锂离子电池热失控抑制剂组合物、锂离子电池热失控抑制剂及制备方法和应用、锂离子电池技术

本发明专利技术涉及电力系统技术领域，公开了一种锂离子电池热失控抑制剂组合物、锂离子电池热失控抑制剂及制备方法和应用、锂离子电池。该组合物中含有各自独立保存或者两者以上混合保存的以下组分：第一组分、第二组分、分散剂和驱动气体；以所述组合物的总重量为基准，第一组分的含量为10

【技术实现步骤摘要】
锂离子电池热失控抑制剂组合物、锂离子电池热失控抑制剂及制备方法和应用、锂离子电池


[0001]本专利技术涉及电力系统
，具体涉及一种锂离子电池热失控抑制剂组合物、锂离子电池热失控抑制剂及制备方法和应用、锂离子电池。

技术介绍

[0002]锂离子电池由隔膜、电解液、正负极材料等部分组成。锂离子电池在内外部短路、过充、热滥用、机械滥用等电、热、机械故障下易发生热失控，释放大量热量和易爆气体，引发起火和爆炸。
[0003]近年国内外锂电储能火灾爆炸事故频发。2017年至今，韩国发生30余起锂电储能电站火灾；2019年7月美国McMicken锂电储能站起火爆炸，4名消防员受伤；2021年4月北京某锂电储能站起火爆炸，牺牲2名消防员；2021年8月，澳大利亚Victorian Big Battery储能站失火；2021年11月，北京某品牌电动车发生电池自燃。因此，锂离子电池起火安全问题是锂电池行业迫切需要解决的技术难题。
[0004]已有的关于提高锂子电池本体安全性的措施主要有两种方式，包括在电池电解液中直接添加第二组分，以及在热敏胶囊中加入第二组分，然后将热敏胶囊放置到电池内部，一旦电池超温，热敏胶囊中的第二组分释放出来，起到阻燃作用。
[0005]CN112876505A公开了一种应用于电解液的第二组分、制备方法及应用，该方法是将氟代烷基磷酸酯类物质用于锂离子电池电解液中，起到阻燃作用。但是添加的第二组分用量大，且会明显降低电池的电学性能，如电池的循环次数、能量密度、库伦效率等。
[0006]CN110433419A公开了一种锂电热失控火灾抑制胶囊及锂离子电池，锂电热失控火灾抑制胶囊将热失控火灾复合抑制剂用胶囊容器包裹起来，避免热失控火灾复合抑制剂和外界的直接接触，阻止热失控火灾复合抑制剂对电解液等导电性的影响。热敏胶囊的优点在于可以将阻燃剂和电解液分开，不会显著影响电池的电学性能。
[0007]然而，热敏胶囊中仍然储存的是阻燃剂，阻燃剂用量大，经济性差，并且，目前采用的阻燃剂均只能扑灭热失控引发的电池明火，难以从本质上抑制电池热失控造成的复燃。

技术实现思路

[0008]本专利技术的目的是为了同时解决现有技术的锂离子电池热失控时存在容易发生明火和复燃的问题。
[0009]专利技术人在研究过程中发现，锂离子电池的火灾风险主要来源于两部分：一部分是在高温下可发生化学反应燃烧的可燃物(如电解液、粘结剂、负极碳材料和正极材料)，另一部分是在空气中可发生自反应的活性锂物质；本专利技术将特定种类特定量的第一组分、第二组分、分散剂和驱动气体进行复配形成的组合物，不但能够抑制热失控产生的明火，还能防止发生复燃，从而有效阻止锂电池热失控的发展和蔓延，有鉴于此，专利技术人完成了本专利技术的方案。
[0010]为了实现上述目的，本专利技术第一方面提供一种锂离子电池热失控抑制剂组合物，该组合物中含有各自独立保存或者两者以上混合保存的以下组分：
[0011]第一组分、第二组分、分散剂和驱动气体；
[0012]所述第一组分选自四氯化钛、四氯化硅、三氯化铝、三氯化铁、二氯化铜、氯化亚铜、氯化锌、二氯化锰、四氯化锡中的至少一种；
[0013]所述第二组分为含量重量比为1:1
‑
3:1
‑
3的磷酸三甲酯、亚磷酸三乙酯和四氯化碳的第一组合，或所述第二组分为含量重量比为1:1
‑
3:1
‑
3的四氯化碳、2
‑
溴
‑
3,3,3
‑
三氟丙烯和全氟己酮的第二组合；
[0014]以所述组合物的总重量为基准，所述第一组分的含量为10
‑
35重量％，所述第二组分的含量为15
‑
35重量％，所述分散剂的含量为10
‑
35重量％，所述驱动气体的含量为1
‑
25重量％。
[0015]本专利技术第二方面提供一种制备锂离子电池热失控抑制剂的方法，该方法包括：在驱动气体存在下，将第一方面所述组合物中的第一组分、第二组分、分散剂进行接触混合。
[0016]本专利技术第三方面提供由第二方面所述的方法制备得到的锂离子电池热失控抑制剂。
[0017]本专利技术第四方面提供第三方面所述的锂离子电池热失控抑制剂在锂离子电池中的应用。
[0018]本专利技术第五方面提供一种热敏隔离包，该热敏隔离包包括第三方面所述的锂离子电池热失控抑制剂以及包覆所述锂离子电池热失控抑制剂的热敏包裹体。
[0019]本专利技术第六方面提供一种锂离子电池，该锂离子电池包括壳体、正极、负极、电解液、第五方面所述的热敏隔离包以及设置于所述正极与所述负极之间的隔膜。
[0020]本专利技术形成的组合物在用于锂离子电池中时，不但能够扑灭电池可燃物的明火，还能防止发生复燃。
附图说明
[0021]图1是本专利技术实施例1提供的锂离子电池的示意图；
[0022]图2是本专利技术实施例2提供的锂离子电池的示意图；
[0023]图3是本专利技术实施例3提供的锂离子电池的示意图。
[0024]附图标记说明
[0025]1、正极
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
2、负极
[0026]3、壳体
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
4、热敏隔离包
[0027]5、热敏玻璃球
具体实施方式
[0028]在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。
[0029]需要说明的是，在本专利技术的各方面中，针对各方面中的相同的组分，本专利技术仅在其
中一方面中描述一次而不重复进行描述，本领域技术人员不应理解为对本专利技术的限制。
[0030]需要说明的是，在本专利技术中，未说明的原料均可由一般途径的商购获得，本领域技术人员可以根据需要进行采购，在本专利技术中，不再一一赘述。
[0031]如前所述，本专利技术的第一方面提供了一种锂离子电池热失控抑制剂组合物，该组合物中含有各自独立保存或者两者以上混合保存的以下组分：
[0032]第一组分、第二组分、分散剂和驱动气体；
[0033]所述第一组分选自四氯化钛、四氯化硅、三氯化铝、三氯化铁、二氯化铜、氯化亚铜、氯化锌、二氯化锰、四氯化锡中的至少一种；
[0034]所述第二组分为含量重量比为1:1
‑
3:1
‑
3的磷酸三甲酯、亚磷酸三乙酯和四氯化碳的第一组合，或所述第二组分为含量重量比为1:1
‑
3:1
‑
3的四氯化碳、2
‑
溴
‑
3,3,3
‑...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种锂离子电池热失控抑制剂组合物，其特征在于，该组合物中含有各自独立保存或者两者以上混合保存的以下组分：第一组分、第二组分、分散剂和驱动气体；所述第一组分选自四氯化钛、四氯化硅、三氯化铝、三氯化铁、二氯化铜、氯化亚铜、氯化锌、二氯化锰、四氯化锡中的至少一种；所述第二组分为含量重量比为1:1
‑
3:1
‑
3的磷酸三甲酯、亚磷酸三乙酯和四氯化碳的第一组合，或所述第二组分为含量重量比为1:1
‑
3:1
‑
3的四氯化碳、2
‑
溴
‑
3,3,3
‑
三氟丙烯和全氟己酮的第二组合；以所述组合物的总重量为基准，所述第一组分的含量为10
‑
35重量％，所述第二组分的含量为15
‑
35重量％，所述分散剂的含量为10
‑
35重量％，所述驱动气体的含量为1
‑
25重量％。2.根据权利要求1所述的组合物，其中，所述分散剂选自N甲基2吡咯烷酮、碳酸二甲酯、碳酸丙烯酯、碳酸乙烯酯、碳酸二乙酯、二丙酮醇、二甲基甲醛、丙二醇单甲醚、乙酰丙酮、甲基异丁基酮、乙酸正丁酯、甲苯、二甲基亚砜、碳酸亚丁酯、二甲基甲酰胺、丙酸甲酯、正甘醇二甲醚、乙二醇二烷基醚、二甲苯中的至少一种...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈宝辉，刘晶菊，王江峰，潘碧宸，吴传平，刘毓，
申请(专利权)人：国网湖南省电力有限公司防灾减灾中心国家电网有限公司，
类型：发明
国别省市：