环要求，但其流动性下降，导致材料无法与极柱间紧密粘合，直接影响电池盖板的密封性。对于复合材料，基本都是用玻璃纤维和矿粉碳酸钙填充聚苯硫醚，然后制成复合材料，这样成本较低，玻璃纤维和矿粉能提高材料的力学性能。

纯聚苯硫醚材料的机械性能较差、材质较脆，制成密封环后产品容易开裂，造成电池无法使用。而且，使用纯聚苯硫醚材料制备产品，价格过于昂贵，成本负荷较大；若将聚苯硫醚通过改性制成复合材料，而复合材料中的矿粉碳酸钙其流动性太差，伴随析粉现象，产品出现“熔接线”问题，导致材料无法与极柱间紧密粘合，直接影响电池盖板的密封性。

发明内容

本发明的目的旨在提出一种锂电池极柱的密封环复合材料及其制备方法，以优化锂电池盖板及其密封环的机械性能、密封性和成本。

本发明实现上述一个目的的技术解决方案是，一种锂电池极柱的密封环复合材料，以聚苯硫醚树脂为主料、玻璃纤维为必选辅料挤出造粒构成，其特征在于：所述密封环复合材料的原料中还添加有至少为矿粉硫酸钙晶须的改性辅料，且原料的重量配比为聚苯硫醚树脂35%~70%，玻璃纤维20%~55%，矿粉硫酸钙晶须10%~45%。

上述锂电池极柱的密封环复合材料，进一步地，所述聚苯硫醚树脂的选料具有熔脂要求，且熔脂要求为500g~750g/10min。

上述锂电池极柱的密封环复合材料，进一步地，所述玻璃纤维的选料范围为长度2.5mm~3.5mm、单丝直径8μm~12μm。

上述锂电池极柱的密封环复合材料，进一步地，所述矿粉硫酸钙晶须的选料范围为长度40μm~100μm、单丝直径1μm~4μm。