CN110265746A - 一种应用于锂电池的功能性隔热材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种应用于锂电池的功能性隔热材料，其设置于锂电池的侧面和/或顶面，该应用于锂电池的功能性隔热材料预制成固体状，该应用于锂电池的功能性隔热材料包括但不限于溴系、氯系、氮系、磷系、多羟基醇、无机系化合物。本发明还提供了一种应用于锂电池的功能性隔热材料的制备方法。本发明具有吸热降温功能和灭火功能，能够有效地防止锂离子单体电池间的热传递现象。

Description

一种应用于锂电池的功能性隔热材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及锂离子电池领域，具体而言，涉及一种应用于锂电池的功能性隔热材料及其制备方法。
背景技术
随着新能源汽车的逐步发展，锂离子电池已经开始逐步地代替汽油而成为汽车的动力支持。然而，锂离子电池的安全性能对电动汽车的发展有着很大的制约。其中，锂离子电池内短路引起的燃爆情况由于其引发原因多样性、最先燃爆电池具有随机性与单一性、燃爆诱因无法完全消除且出货前无法检测到已经成为动力电池领域最急需解决的问题。
因而，目前对于锂电池内短路燃爆情况的研究也成为了锂离子电池研发技术中比较重要的一环。鉴于锂电池内短路发生的特点，单体电池内短路引发的热失控情况无法被完全消除，但是，可通过防止单体电池间的热传递来实现避免电池整包恶性事故的发生。目前，通常的做法是在锂电池之间设置隔热膜，但是，隔热膜只能达到隔热效果，不可以减少热量，当长时间处于高温状态后，隔热膜两边温度趋向平衡，隔热膜将失去作用，电池连环着火、爆炸的恶性事故依旧无法被避免。
发明内容
鉴于此，本发明提供了一种应用于锂电池的功能性隔热材料及其制备方法，其具有吸热降温功能和灭火功能，能够有效地防止锂离子单体电池间的热传递现象。
为此，一方面，本发明提供了一种应用于锂电池的功能性隔热材料，其设置于锂电池的侧面和/或顶面，该应用于锂电池的功能性隔热材料预制成固体状，该应用于锂电池的功能性隔热材料包括但不限于溴系、氯系、氮系、磷系、多羟基醇、无机系化合物。
进一步地，上述的一种应用于锂电池的功能性隔热材料包括以下重量百分比的成分：三聚氰胺0-100％；四溴双酚A0-100％；六氯环三磷腈0-100％；季戊四醇磷酸酯0-100％；聚磷酸铵0-50％；氯化铵0-100％；氢氧化铝0-50％。
进一步地，上述的一种应用于锂电池的功能性隔热材料包括以下重量百分比的成分：三聚氰胺0-50％；四溴双酚A0-50％；六氯环三磷腈0-50％；季戊四醇磷酸酯0-50％；聚磷酸铵0-40％；氯化铵0-50％；氢氧化铝0-50％。
进一步地，上述的一种应用于锂电池的功能性隔热材料包括以下重量百分比的成分：三聚氰胺0-30％；四溴双酚A0-30％；六氯环三磷腈0-30％；季戊四醇磷酸酯0-50％；聚磷酸铵0-20％；氯化铵0-30％；氢氧化铝0-50％。
进一步地，上述的一种应用于锂电池的功能性隔热材料包括以下重量百分比的成分：三聚氰胺0-20％；四溴双酚A0-20％；六氯环三磷腈0-20％；季戊四醇磷酸酯0-50％；聚磷酸铵0-20％；氯化铵0-20％；氢氧化铝0-50％。
进一步地，上述的一种应用于锂电池的功能性隔热材料包括以下重量百分比的成分：三聚氰胺0-10％；四溴双酚A0-20％；六氯环三磷腈0-20％；季戊四醇磷酸酯0-50％；聚磷酸铵0-20％；氯化铵0-10％；氢氧化铝0-50％。
进一步地，上述的一种应用于锂电池的功能性隔热材料包括以下重量百分比的成分：三聚氰胺10-20％；四溴双酚A20-30％；六氯环三磷腈20％；聚磷酸铵20-30％；氯化铵10-20％。
进一步地，上述的一种应用于锂电池的功能性隔热材料包括以下重量百分比的成分：四溴双酚A30-40％；六氯环三磷腈0-40％；聚磷酸铵0-40％；氯化铵0-30％。
进一步地，上述的一种应用于锂电池的功能性隔热材料装于袋体内。
另一方面，本发明提供了一种应用于锂电池的功能性隔热材料的制备方法，其包括以下制备步骤：将上述的各组分一起加到球磨机内，球磨至少1小时后取出并放入模具内，通过液压机压片成型后，取出放置到袋体中。
本发明所提供的一种应用于锂电池的功能性隔热材料及其制备方法，其相较于现有技术具有以下优点：能够有效地阻止锂离子单体电池间的热传递现象，降低锂电池燃爆产生的能量，避免锂离子电池的着火情况，从而有效地减少了锂离子电池着火或爆炸所产生的连锁反应，在很大程度上提高锂离子电池的安全性能。
附图说明
通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：
图1为本发明实施例提供的一种应用于锂电池的功能性隔热材料的温度数据对比图；
图2为本发明实施例提供的一种应用于锂电池的功能性隔热材料应用于锂电池的针刺示意图；
图3为本发明实施例提供的一种应用于锂电池的功能性隔热材料的着火测试对比图。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。
本发明实施例提供了一种应用于锂电池的功能性隔热材料，其具有吸热降温功能和灭火功能，该功能性隔热材料是指将一些功能性材料包括但不限于溴系、氯系、氮系、磷系、多羟基醇、无机系化合物装于防漏外包装内，然后固定安装于锂离子单体电池的侧面和/或顶面。
本发明实施例提供的一种应用于锂电池的功能性隔热材料具体实施时包括了以下具体的实施例：
下面以一具体实例说明上述的一种应用于锂电池的功能性隔热材料的制备方法，该方法包括以下步骤：
步骤1)：将25g氯化铵、25g三聚氰胺一起加到球磨机内，球磨1h后取出放入148*97mm的模具内，通过液压机压片成型后，取出放置到绝缘热封装膜中备用；
步骤2)：使用三元NCM811为正极活性物质，石墨为负极活性物质，1M LiPF6/(EC/DMC/EMC＝7∶2∶1)，17μm厚的PVDF涂胶隔膜组装成50Ah、尺寸为2714891的方形铝壳电池。在25±3℃条件下，以1C电流将电池充至4.2V，0.05C截止。
将制备好的电池模组，用宇量公司设计针刺装置顶部针测模拟电池热失控；具体实施方式为：将1Okg铁饼，从高度1m的位置落下，砸中垂直于模组中间电芯防爆阀位置的长90mm、φ5mm的镀铜钢针，钢针停留在电芯内，并记录起火和热失控情况。
如图1至图2所示，电池针刺瞬间产生的高温从700度降至450度。这是因为功能性材料分解为吸热反应，能够吸收大量的能量，降低了锂电池燃爆产生的高温，从而降低了爆炸威力，在一定程度上避免了锂离子电池的连锁爆炸情况；此外，功能性材料分解后的产物进入到爆炸产生的含有机溶剂蒸汽的可燃浓烟中，增加了含有机溶剂蒸汽的可燃浓烟的湿度，降低了周围环境的温度，提高了锂电池燃爆产生的含有机溶剂蒸汽的可燃浓烟的闪点，避免了爆炸时产生的火星、火花将含有机溶剂蒸汽的可燃浓烟点燃的情况，在一定程度上避免了锂离子电池的连环着火情况。
上述实施例1-9在经试验和测量后，其阻燃功能具体由以下试验数据所体现：
如图3所示，改进前的阻燃材料(图3中左侧)有明显的明火(图3中黑框内为火焰)；改进后的阻燃材料(图3中右侧)在燃烧时无明火产生，只有烟雾。这是由于功能性材料分解后的产物进入到爆炸产生的含有机溶剂蒸汽的可燃浓烟中，降低了可燃浓烟中的氧气浓度，氧含量的降低会使燃烧时热的产生率减小，而当热产生率减小到低于热散失率的程度，燃烧就会停止，进一步地避免了锂离子电池着火或爆炸所产生的连锁反应。
因而，本发明相较于现有隔热棉技术能够有效地阻止锂离子单体电池间的热传递现象，降低锂电池燃爆产生的能量，避免锂离子电池的着火情况，从而有效地减少了锂离子电池着火或爆炸所产生的连锁反应，在很大程度上提高锂离子电池的安全性能。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种应用于锂电池的功能性隔热材料，其设置于锂电池的侧面和/或顶面，其特征在于，所述的一种应用于锂电池的功能性隔热材料预制成固体状，所述的一种应用于锂电池的功能性隔热材料包括但不限于溴系、氯系、氮系、磷系、多羟基醇、无机系化合物。
2.根据权利要求1所述的一种应用于锂电池的功能性隔热材料，其特征在于，包括以下重量百分比的成分：三聚氰胺0-100％；四溴双酚AO-100％；六氯环三磷腈0-100％；季戊四醇磷酸酯0-100％；聚磷酸铵0-50％；氯化铵0-100％；氢氧化铝0-50％。
3.根据权利要求1所述的一种应用于锂电池的功能性隔热材料，其特征在于，包括以下重量百分比的成分：三聚氰胺0-50％；四溴双酚A0-50％；六氯环三磷腈0-50％；季戊四醇磷酸酯0-50％；聚磷酸铵0-40％；氯化铵0-50％；氢氧化铝0-50％。
4.根据权利要求1所述的一种应用于锂电池的功能性隔热材料，其特征在于，包括以下重量百分比的成分：三聚氰胺0-30％；四溴双酚A0-30％；六氯环三磷腈0-30％；季戊四醇磷酸酯0-50％；聚磷酸铵0-20％；氯化铵0-30％；氢氧化铝0-50％。
5.根据权利要求1所述的一种应用于锂电池的功能性隔热材料，其特征在于，包括以下重量百分比的成分：三聚氰胺0-20％；四溴双酚A0-20％；六氯环三磷腈0-20％；季戊四醇磷酸酯0-50％；聚磷酸铵0-20％；氯化铵0-20％；氢氧化铝0-50％。
6.根据权利要求1所述的一种应用于锂电池的功能性隔热材料，其特征在于，包括以下重量百分比的成分：三聚氰胺0-10％；四溴双酚A0-20％；六氯环三磷腈0-20％；季戊四醇磷酸酯0-50％；聚磷酸铵0-20％；氯化铵0-10％；氢氧化铝0-50％。
7.根据权利要求1所述的一种应用于锂电池的功能性隔热材料，其特征在于，包括以下重量百分比的成分：三聚氰胺10-20％；四溴双酚A20-30％；六氯环三磷腈20％；聚磷酸铵20-30％；氯化铵10-20％。
8.根据权利要求1所述的一种应用于锂电池的功能性隔热材料，其特征在于，包括以下重量百分比的成分：四溴双酚A30-40％；六氯环三磷腈0-40％；聚磷酸铵0-40％；氯化铵0-30％。
9.根据权利要求1-8任一所述的一种应用于锂电池的功能性隔热材料，其特征在于，所述的一种应用于锂电池的功能性隔热材料装于袋体内。
10.一种应用于锂电池的功能性隔热材料的制备方法，其特征在于，包括以下制备步骤：将权利要求1-8任一所述的各组分一起加到球磨机内，球磨至少1小时后取出并放入模具内，通过液压机压片成型后，取出放置到袋体中。
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