【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电化学，具体涉及一种正温度系数材料及其制备、含正温度系数材料的安全集流体及其制备和应用，更具体地，公开了含正温度系数材料的安全集流体在锂电池热失控防控中的应用。
技术介绍
1、锂离子电池自商业化以来，经过三十年的发展，能量密度已经接近瓶颈(约300wh/kg)；此外，随着近十年来电动汽车的迅猛发展，对电池的能量密度、安全性能和快充性能提出了更高的要求。
2、然而，随着电池的能量密度的提高，其安全问题也愈发严重，当电池受到电、热和机械等滥用，极易引发内部升温，进而引发热失控蔓延，最后导致起火和爆炸等事故，因此，本质安全型电池材料备受关注与推广。
3、通常情况下，本质安全型电池材料在提高电池安全性的同时，会严重损害锂电池的电化学性能，因此，现有锂电池的电化学性能和安全性能之间的矛盾亟待解决。
4、具体而言，锂电池内部热失控的发展一般包括为自生热(50-140℃)、热失控(140-850℃)和热失控终止(850℃-常温)三个阶段，电池内部的温度一旦超过140℃，隔膜大范围熔融，正负极材料加入反应，温度快速升高，热失控变得难以遏制。
5、如何前移热失控响应的温度窗口，构筑高效可靠的热触发机制的安全开关，以遏制热失控危机是亟待解决的技术难点。
6、鉴于此，特提出本专利技术。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是提供一种正温度系数材料及其制备方法、含正温度系数材料的安全集流体及其制备方法和在锂电池热失控防控中的应用。p>
2、基于上述发现，本专利技术提供如下技术方案：
3、一方面，本专利技术提供了一种正温度系数材料的制备方法，包括以下步骤：
4、s1、将粉末状的钛基mxene和/或铌基mxene，与强碱按比例球磨混匀；
5、s2、将步骤s1中混匀后的原料进行热处理，所述热处理包括低温预氧化和高温刻蚀，所述高温刻蚀的温度和时间分别为550-650℃和1.0-1.5h；
6、s3、将步骤s2中热处理后的产物冷却后，用稀盐酸浸泡处理，最后经抽滤和冷冻干燥后即可，所述稀盐酸的浓度为8-20wt％。
7、在上述技术方案中，步骤s1中，所述钛基mxene为ti2c和/或ti3c2，所述铌基mxene为nb2c和/或nb4c3，所述强碱为氢氧化钠和/或氢氧化钾。
8、在上述技术方案中，步骤s1中，所述强碱的加入质量为钛基mxene和/或铌基mxene的质量之和的1.5-3.0倍。
9、在上述技术方案中，步骤s2中，所述低温预氧化的温度和时间分别为180-220℃和0.5-1.0h。
10、在上述技术方案中，步骤s3中，所述浸泡处理的温度和时间分别为30-35℃和10-15min。
11、另一方面，本专利技术还提供了上述备方法制备得到的多孔mxene正温度系数材料。
12、具体地，所述多孔mxene正温度系数材料的室温电导率为102-103s.cm-1，氧原子含量为25-35at％，升阻比为3个数量级以上。
13、又一方面，本专利技术提供了一种含正温度系数材料的安全集流体的制备方法，包括以下步骤：
14、p1、将正温度系数材料与粘接剂按比例混合均匀；
15、p2、将正温度系数材料与粘接剂的混合物均匀分散在n-甲基吡咯烷酮中，得到料液比为1g∶2.8-3.5ml的浆料；
16、p3、将步骤p2中得到的浆料均匀涂敷在集流体基材的表面，真空加热干燥，再进行辊压，得到安全集流体。
17、在上述技术方案中，步骤p1中，所述粘接剂为聚偏氟乙烯、丁苯橡胶乳液和羧甲基纤维素的一种或几种。
18、在上述技术方案中，步骤p1中，所述正温度系数材料与粘接剂的质量比为8-10∶1。
19、在上述技术方案中，步骤p3中，所述浆料的涂敷厚度为0.8-1.5μm。
20、在上述技术方案中，步骤p3中，所述真空加热干燥的温度为75-85℃。
21、在上述技术方案中，步骤p3中，所述辊压的压力为80-120mpa。
22、还一方面，本专利技术还提供了上述备方法制备得到的含正温度系数材料的安全集流体。
23、具体地，所述安全集流体的工作温度为60-160℃，室温电导率为102-103s cm-1，升阻比为3个数量级以上。
24、再一方面，本专利技术又提供了上述含正温度系数材料的安全集流体在锂电池热失控防控中的应用。
25、具体地，所述安全集流体能保证出色的电子传输性能，并在电池热失控自生热阶段(＜140℃)快速提高电池内阻，中断电化学反应，抑制热失控扩散蔓延。
26、详细地，所述安全集流体能适用的电极材料包括磷酸铁锂、镍钴锰三元、钴酸锂、金属锂和石墨。
27、本专利技术与现有技术相比，具有以下优点：
28、(1)本专利技术的安全集流体提高了电极材料与集流体之间的物理接触，保证了出色的电子传输性能，匹配磷酸铁锂正极材料的锂金属电池在0.5c充放电条件下稳定循环超过500圈；
29、(2)本专利技术的正温度系数钛基多孔mxene展现优异开关比，在锂电池自生热阶段电阻迅速升高三个数量级，前移热失控响应窗口，有效遏制热失控蔓延。
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1.一种正温度系数材料的制备方法，其特征在于，
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，
4.权利要求1-3任一项所述的制备方法制备得到的多孔MXene正温度系数材料。
5.一种含正温度系数材料的安全集流体的制备方法，其特征在于，
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，
7.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，
8.权利要求5-7任一项所述的制备方法制备得到的含正温度系数材料的安全集流体。
9.根据权利要求8所述的安全集流体，其特征在于，
10.权利要求8或9所述的含正温度系数材料的安全集流体在锂电池热失控防控中的应用。
【技术特征摘要】
1.一种正温度系数材料的制备方法，其特征在于，
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，
4.权利要求1-3任一项所述的制备方法制备得到的多孔mxene正温度系数材料。
5.一种含正温度系数材料的安全集流体的制备方法，其特征在于，
6.根...
【专利技术属性】
技术研发人员：康荣学，周航宇，曹轩，张晴，李程辉，姚勇征，
申请(专利权)人：中国安全生产科学研究院，
类型：发明
国别省市：
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