CN107880870A - 一种热致变色材料制备方法、热致变色材料及电芯 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种热致变色材料制备方法、热致变色材料及电芯，该方法包括：将胶黏剂加到去离子水中，搅拌均匀，再将胶黏剂和去离子水的混合溶液加热预定温度，并溶解充分，获得胶黏剂溶液；将无色染料、显色剂和增感剂混合，获得发色组分，将发色组分、胶黏剂和水按重量比例30：3：1混合，获得混合原料，将混合材料研磨后，获得热敏剂；将热敏剂和胶黏剂溶液按重量比例1％至10％混合，并搅拌均匀，获得热致变色材料。本发明提供的技术方案可以制备发色温度较低的热致变色材料，并通过包括热致变色材料的铝塑膜迅速、准确识别具有安全隐患的电芯。
Description
技术领域
本发明涉及材料与电池技术领域，尤其涉及一种热致变色材料制备方法、热致变色材料及电芯。
背景技术
电芯发生故障时，其内部通常会产生大量热量，电芯表面温度会有明显上升，直至温度失控，发生安全事故。目前行业对具有安全隐患的电芯不能及时分辨及挑出，容易在生产过程中或运输路途中发生起火爆炸等事故，造成人身和财产损失。
发明内容
为了能降低热致变色材料的发色温度及改善其显色效果，并迅速、准确识别具有安全隐患的电芯，提高电芯生产和运输的安全性，本发明提供热致变色材料制备方法、热致变色材料及电芯。
第一方面，本发明提供一种热致变色材料制备方法，该方法包括如下步骤：
S10，将胶黏剂加到去离子水中，搅拌均匀，再将所述胶黏剂和所述去离子水的混合溶液加热，并溶解充分，获得固含量为10％至20％的胶黏剂溶液；
S20，将无色染料和显色剂按重量比例1：1.5-4.5混合，获得显色混合物，将所述显色混合物和增感剂按重量比例1：4.2混合，获得发色组分，将所述发色组分、所述胶黏剂和水按重量比例30：3：1混合，获得混合原料，将所述混合材料研磨后，获得热敏剂；
S30，将所述热敏剂和所述胶黏剂溶液按重量比例1％至10％混合，并搅拌均匀，获得热致变色材料。
本发明提供的热致变色材料制备方法的有益效果是：通过本方法制备的热致变色材料的发色温度较低，可达到75℃，热致变色材料在受热后可迅速变色，另外，其可改变为不同颜色，以大致显示发热温度范围，显示效果比较直观。
具体地，所述胶黏剂为聚乙烯醇。胶黏剂在热致变色材料中主要起到黏接各种固体颗粒及填充其间空隙的作用，防止出现掉粉等问题，热致变色材料中常用的胶黏剂主要有聚乙烯醇、羧基丁苯胶乳、丙烯酸树脂和纤维素衍生物等。
具体地，所述聚乙烯醇的醇解度大于或等于99％。醇解度大于99％的聚乙烯醇具有更好的胶黏效果。
具体地，所述S10中的搅拌时间大于或等于10小时。当将胶黏剂和去离子水的混合溶液以常规搅拌设备搅拌10小时后，将使溶液充分溶胀。
具体地，所述S10中的加热温度为95±1℃。将混合溶液加热至95℃可使溶液溶胀更充分，另外由于测量误差，可以有正负1℃的偏差。
具体地，所述S10中的溶解时间为6小时。在对溶液进行加热后，溶解6小时，溶液和溶质将更均匀。
具体地，所述S20中，采用涂料磨砂机对所述混合材料研磨，所述涂料磨砂机的转速为2500rpm，将所述混合材料研磨至粒径小于或等于1微米。2500rpm的转速可使热敏剂研磨充分，热敏剂粒径小于1微米，更易和聚乙烯醇溶液混合。
具体地，所述S30中的搅拌时间为2至5小时。将热敏剂和胶黏剂溶液混合后搅拌时间为2至5小时可使溶液混合更充分，制得的热致变色材料质地更均匀。
具体地，所述无色染料至少包括无机热敏材料和有机热敏材料中的一种。无机热敏材料主要是过渡金属化合物和有机物，其中的绝大多数是由Cu、Ag、Hg的碘化物、络合物等组成的化合物；有机热敏材料包含三芳甲烷类、荧烷类等。
具体地，所述显色剂至少包括双酚A、双酚S和4-羟基-4’-异丙氧基二苯砜中的一种。在温度改变时，显色剂通过与无色染料作用，显示不同颜色，显色剂种类越多，显示的颜色也将越多越明显。
具体地，所述增感剂至少包括四甲基二苯乙烷和2-萘酚-3-甲酸中的一种。增感剂通常具有较低的熔点，在热致变色材料中与显色剂配合起到降低其熔点的作用，从而降低热致变色材料的发色温度，加快热敏发色的速度。
第二方面，本发明还提供一种热致变色材料，所述热致变色材料采用上述制备方法制得。
本发明提供的热致变色材料的有益效果是：通过上述制备方法制得的热致变色材料的发色温度较低，可达到75℃，热致变色材料在受热后可迅速变色，另外，其可改变为不同颜色，以大致显示发热温度范围，显示效果比较直观。
第三方面，本发明还提供一种电芯，包括电芯本体和包覆所述电芯本体的铝塑膜，所述铝塑膜的制备材料中包括上述热致变色材料。
本发明提供的电芯的有益效果是：在电芯本体因故发热后，例如内部发生短路时，包覆电芯本体的铝塑膜内的热致变色材料将因热快速变色，由于铝塑膜包覆电芯除电极之外的其他部分。一方面，电芯本体何处发热，铝塑膜的对应位置便会变色，可以根据发热位置大致判断电芯故障，电芯因故障发热的温度通常在75℃以上。另一方面，由于铝塑膜会随热致变色材料在不同温度呈现不同颜色，相关工作人员通过目视即可根据铝塑膜的颜色大致判断发热温度，可迅速、准确识别具有安全隐患的电芯，并在生产和运输过程中采取对应的处理策略。
进一步，所述铝塑膜的外表面上具有由油墨喷涂而成的喷码，所述油墨中包括上述热致变色材料。
在铝塑膜的外表面的油墨喷码中也加入热致变色材料，可以在电芯因故发热时，获得更显著的目视效果，进一步迅速、准确识别具有安全隐患的电芯。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例的一种热致变色材料制备方法的流程示意图；
图2为本发明实施例的一种电芯的示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
如图1所示，本发明实施例提供的一种热致变色材料制备方法包括如下步骤：
S10，将胶黏剂加到去离子水中，搅拌均匀，再将所述胶黏剂和所述去离子水的混合溶液加热，并溶解充分，获得固含量为10％至20％的胶黏剂溶液。
S20，将无色染料和显色剂按重量比例1：1.5-4.5混合，获得显色混合物，将所述显色混合物和增感剂按重量比例1：4.2混合，获得发色组分，将所述发色组分、所述胶黏剂和水按重量比例30：3：1混合，获得混合原料，将所述混合材料研磨后，获得热敏剂。
S30，将所述热敏剂和所述胶黏剂溶液按重量比例1％至10％混合，并搅拌均匀，获得热致变色材料。
需要注意的是，步骤S10和S20可并行执行。
实施例1
S10，将醇解度为99％的聚乙烯醇加到去离子水中，搅拌10小时，再将聚乙烯醇和去离子水的混合溶液加热至95℃，并溶解6小时，获得固含量为10％的聚乙烯醇溶液。
S20，将无色染料和显色剂按重量比例1：1.5混合，获得显色混合物，将显色混合物和增感剂按重量比例1：4.2混合，获得发色组分，将发色组分、聚乙烯醇和水按重量比例30：3：1混合，获得混合原料，采用涂料砂磨机以2500rpm转速将混合材料研磨至粒径为1微米，获得热敏剂。
S30，将热敏剂和聚乙烯醇溶液按重量比例1％混合，并搅拌2小时，获得热致变色材料。
实施例2
S10，将醇解度为99.5％的聚乙烯醇加到去离子水中，搅拌11小时，再将聚乙烯醇和去离子水的混合溶液加热至95℃，并溶解6小时，获得固含量为15％的聚乙烯醇溶液。
S20，将无色染料和显色剂按重量比例1：3混合，获得显色混合物，将显色混合物和增感剂按重量比例1：4.2混合，获得发色组分，将发色组分、聚乙烯醇和水按重量比例30：3：1混合，获得混合原料，采用涂料砂磨机以2500rpm转速将混合材料研磨至粒径为0.8微米，获得热敏剂。
S30，将热敏剂和聚乙烯醇溶液按重量比例5％混合，并搅拌3小时，获得热致变色材料。
实施例3
S10，将醇解度为99.8％的聚乙烯醇加到去离子水中，搅拌12小时，再将聚乙烯醇和去离子水的混合溶液加热至95℃，并溶解6小时，获得固含量为20％的聚乙烯醇溶液。
S20，将无色染料和显色剂按重量比例1：4.5混合，获得显色混合物，将显色混合物和增感剂按重量比例1：4.2混合，获得发色组分，将发色组分、聚乙烯醇和水按重量比例30：3：1混合，获得混合原料，采用涂料砂磨机以2500rpm转速将混合材料研磨至粒径为0.5微米，获得热敏剂。
S30，将热敏剂和聚乙烯醇溶液按重量比例10％混合，并搅拌5小时，获得热致变色材料。
通过上述实施例制得的热致变色材料的发色温度较低，可达到75℃，热致变色材料在受热后可迅速变色，另外，其可改变为不同颜色，以大致显示发热温度范围，显示效果比较直观。
实施例4
如图2所示，该实施例涉及一种电芯，包括电芯本体1和包覆电芯本体1的铝塑膜2，铝塑膜2的制备材料中包括上述热致变色材料。
在电芯本体1因故发热后，例如内部发生短路时，包覆电芯本体1的铝塑膜2内的热致变色材料将因热快速变色，由于铝塑膜2包覆电芯除电极之外的其他部分。一方面，电芯本体1何处发热，铝塑膜2的对应位置便会变色，可以根据发热位置大致判断电芯故障，电芯因故障发热的温度通常在75℃以上。另一方面，由于铝塑膜2会随热致变色材料在不同温度呈现不同颜色，相关工作人员通过目视即可根据铝塑膜2的颜色大致判断发热温度，可迅速、准确识别具有安全隐患的电芯，并在生产和运输过程中采取对应的处理策略。
优选地，铝塑膜2的外表面上具有由油墨喷涂而成的喷码3，所述油墨中包括上述热致变色材料。
在电芯本体1因故发热后，铝塑膜2上的由油墨喷涂的喷码3也将因热快速变色，相关工作人员可迅速、准确识别具有安全隐患的电芯。
读者应理解，在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种热致变色材料制备方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
S10，将胶黏剂加到去离子水中，搅拌均匀，再将所述胶黏剂和所述去离子水的混合溶液加热，并溶解充分，获得固含量为10％至20％的胶黏剂溶液；
S20，将无色染料和显色剂按重量比例1：1.5-4.5混合，获得显色混合物，将所述显色混合物和增感剂按重量比例1：4.2混合，获得发色组分，将所述发色组分、所述胶黏剂和水按重量比例30：3：1混合，获得混合原料，将所述混合材料研磨后，获得热敏剂；
S30，将所述热敏剂和所述胶黏剂溶液按重量比例1％至10％混合，并搅拌均匀，获得热致变色材料。
2.根据权利要求1所述的热致变色材料制备方法，其特征在于，所述胶黏剂为聚乙烯醇，所述聚乙烯醇的醇解度大于或等于99％。
3.根据权利要求1所述的热致变色材料制备方法，其特征在于，所述S10中的搅拌时间大于或等于10小时，溶解时间为6小时，加热温度为95±1℃。
4.根据权利要求1所述的热致变色材料制备方法，其特征在于，所述S20中，采用涂料磨砂机对所述混合材料研磨，所述涂料磨砂机的转速为2500rpm，将所述混合材料研磨至粒径小于或等于1微米。
5.根据权利要求1所述的热致变色材料制备方法，其特征在于，所述S30中的搅拌时间为2至5小时。
6.根据权利要求1至5任一项所述的热致变色材料制备方法，其特征在于，所述显色剂至少包括双酚A、双酚S和4-羟基-4’-异丙氧基二苯砜中的一种。
7.根据权利要求1至5任一项所述的热致变色材料制备方法，其特征在于，所述增感剂至少包括四甲基二苯乙烷和2-萘酚-3-甲酸中的一种。
8.一种热致变色材料，其特征在于，所述热致变色材料采用权利要求1至7任一项所述的热致变色材料制备方法制得。
9.一种电芯，其特征在于，包括电芯本体和包覆所述电芯本体的铝塑膜，所述铝塑膜的制备材料中包括如权利要求8所述的热致变色材料。
10.根据权利要求9所述的电芯，其特征在于，所述铝塑膜的外表面上具有由油墨喷涂而成的喷码，所述油墨中包括如权利要求8所述的热致变色材料。
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2017
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