一种动力锂离子电池用温控阻燃相变材料及其制备方法、锂离子电池技术

本发明专利技术提供了一种阻燃相变材料，按原料质量份数计，包括1～90重量份的多元醇、1～90重量份的树脂、1～10重量份的固体多孔材料、0.1～7重量份的阻燃剂、0.1～5重量份的导热剂以及0.01～2重量份的偶联剂和/或固化剂。本发明专利技术以多元醇等为相变剂，树脂为作为相变材料的支撑体，固态多孔材料为辅助定型剂，再结合特定的导热剂和阻燃剂，通过将相变剂、支撑体、辅助定型剂、导热剂和阻燃剂混合均匀后聚合或固化，得到该控温导热相变材料。本发明专利技术提供的固

【技术实现步骤摘要】
一种动力锂离子电池用温控阻燃相变材料及其制备方法、锂离子电池


[0001]本专利技术属于锂离子电池阻燃材料
，涉及一种阻燃相变材料及其制备方法、锂离子电池，尤其涉及一种动力锂离子电池用温控阻燃相变材料及其制备方法、锂离子电池。

技术介绍

[0002]锂离子电池具有高能量密度、高电压、寿命长、无记忆效应等优点，根据应用场景的不同，锂离子电池主要分为动力、消费、储能三类。传统的消费类电池主要用于手机、电脑等电子产品，在当今能源短缺、环境污染、气候变暖的恶劣条件下，发展新能源汽车对解决能源和环境系统问题以及提高国家的综合能力具有非常重要的意义。但近年来由于动力电池起火或爆炸引起的事故屡见报道，电池的安全性严重阻碍新能源汽车发展。目前受到锂离子电池电解液和隔膜的工作条件的限制(当温度低于-20℃，电池不能正常工作；当温度过高时，电池隔膜会熔融造成短路引发电池起火或爆炸等安全问题)，动力电池的使用温度在-20℃～+60℃，只有保持适宜温度，电池才能发挥最佳性能。保证电池的安全性不仅需要高质量的正极材料、负极材料、隔膜、电解液等电池原材料，更需要提高电池热管理的技术水平。特别是新型主材的应用虽然在很大程度上提升了电池的能量密度，但也对电池的安全性能带来了巨大挑战，如高镍正极材料(镍钴锰622、镍钴锰811、镍钴铝，LNMO等)热稳定性差、硅碳材料充放电过程体积膨胀，隔膜厚度的降低带来的短路风险等。作为纯电动新能源汽车的核心部件，锂离子电池的安全问题已成为限制其进一步发展的关键指标之一，所以，电动自行车、电动汽车的逐步发展对电池的安全性提出了更高的要求。电池热管理是根据温度对电池性能的影响，结合电池的电化学特性与产热机理，基于电池的最佳充放电温度区间，通过合理的设计解决电池在温度过高或过低情况下工作而引起热散逸或热失控问题，以提高电池的整体性能。传统的电池热管理方式有空气冷却和液体冷却。但各有优劣，虽然空气冷却较液体冷却设计简单、成本较低、维护容易、寿命较长、装配简单；但是液体冷却较空气冷却传热效率高、温度均匀性好。
[0003]因此，如何找到一种合适方法，能够解决现有锂离子电池的安全问题，而且能够在不影响电池性能和增强实用性的前提下，实现对锂离子电池安全性能的提升，已成为业内研究人员广为专注的焦点之一。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本专利技术要解决的技术问题在于提供一种阻燃相变材料及其制备方法、锂离子电池，特别是一种动力锂离子电池用温控阻燃相变材料。本专利技术提供的阻燃相变材料具有较大的相变温度、优秀的传热性能和良好的阻燃效果，从而能够起到在电池包内部自我灭火的作用，提高了电池的安全性和稳定性，而且原料来源广泛，制备方法简单，条件温和，适于工业化推广和应用。
[0005]本专利技术提供了一种阻燃相变材料，按原料质量份数计，包括：
[0006][0007]优选的，所述阻燃相变材料为锂离子电池用阻燃相变材料；
[0008]所述多元醇包括三羟甲基氨基甲烷、三羟甲基乙烷、丁四醇、新戊二醇、3-甲基-1,5-戊二醇、1,6-己二醇、二乙二醇、2-氨基-2-甲基-1,3-丙二醇、聚己内酯、聚碳酸酯、聚己二酸二元醇、磺酸盐聚酯、羧酸盐聚酯、聚乙二醇单甲醚、聚氧化丙烯二醇、聚氧四亚甲基二醇、聚己二酸乙二醇酯多元醇、聚己二酸丁二醇酯多元醇、聚己二酸己二醇酯多元醇、聚乙二酸乙二醇酯多元醇、聚乙二酸丁二醇酯多元醇、聚乙二酸己二醇酯多元醇、聚己内酯多元醇、聚四氢呋喃多元醇、聚氧化丙烯醚多元醇、聚乙二醇、季戊四醇和木糖醇中的一种或多种；
[0009]所述树脂包括环氧树脂、丙烯酸类树脂、聚酯树脂、糠醇树脂、酚醛树脂、氯丁橡胶、氯磺化聚乙烯橡胶、丁腈橡胶、氟橡胶和有机硅树脂中一种或多种；
[0010]所述原料中还包括稀释剂。
[0011]优选的，所述多元醇为聚酯多元醇和/或聚醚多元醇；
[0012]所述稀释剂包括甲醇、异丙醇、丁醇、乙酸乙酯、甲苯、二甲苯、溶剂汽油、环己烷、丙酮、丁酮、甲乙酮和环己酮中的一种或多种；
[0013]所述固体多孔材料包括膨胀黏土、膨胀页岩和二氧化硅中的一种或多种；
[0014]所述阻燃剂包括六甲基环三磷腈、三聚环磷腈、六甲氧基环三磷腈、六乙氧基环三磷腈、六氟环三磷腈、五氟乙氧基环三磷腈和五氟苯氧基环三磷腈中一种或多种。
[0015]优选的，所述导热剂包括导热石墨、碳纳米管、石墨烯和氧化石墨烯中的一种或多种；
[0016]所述固化剂包括盐酸、磷酸、对甲苯磺酸、苯酚磺酸、乙二胺、间苯二胺、三乙烯四胺、二乙烯三胺、二氨基二苯基甲烷和乙烯基三胺中的一种或多种；
[0017]所述偶联剂包括二乙烯基苯、二异氰酸酯、N,N-亚甲基双丙烯酰胺、γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-缩水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、N-β-(氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷和乙烯基三甲氧基硅烷中的一种或多种。
[0018]优选的，所述阻燃相变材料为动力锂离子电池用阻燃相变材料；
[0019]所述阻燃相变材料包覆在锂离子电池单体外围和/或内贴在电池包外壳内里。
[0020]本专利技术提供了一种如上述技术方案任意一项所述的阻燃相变材料的制备方法，包括以下步骤：
[0021]1)将稀释剂、树脂、固体多孔材料、多元醇、阻燃剂和导热剂进行加热混合后，再加入偶联剂或固化剂继续搅拌混合后，得到混合料；
[0022]2)将上述步骤得到的混合料固化压制成型后，得到阻燃相变材料。
[0023]优选的，所述加热混合的温度为40～80℃；
[0024]所述加热混合的时间为10～180min；
[0025]所述加热混合的转速为500～2500rpm；
[0026]所述继续搅拌混合的温度为40～80℃；
[0027]所述继续搅拌混合的时间为10～300s；
[0028]所述继续搅拌混合的转速为500～2500rpm。
[0029]优选的，所述固化压制成型的时间为2～10h；
[0030]所述固化压制成型的压力为5～50MPa；
[0031]所述固化压制成型的温度为80～120℃；
[0032]所述混合料可直接涂覆在锂离子电池单体外围和/或内贴在电池包外壳内里，再经过固化后使用。
[0033]本专利技术还提供了一种锂离子电池，包括电池芯体和电池包壳体；
[0034]所述电池芯体和电池包壳体之间设置有上述技术方案任意一项所述的阻燃相变材料或上述技术方案任意一项所述的制备方法所制备的阻燃相变材料。
[0035]优选的，所述阻燃相变材料包覆在电池芯体上；
[0036]所述电池包壳体包覆在所述阻燃相变材料上；
[0037]所述电池芯体为多个时，所述阻燃相变材料包覆在每个电池芯体上；
[0038]所述电池包壳体包括金属铝外壳、钢壳和塑料壳中的一种或多种；
[0039]所述锂离子电池包括动力锂离子电池。
[0040]本专利技术提本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种阻燃相变材料，其特征在于，按原料质量份数计，包括：2.根据权利要求1所述的阻燃相变材料，其特征在于，所述阻燃相变材料为锂离子电池用阻燃相变材料；所述多元醇包括三羟甲基氨基甲烷、三羟甲基乙烷、丁四醇、新戊二醇、3-甲基-1,5-戊二醇、1,6-己二醇、二乙二醇、2-氨基-2-甲基-1,3-丙二醇、聚己内酯、聚碳酸酯、聚己二酸二元醇、磺酸盐聚酯、羧酸盐聚酯、聚乙二醇单甲醚、聚氧化丙烯二醇、聚氧四亚甲基二醇、聚己二酸乙二醇酯多元醇、聚己二酸丁二醇酯多元醇、聚己二酸己二醇酯多元醇、聚乙二酸乙二醇酯多元醇、聚乙二酸丁二醇酯多元醇、聚乙二酸己二醇酯多元醇、聚己内酯多元醇、聚四氢呋喃多元醇、聚氧化丙烯醚多元醇、聚乙二醇、季戊四醇和木糖醇中的一种或多种；所述树脂包括环氧树脂、丙烯酸类树脂、聚酯树脂、糠醇树脂、酚醛树脂、氯丁橡胶、氯磺化聚乙烯橡胶、丁腈橡胶、氟橡胶和有机硅树脂中一种或多种；所述原料中还包括稀释剂。3.根据权利要求2所述的阻燃相变材料，其特征在于，所述多元醇为聚酯多元醇和/或聚醚多元醇；所述稀释剂包括甲醇、异丙醇、丁醇、乙酸乙酯、甲苯、二甲苯、溶剂汽油、环己烷、丙酮、丁酮、甲乙酮和环己酮中的一种或多种；所述固体多孔材料包括膨胀黏土、膨胀页岩和二氧化硅中的一种或多种；所述阻燃剂包括六甲基环三磷腈、三聚环磷腈、六甲氧基环三磷腈、六乙氧基环三磷腈、六氟环三磷腈、五氟乙氧基环三磷腈和五氟苯氧基环三磷腈中一种或多种。4.根据权利要求1所述的阻燃相变材料，其特征在于，所述导热剂包括导热石墨、碳纳米管、石墨烯和氧化石墨烯中的一种或多种；所述固化剂包括盐酸、磷酸、对甲苯磺酸、苯酚磺酸、乙二胺、间苯二胺、三乙烯四胺、二乙烯三胺、二氨基二苯基甲烷和乙烯基三胺中的一种或多种；所述偶联剂包括二乙烯基苯、二异氰酸酯、N,N-亚甲基双丙烯酰胺、γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-缩水甘油醚氧基丙基三...

【专利技术属性】
技术研发人员：张聪，陈忠洲，苗力孝，
申请(专利权)人：山东海科创新研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：