【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及二次电池，特别涉及一种具有阻燃功能的热调节隔膜及其制备方法及应用。
技术介绍
1、随着对锂离子电池更高能量密度的追求，安全问题已成为锂离子电池发展的重大障碍。锂离子电池内部产热是诱发电池安全问题的根本原因。在热滥用、机械滥用和电滥用等情况下，电池内部触发一系列副反应，并释放大量热。当电芯内部热量无法及时消散时，电芯温度上升，从而导致负极表面固体电解质界面(sei)膜分解，副反应增加，加速电芯老化与衰减，甚至诱发热失控，导致燃烧或爆炸等安全事故。
2、隔膜与锂离子电池的电化学、安全性能息息相关。目前，聚烯烃微孔膜是商业化最广泛的隔膜。然而，聚烯烃类隔膜的润湿性较差且具有较低的熔点(pp为165℃、pe为135℃)。在过充、过放和大功率充放电的情况下，电池易因隔膜熔缩导致热失控。为了进一步提升电芯安全性，现有技术是将无机、有机材料涂覆在隔膜表面，如陶瓷隔膜、涂胶隔膜等。陶瓷隔膜、芳纶隔膜等耐热涂层隔膜可以提升隔膜的热稳定性，抑制一定温度内隔膜的热缩，防止正负极接触造成的短路，然而上述隔膜无法消散电芯内部的热量，电芯温度异常升高，会影响电芯电化学性能。另一方面，通过在电解液中加入阻燃剂，如tep、dmmp、tpp等，增加液态电解液的阻燃性能。但加入阻燃添加剂会改变电解液的粘度等物理、化学性质，阻碍锂离子的移动，降低电解液的离子电导率。
3、专利文件cn115064837b公开了一种阻燃隔膜，将相变材料和阻燃剂填充于中空多孔陶瓷纳米棒的内部，相变材料熔融之后释放出阻燃剂。采用的相变材料为糖醇，熔融温
技术实现思路
1、本专利技术的目的是提供一种在锂电池使用过程中更安全的具有阻燃功能的热调节隔膜。本专利技术另一个目的是提供一种具有阻燃功能的热调节隔膜的生产方法。
2、本专利技术提供一种具有阻燃功能的热调节隔膜，包括基膜以及涂覆在基膜表面的隔膜涂层，按重量百分比，所述隔膜涂层的组成包括：
3、
4、所述热调节阻燃微胶囊是以聚甲基丙烯酸甲酯为壳层封装相变材料和阻燃剂的微胶囊。
5、所述隔膜涂层厚度3-20μm。涂层厚度过薄，负载量过低，效果不好；涂层厚度过大会增大充放电过程中，锂离子穿梭的阻力。
6、所述基膜的材质为聚乙烯(pe)、聚丙烯(pp)、聚对苯二甲酸乙二酯(pet)、芳纶、聚酰亚胺(pi)、聚丙烯腈、聚偏氟乙烯、聚环氧乙烷等中的一种或几种。
7、进一步的，所述粘结剂选自聚偏二氟乙烯(pvdf)、聚四氟乙烯(ptfe)、丁苯橡胶(sbr)、聚丙烯酸(paa)、羧甲基纤维素(cmc)、聚甲基丙烯酸甲酯(pmma)中的一种或几种。
8、进一步的，所述相变材料为有机脂肪酸类材料；所述阻燃剂为有机磷化合物或者有机卤化物。
9、所述有机脂肪酸类材料包括但不限于石蜡、硬脂酸、棕榈酸、肉豆蔻酸、月桂酸、癸酸等有机脂肪酸类有机相变材料，相变材料的相变温度约为70℃，更接近电芯使用过程中的异常温度。
10、所述阻燃剂包括但不限于磷酸三甲酯(tmp)、磷酸三乙酯(tep)、磷酸三丁酯(tbp)、磷酸三苯酯(tpp)、4-异丙基苯基二苯基磷酸酯(ippp)、磷酸二苯辛酯(dpof)、磷酸三辛酯(top)、十溴二苯醚(dbdpo)、磷酸三(2,2,2-三氟乙基)酯(tfp)等有机磷化合物、有机卤化物。
11、进一步的，以重量份计，所述热调节阻燃微胶囊的原料包括：
12、
13、分散剂选自聚乙烯醇、聚乙二醇辛基苯基醚(triton x-100、t-100)、聚乙烯吡咯烷酮(pvp)中的一种或几种。
14、偶氮二异丁腈(aibn)为引发剂，二乙烯基苯为交联剂，十二烷基苯磺酸钠(sdbs)为乳化剂。
15、进一步的，所述热调节阻燃微胶囊的制备方法如下：
16、(1)水相溶液配制：将分散剂和乳化剂分散在水中，搅拌得到均匀分散的水相溶液；
17、(2)油相溶液的配制；加热熔化相变材料后，加入阻燃剂、甲基丙烯酸甲酯、交联剂、引发剂混合均匀，形成油相溶液；
18、(3)聚合生成微胶囊：将油相溶液加入至水相溶液中，在70-95℃的恒温条件下，高速搅拌10-20min，再低速搅拌，聚合反应4-6h；
19、(4)后处理：将聚合反应也抽滤，洗涤，干燥，获得热调节阻燃微胶囊。
20、本专利技术供的制备方法获得的具有阻燃功能的热调节隔膜，一方面相变材料具有较高的相变潜热，具有热调节功能；另一方面阻燃剂的释放可控，在电池加工过程、电芯正常充放电时，助燃剂和相变材料包覆在pmma(聚甲基丙烯酸甲酯)内，对电芯的电化学性能无劣化作用。
21、相变材料的熔化温度约为70℃，常温下为固态，可通过可逆相转变过程吸收或释放大量的潜热。锂离子电池内部温度异常升高至相变材料的熔点后，相变材料发生相转化吸热从而抑制电芯内部温度进一步升高；在电芯恢复正常后相变材料逐渐恢复为固态，并将储存的热量缓慢释放，具有热自由调节特性，电池在恶劣条件下产生的热量可以得到有效缓解；相变材料的熔点低于pmma的软化温度(110℃)，相变材料在调节电芯内部温度时，仍被包覆在pmma材料中，不会进入电解液中，影响电芯的电化学性能。
22、pmma材料在锂离子电池内已被广泛应用作为电池的隔膜材料，能够在电解液中稳定存在，不溶解或分解。而pmma微胶囊是一种具有广泛应用和优势的材料包覆技术，它能够改善材料的稳定性和性能，并提供可控释放特性，具有制备简单、良好的机械强度和化学稳定性等优点。
23、进一步的，所述热调节阻燃微胶囊的制备方法中，加入的所述水相溶液的质量与所述油相的质量之比为2-4：1。
24、本专利技术还提供一种具有阻燃功能的热调节隔膜的制备方法，包括以下步骤：
25、s1、在粘结剂中加入分散液，充分分散，形成胶液后，加入热调节阻燃微胶囊混合均匀，得到涂覆浆料；
26、s2、将涂覆浆料均匀涂覆在基膜的表面；
27、s3、烘干，收卷，获得如上文所述的具有阻燃功能的热调节隔膜。
28、进一步的，所述步骤s1中，所述分散液为水。
29、进一步的，所述步骤s1中，所述涂覆浆料粘度为300-1500mpa，细度≤40。
30、涂覆浆料的粘度过低，涂层容易不均匀，粘度太大，浆料不好推开。细度太大，浆料中大颗粒太多，易刮伤基膜，涂层不平整。
31、本专利技术还提供一种锂离子电池，包括正极片，负极片，电解液及如上文所述的制备方法获得的具有阻燃功能的热调节隔膜。
32、本专利技术提供的一种具有阻燃功能的热调节隔膜，涂覆的热调节阻燃微胶囊，壳层聚甲基丙烯酸甲酯的软化温度高于内部的相变材料的熔化温度，当电芯内部温本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种具有阻燃功能的热调节隔膜，包括基膜以及涂覆在基膜表面的隔膜涂层，其特征在于，按重量百分比，所述隔膜涂层的组成包括：
2.根据权利要求1所述的一种具有阻燃功能的热调节隔膜，其特征在于，所述粘结剂选自聚偏二氟乙烯、聚四氟乙烯、丁苯橡胶、聚丙烯酸、羧甲基纤维素、聚甲基丙烯酸甲酯中的一种或多种。
3.根据权利要求1所述的一种具有阻燃功能的热调节隔膜，其特征在于，所述相变材料为有机脂肪酸类材料；所述阻燃剂为有机磷化合物或者有机卤化物。
4.根据权利要求1所述的一种具有阻燃功能的热调节隔膜，其特征在于，以重量份计，所述热调节阻燃微胶囊的原料包括：
5.根据权利要求1所述的一种具有阻燃功能的热调节隔膜，其特征在于，所述热调节阻燃微胶囊的制备方法如下：
6.根据权利要求5所述的一种具有阻燃功能的热调节隔膜，其特征在于，所述热调节阻燃微胶囊的制备方法中，加入的所述水相溶液的质量与所述油相的质量之比为2-4：1。
7.一种具有阻燃功能的热调节隔膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
8.根据权利要求7所述的
9.根据权利要求8所述的一种具有阻燃功能的热调节隔膜的制备方法，其特征在于，所述步骤S1中，所述涂覆浆料粘度为300-1500mPa，细度≤40。
10.一种锂离子电池，其特征在于，包括正极片，负极片，电解液及如权利要求8-9中任一项所述的制备方法获得的具有阻燃功能的热调节隔膜。
...【技术特征摘要】
1.一种具有阻燃功能的热调节隔膜，包括基膜以及涂覆在基膜表面的隔膜涂层，其特征在于，按重量百分比，所述隔膜涂层的组成包括：
2.根据权利要求1所述的一种具有阻燃功能的热调节隔膜，其特征在于，所述粘结剂选自聚偏二氟乙烯、聚四氟乙烯、丁苯橡胶、聚丙烯酸、羧甲基纤维素、聚甲基丙烯酸甲酯中的一种或多种。
3.根据权利要求1所述的一种具有阻燃功能的热调节隔膜，其特征在于，所述相变材料为有机脂肪酸类材料；所述阻燃剂为有机磷化合物或者有机卤化物。
4.根据权利要求1所述的一种具有阻燃功能的热调节隔膜，其特征在于，以重量份计，所述热调节阻燃微胶囊的原料包括：
5.根据权利要求1所述的一种具有阻燃功能的热调节隔膜，其特征在于，所述热调节阻燃微胶囊的制备方...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈诗，屠芳芳，姜媛媛，相佳媛，张芳平，杨东辉，张育红，金列群，
申请(专利权)人：浙江南都电源动力股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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