CN115926228A

CN115926228A - 保护层、其制备方法及锂离子电池

Info

Publication number: CN115926228A
Application number: CN202211686843.2A
Authority: CN
Inventors: 尚旭; 郑帅; 王强; 请求不公布姓名
Original assignee: Svolt Energy Technology Wuxi Co Ltd
Current assignee: Svolt Energy Technology Wuxi Co Ltd
Priority date: 2022-12-26
Filing date: 2022-12-26
Publication date: 2023-04-07
Anticipated expiration: 2042-12-26
Also published as: CN115926228B

Abstract

本申请实施例公开了一种保护层、其制备方法及锂离子电池，所述保护层设置叠置的吸热层和隔热层，通过吸热层和隔热层的共同起作用完成对电池热蔓延的改善，一方面，吸热层的吸热粒子能够有效保证电池在热失控触发之前将相邻电池热量的传递通过分解反应的吸热作用进行遏制，此外吸热粒子的分解过程将主要产生不可燃气体，能够有效稀释热失控电池周围空间的可燃气体浓度，进而减缓电池模组或电池包明火的出现；另一方面，隔热层中使用隔热粒子进行绝热作用，隔热层中引入玻璃纤维，除了能够进一步降低隔热层导热系数提升绝热能力之外，还能够有效保证整个隔热层在高温条件下的尺寸稳定性，进而保证保护层的性能得到有效发挥，提升电池的使用安全性。

Description

保护层、其制备方法及锂离子电池

技术领域

本申请涉及电池技术领域，具体涉及一种保护层、其制备方法及锂离子电池。

背景技术

作为一种清洁能源，锂离子电池被广泛应用于电动汽车、电动工具和储能等领域。然而，频发的电池火灾事故已经引起广泛的关注，在不同的滥用条件下，包括热滥用、电滥用和机械滥用等，单个锂离子电池的热失控可以很容易识别控制，但是，在电池模组或电池包中，单个锂离子电池出现热失控将会向相邻锂离子电池传递足够的热量，整个电池模组或电池包会发生热蔓延甚至起火爆炸，因此，电池热蔓延是一个亟待解决的问题。

为解决电池热蔓延，现有专利CN107845742A公开了一种动力电池及电池模组，其包括电池壳体、收容于电池壳体中的电池，以及安装于电池壳体上的电池顶盖，其中，电池壳体上设有阻燃涂层，阻燃涂层包含阻燃剂和粘结剂。该专利提供的动力电池的电池壳体上涂覆有阻燃涂层，当动力电池由于局部温度过高热失控时，阻燃涂层可以快速吸热分解，一方面吸收大量热量以降低动力电池的温度，另一方面分解产生大量不燃性气体以稀释氧气浓度和灭火，因此可避免动力电池起火、爆炸的风险。但是，该专利提供的阻燃涂层，吸热性阻燃剂选自无机水合盐，无机水合盐在吸热相变过程中容易分离出较多的结晶水，容易引发电池间的短路，同样会引发热蔓延的问题。

发明内容

本申请实施例提供一种保护层、其制备方法及锂离子电池，可以解决现有电池因热蔓延无法得到及时有效控制导致电池模组或电池包起火甚至爆炸的问题。

本申请的第一方面提供一种保护层，所述保护层包括隔热层和吸热层，所述隔热层和所述吸热层层叠设置；所述隔热层包括隔热粒子、玻璃纤维和耐高温树脂；所述吸热层包括吸热粒子、聚醚多元醇和热塑性树脂。

可选的，所述隔热层的厚度为1mm～10mm；所述吸热层的厚度为0.05mm～5mm。

可选的，所述隔热粒子、所述玻璃纤维和所述耐高温树脂的质量比为(50～90)：(1～20)：(10～30)；所述吸热粒子、所述聚醚多元醇和所述热塑性树脂的质量比为(40～80)：(1～10)：(20～50)。

可选的，所述隔热粒子包括二氧化硅、氧化锆、氧化钛、三氧化二铝、二氧化钛、膨胀蛙石、膨胀珍珠岩中的至少一者；所述隔热粒子的粒径为10nm～500nm；所述隔热粒子的导热系数为0.01W/(m×K)～0.05W/(m×K)；所述玻璃纤维的长度为0.1mm～5mm，直径为1μm～10μm，所述玻璃纤维的长径比为100～500；所述耐高温树脂包括聚酰亚胺树脂、聚四氟乙烯、聚苯醚、氰酸酯树脂、有机硅树脂、酚醛树脂中的至少一者。

可选的，所述吸热粒子包括脲基化合物，所述脲基化合物具有如式(I)所示的结构：

式(I)中，R₁和R₂分别独立地包括氢、卤素、脂肪族碳链或芳香族碳链。

可选的，所述脲基化合物的分解温度为50℃～200℃；所述脲基化合物包括碳酰二胺脲、N-乙基脲、N-甲酸基脲、N-羟基脲、N-苯基脲、磷酸脲、磷酸脒基脲、炔丙基脲、4-甲氧基苯脲、二甲基脲中的至少一者。

可选的，所述聚醚多元醇包括聚氧化乙烯二醇、聚氧化丙烯二醇、聚氧化氯丙烯二醇、聚四氢呋喃二醇中的至少一者；所述聚醚多元醇的平均分子量为10000～50000；所述热塑性树脂包括聚氨酯树脂、聚丙烯酸酯、聚酰胺树脂、聚酰亚胺树脂、聚碳酸脂、聚酯树脂、聚醚醚酮、环氧树脂、酚醛树脂、氨基树脂中的至少一者。

本申请的第二方面提供一种保护层的制备方法，包括如下步骤：

将耐高温树脂和隔热粒子混合、干燥，得到混合物料；

将混合物料、抗氧剂和玻璃纤维熔融混合，挤出，冷却，造粒，干燥，得到复合粒子；

将复合粒子熔融，成型，得到隔热层；

将吸热粒子、聚醚多元醇和热塑性树脂以及无水溶剂制成复合胶液；

将复合胶液涂覆于所述隔热层的至少一面，烘烤，得到所述保护层。

可选的，所述抗氧剂为亚磷酸三壬基苯酯，所述抗氧剂的用量为所述耐高温树脂质量的0.01％～0.05％；所述无水溶剂为N,N-二甲基甲酰胺、乙酸乙酯、丙酮、乙醇、二氯甲烷中的至少一者；所述复合胶液的粘度为5000mPs～20000mPs。

本申请的第三方面提供一种锂离子电池，包括壳体、收容于所述壳体中的电池以及安装于所述壳体上的顶盖，所述锂离子电池还包括如前所述的保护层或包括如前所述的保护层的制备方法制备的保护层；所述保护层设置于所述壳体表面。

本申请的有益效果在于，提供一种保护层、该保护层的制备方法以及具有该保护层的锂离子电池，所述保护层设置叠置的吸热层和隔热层，通过吸热层和隔热层的共同起作用完成对电池热蔓延的改善，一方面，吸热层的吸热粒子能够有效保证电池在热失控触发之前将相邻电池热量的传递通过分解反应的吸热作用进行遏制，此外吸热粒子的分解过程将主要产生不可燃气体，能够有效稀释热失控电池周围空间的可燃气体浓度，进而减缓电池模组或电池包明火的出现；另一方面，隔热层中使用隔热粒子进行绝热作用，隔热层中引入玻璃纤维，除了能够进一步降低隔热层导热系数提升绝热能力之外，还能够有效保证整个隔热层在高温条件下的尺寸稳定性，进而保证保护层的性能得到有效发挥，提升电池的使用安全性。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例所提供的保护层的第一种结构示意图；

图2为本申请实施例所提供的保护层的第二种结构示意图；

图3为本申请实施例所提供的保护层的第三种结构示意图；

图4为电池热蔓延测试的组装结构示意图；

图5为测试例1中各个电池的温度变化曲线示意图；

图6为对比例1中各个电池的温度变化曲线示意图；

图7为测试例2中各个电池的温度变化曲线示意图；

图8为对比例2中各个电池的温度变化曲线示意图。

其中，10、隔热层，20、吸热层，30、夹具，40、加热板。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。此外，应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本申请，并不用于限制本申请。

在具体实施方式及权利要求书中，由术语“中的至少一者”连接的项目的列表可意味着所列项目的任何组合。例如，如果列出项目A及B，那么短语“A及B中的至少一者”意味着仅A；仅B；或A及B。在另一实例中，如果列出项目A、B及C，那么短语“A、B及C中的至少一者”意味着仅A；或仅B；仅C；A及B(排除C)；A及C(排除B)；B及C(排除A)；或A、B及C的全部。项目A可包含单个元件或多个元件。项目B可包含单个元件或多个元件。项目C可包含单个元件或多个元件。术语“中的至少一种”具有与术语“中的至少一者”相同的含义。

本说明书中，使用“～”来显示的数值范围，表示包含以在“～”前后记载的数值分别作为最小值和最大值的范围。

本申请实施例提供一种保护层、该保护层的制备方法以及具有该保护层的锂离子电池，所述保护层设置叠置的吸热层和隔热层，通过吸热层和隔热层的共同起作用完成对电池热蔓延的改善，一方面，吸热层的吸热粒子能够有效保证电池在热失控触发之前将相邻电池热量的传递通过分解反应的吸热作用进行遏制，此外吸热粒子的分解过程将主要产生不可燃气体，能够有效稀释热失控电池周围空间的可燃气体浓度，进而减缓电池模组或电池包明火的出现；另一方面，隔热层中使用隔热粒子进行绝热作用，隔热层中引入玻璃纤维，除了能够进一步降低隔热层导热系数提升绝热能力之外，还能够有效保证整个隔热层在高温条件下的尺寸稳定性，进而保证保护层的性能得到有效发挥，提升电池的使用安全性。作为典型应用，所述保护层可应用于锂离子电池中，多个锂离子电池组成的电池模组或电池包可应用于电动汽车中向用电装置或储能装置提供电能。

在本申请一些实施例中，参照图1～图3，提供一种保护层，保护层包括隔热层10和吸热层20，隔热层10和吸热层20层叠设置。具体地，隔热层10设置于吸热层20的至少一个表面上，或者，吸热层20设置于隔热层10的至少一个表面上。

在一些实施例中，参照图1，隔热层10和吸热层20均为一层，二者层叠设置。

在一些实施例中，参照图2，隔热层10为一层，吸热层20为两层，两层吸热层20分别设置于隔热层10的两表面。

在一些实施例中，参照图3，隔热层10为两层，吸热层20为一层，两层隔热层10分别设置于吸热层20的两表面。

在一些实施例中，隔热层10和吸热层20可以均为多层，隔热层10和吸热层20交替层叠设置，根据实际使用需求进行选择。

在一些实施例中，隔热层10包括隔热粒子、玻璃纤维和耐高温树脂，吸热层20包括吸热粒子、聚醚多元醇和热塑性树脂。

隔热层10中使用隔热粒子进行绝热作用，而且隔热层10中引入了玻璃纤维，耐高温树脂将隔热粒子和玻璃纤维复合在一起形成隔热层10，该复合形式除了能够进一步降低隔热层10导热系数提升绝热能力之外，在耐高温树脂的作用下还能够有效保证整个隔热层10在高温条件下的尺寸稳定性，进而保证保护层的性能得到有效发挥。

吸热层20的吸热作用主要由吸热粒子受热分解实现，吸热粒子受热分解，能够有效保证锂离子电池在热失控触发之前将相邻锂离子电池热量的传递通过分解反应的吸热作用进行遏制，吸热粒子在受热分解过程中吸收的热量不会如有机相变材料那样将热量储存起来后又释放热量影响电池性能的发挥，此外吸热粒子在受热分解过程中将主要产生不可燃气体，能够有效稀释热失控电池周围空间的可燃气体浓度，进而减缓电池模组或电池包明火的出现。

在一些实施例中，隔热层10的厚度为1mm～10mm；吸热层20的厚度为0.05mm～5mm。其中，1mm～10mm的厚度范围可以是单层隔热层10的厚度，也可以是多层隔热层10的总厚度，0.05mm～5mm的厚度范围可以是单层吸热层20的厚度，也可以是多层吸热层20的总厚度。隔热层10和吸热层20的厚度处于上述范围时，可实现对电池在热失控过程中出现的热蔓延进行有效抑制，提升电池的使用安全性。

在一些实施例中，隔热层10中的隔热粒子、玻璃纤维和耐高温树脂的质量比为(50～90)：(1～20)：(10～30)。当隔热粒子、玻璃纤维和耐高温树脂的质量比处于上述范围时，隔热粒子可有效起到对锂离子电池的绝热作用，玻璃纤维可保证隔热层10的整体性，保证隔热层10在高温条件下的尺寸稳定性，耐高温树脂则可提升隔热层10的耐高温性能，避免隔热层10在高温条件出现融化、解体。

在一些实施例中，隔热粒子包括二氧化硅、氧化锆、氧化钛、三氧化二铝、二氧化钛、膨胀蛙石、膨胀珍珠岩中的至少一者。

在一些实施例中，隔热粒子的粒径为10nm～500nm。当隔热粒子的粒径处于上述范围时，可保证隔热粒子的绝热作用，保证隔热粒子与玻璃纤维和耐高温树脂的均匀混合。

在一些实施例中，隔热粒子的导热系数为0.01W/(m×K)～0.05W/(m×K)。当隔热粒子的导热系数处于上述范围时，隔热粒子可起到对锂离子电池的较高的绝热作用，保证隔热层10在高温条件下的稳定性。

在一些实施例中，玻璃纤维的长度为0.1mm～5mm，直径为1μm～10μm，玻璃纤维的长径比为100～500。当玻璃纤维的长径比处于上述范围时，玻璃纤维为短玻璃纤维，多个短玻璃纤维的配合使用，保证隔热层在高温条件下的尺寸稳定性。

在一些实施例中，耐高温树脂包括聚酰亚胺树脂、聚四氟乙烯、聚苯醚、氰酸酯树脂、有机硅树脂、酚醛树脂中的至少一者。

在一些实施例中，吸热粒子、聚醚多元醇和热塑性树脂的质量比为(40～80)：(1～10)：(20～50)。当吸热粒子、聚醚多元醇和热塑性树脂的质量比处于上述范围时，可保证吸热粒子受热分解过程中对锂离子电池热失控产生的热量的吸收，有效遏制热量的蔓延，并可产生不可燃气体，稀释热失控电池周围空间的可燃气体浓度，聚醚多元醇和热塑性树脂可有效提升吸热层20的耐热性能，确保吸热粒子的吸热作用。

在一些实施例中，吸热粒子包括脲基化合物，所述脲基化合物具有如式(I)所示的结构：

式(I)中，R1和R2分别独立地包括氢、卤素、脂肪族碳链或芳香族碳链。

在一些实施例中，脲基化合物包括碳酰二胺脲、N-乙基脲、N-甲酸基脲、N-羟基脲、N-苯基脲、磷酸脲、磷酸脒基脲、炔丙基脲、4-甲氧基苯脲、二甲基脲中的至少一者。

在一些实施例中，脲基化合物的分解温度为50℃～200℃，该分解温度范围在锂离子电池的正常工作温度和热失控触发温度之间，且脲基化合物在受热分解过程中会吸收热量，因此能够有效保证锂离子电池在热失控触发之前将相邻锂离子电池的热量的传递通过分解反应的吸热作用进行遏制，同时脲基化合物的分解吸热在分解过程将产生不可燃气体，能够有效稀释热失控电池周围空间的可燃气体浓度，进而减缓电池模组或电池包明火的出现。

在一些实施例中，聚醚多元醇包括聚氧化乙烯二醇、聚氧化丙烯二醇、聚氧化氯丙烯二醇、聚四氢呋喃二醇中的至少一者。

在一些实施例中，聚醚多元醇的平均分子量为10000～50000。

在一些实施例中，热塑性树脂包括聚氨酯树脂、聚丙烯酸酯、聚酰胺树脂、聚酰亚胺树脂、聚碳酸脂、聚酯树脂、聚醚醚酮、环氧树脂、酚醛树脂、氨基树脂中的至少一者。

在本申请一些实施例中，还提供一种保护层的制备方法，包括如下步骤：

S1、将耐高温树脂和隔热粒子混合、干燥，得到混合物料；

S2、将混合物料、抗氧剂和玻璃纤维熔融混合，挤出，冷却，造粒，干燥，得到复合粒子；

S3、将复合粒子熔融，成型，得到隔热层；

S4、将吸热粒子、聚醚多元醇和热塑性树脂以及无水溶剂制成复合胶液；

S5、将复合胶液涂覆于所述隔热层的至少一面，烘烤，得到保护层。

在一些实施例中，隔热粒子、玻璃纤维和耐高温树脂的质量比为(50～90)：(1～20)：(10～30)。吸热粒子、聚醚多元醇和热塑性树脂的质量比为(40～80)：(1～10)：(20～50)。

在一些实施例中，步骤S2中添加的抗氧剂为亚磷酸三壬基苯酯，抗氧剂的用量为耐高温树脂质量的0.01％～0.05％。

在一些实施例中，步骤S4中添加的无水溶剂为N,N-二甲基甲酰胺、乙酸乙酯、丙酮、乙醇、二氯甲烷中的至少一者。由于步骤S5中需要对复合胶液进行烘干处理，为避免无水溶剂的烘烤温度(即无水溶剂由液态转变成气态的温度)与吸热粒子的分解温度重合导致保护层在制备过程中失效的情况出现，无水溶剂选用以上几种溶剂中的至少一者，避免无水溶剂烘干去除的过程中吸热粒子分解，保证保护层的稳定性。

在一些实施例中，复合胶液的粘度为5000mPs～20000mPs。当复合胶液的粘度处于上述范围时，可保证复合胶液与隔热层之间的粘接力，确保复合胶液形成的吸热层与隔热层之间的粘结稳定性和粘结牢固度。

在一些实施例中，步骤S1中耐高温树脂和隔热粒子混合在捏合机中搅拌混合，捏合机的搅拌速度为1000rpm～3000rpm，搅拌时间为10min～60min。

在一些实施例中，步骤S2中混合物料、抗氧剂和玻璃纤维在双螺杆挤出机中熔融混合，双螺杆挤出机的搅拌速度为30rpm～150rpm，熔融温度为200℃～450℃，挤出速度为10kg/h～40kg/h。

在一些实施例中，步骤S3中将复合粒子加入到注射机中熔融，并注射到特定尺寸的模具中成型，注射机的熔融温度为200℃～450℃，模具温度为80℃～150℃，注射速度为700kg/cm²～1500kg/cm²。

在一些实施例中，步骤S4中将吸热粒子、聚醚多元醇和热塑性树脂以及无水溶剂通过高速剪切机制成粘稠的复合胶液。高速剪切机的搅拌速度为500rpm～1500rpm，搅拌时间为1h～5h。

在一些实施例中，步骤S5中复合胶液通过刮涂的方式均匀涂覆于隔热层的至少一个表面，烘烤去除无水溶剂，烘烤温度为40℃～120℃，烘烤时间为10min～30min。

本申请的一些实施例中，还提供一种锂离子电池，包括壳体、收容于壳体中的电池以及安装于壳体上的顶盖，锂离子电池还包括如前所述的保护层；保护层设置于壳体表面。具体地，保护层设置于壳体的四个侧外表面中相对面积较大的两个宽面上。

下面结合具体实施例对本申请提供的保护层的制备方法做出如下说明：

实施例1

S1、将20g的聚四氟乙烯和70g的二氧化硅在捏合机中以1200rpm的速度进行高速搅拌混合20min，并进行真空干燥，得到混合物料；

S2、在转速为60rpm、熔融温度为400℃条件下，将步骤S1的混合物料、0.004g的亚磷酸三壬基苯酯和直径为5μm、长度为1mm的10g玻璃纤维依次加入到双螺杆挤出机中进行混合，以15kg/h的速度挤出，冷却，造粒，真空干燥，得到复合粒子；

S3、在400℃下，将步骤S2的复合粒子加入到注射机中熔融，模具温度设置为200℃，并以800kg/cm²的速度将熔融物料注射到模具中成型，得到厚度为1mm的隔热层；

S4、将60g的二甲基脲、10g的聚醚多元醇和30g的酚醛树脂以及一定量的无水溶剂N,N-二甲基甲酰胺通过高速剪切机制成粘度为10000mPs的复合胶液；

S5、将步骤S4的复合胶液通过刮涂的方式均匀涂覆于步骤S3的隔热层的两个表面，烘烤去除无水溶剂，得到总厚度为1.5mm的保护层。

实施例2

按照实施例1所提供的制备方法制备保护层，除以下不同外，其余同实施例1：

隔热层的厚度为10mm，吸热层的厚度为5mm。

实施例3

隔热层的厚度为1mm，吸热层的厚度为0.05mm。

实施例4

二氧化钛、玻璃纤维和有机硅树脂的质量比为50：1：10。

实施例5

三氧化二铝、玻璃纤维和聚酰亚胺树脂的质量比为90：20：30。

实施例6

N-乙基脲、聚醚多元醇和聚丙烯酸酯的质量比为40：1：20。

实施例7

碳酰二胺脲、聚醚多元醇和聚氨酯树脂的质量比为80：10：50。

实施例8

玻璃纤维的长度为0.1mm，直径为1μm，璃纤维的长径比为100。

实施例9

玻璃纤维的长度为5mm，直径为10μm，璃纤维的长径比为500。

将实施例1～实施例9制备的保护层分别应用于电池模块的热蔓延测试当中，电池模块的热蔓延测试过程如下：

每个电池模块包括3只锂离子电池，分别为电池1#、电池2#和电池3#，首先将3只锂离子电池分别进行恒流恒压充电至100％SOC，然后按照图4所示将3只锂离子电池组装成电池模块，将保护层设置于相邻电池宽面之间，电池模块外侧利用夹具30施加1500N的力进行拘束以便3只锂离子电池之间通过保护层紧密接触。热蔓延测试通过加热板40加热触发电池1#热失控进行，过程中采集电池1#、电池2#和电池3#表面几何中心的温度数据。

测试例1

电池选用容量为184Ah、尺寸为574mm×118mm×21.5mm的磷酸铁锂方形电池，电池1#、电池2#和电池3#间分别选用实施例1制备的保护层，厚度为1.5mm，加热板40选用功率为1000W。测试结果如表1所示，温度变化曲线如图5所示。

测试例2～9

电池选用容量为184Ah、尺寸为574mm×118mm×21.5mm的磷酸铁锂方形电池，电池1#、电池2#和电池3#间分别选用实施例2～9制备的保护层，加热板40选用功率为1000W。测试结果如表1所示。

对比例1

与测试例1的区别在于电池1#、电池2#和电池3#间选用商用气凝胶保护层，厚度为1.5mm。测试结果如表1所示，温度变化曲线如图6所示。

表1

测试结果：

由表1可知，测试例1的电池2#和电池3#未发生热蔓延，对比例1的电池2#和电池3#发生热蔓延。测试例1中电池1#、电池2#、电池3#的最高温升分别为373℃、72℃和42℃；对比例1中电池1#、电池2#、电池3#的最高温升分别为387℃、592℃和567℃，其中电池1#热失控至电池2#热失控的时间为16.6min，电池2#热失控至电池3#热失控的时间为12.7min。相对于商用气凝胶保护层能够将电池热蔓延行为延缓一定时间，保护层的使用则能够有效隔绝热失控电池(电池1#)的热量向相邻电池(电池2#、电池3#)的蔓延。

测试例2

电池选用容量为75Ah、尺寸为297mm×103mm×12mm的镍钴锰酸锂软包电池，电池1#、电池2#和电池3#间选用实施例1制备的厚度为1.5mm的保护层，加热板40选用功率为500W。温度变化曲线如图7所示。

对比例2

与测试例2的区别在于电池1#、电池2#和电池3#间选用厚度为1.5mm的商用气凝胶保护层。温度变化曲线如图8所示。

测试结果：

测试例2的电池2#和电池3#未发生热蔓延，对比例2的电池2#和电池3#发生热蔓延。测试例2中电池1#、电池2#、电池3#的最高温升分别为976℃、253℃和76℃，其中电池2#温升较高，但未有起火爆炸等行为，主要是因软包电池的外层使用铝塑膜进行封装，铝塑膜的塑封温度为185℃，电池温度超过该温度，铝塑膜发生熔融解封，电池的内部散热变得较为迅速。

对比例2中电池1#、电池2#、电池3#的最高温升分别为809℃、1006℃和579℃，其中1#电池热失控至电池2#热失控的时间为204s，电池2#热失控至电池3#热失控的时间为95s。相对于商用气凝胶保护层的有限作用，保护层在软包电池上的使用虽不能完全阻隔热量向相邻电池的传递，但其吸热与隔热的复合作用可以有效延缓相邻电池的温度升高至热失控，这一过程给予相邻电池足够的时间进行散热，从而保证相邻电池的安全性。

以上对本申请实施例所提供的一种保护层、其制备方法及锂离子电池进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想；同时，对于本领域的技术人员，依据本申请的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本申请的限制。

Claims

1.一种保护层，其特征在于，所述保护层包括隔热层和吸热层，所述隔热层和所述吸热层层叠设置；

所述隔热层包括隔热粒子、玻璃纤维和耐高温树脂；

所述吸热层包括吸热粒子、聚醚多元醇和热塑性树脂。

2.如权利要求1所述的保护层，其特征在于，所述隔热层的厚度为1mm～10mm；所述吸热层的厚度为0.05mm～5mm。

3.如权利要求1所述的保护层，其特征在于，所述隔热粒子、所述玻璃纤维和所述耐高温树脂的质量比为(50～90)：(1～20)：(10～30)；

所述吸热粒子、所述聚醚多元醇和所述热塑性树脂的质量比为(40～80)：(1～10)：(20～50)。

4.如权利要求3所述的保护层，其特征在于，所述隔热粒子包括二氧化硅、氧化锆、氧化钛、三氧化二铝、二氧化钛、膨胀蛙石、膨胀珍珠岩中的至少一者；

所述隔热粒子的粒径为10nm～500nm；

所述隔热粒子的导热系数为0.01W/(m×K)～0.05W/(m×K)；

所述玻璃纤维的长度为0.1mm～5mm，直径为1μm～10μm，所述玻璃纤维的长径比为100～500；

所述耐高温树脂包括聚酰亚胺树脂、聚四氟乙烯、聚苯醚、氰酸酯树脂、有机硅树脂、酚醛树脂中的至少一者。

5.如权利要求3所述的保护层，其特征在于，所述吸热粒子包括脲基化合物，所述脲基化合物具有如式(I)所示的结构：

6.如权利要求5所述的保护层，其特征在于，所述脲基化合物的分解温度为50℃～200℃；

所述脲基化合物包括碳酰二胺脲、N-乙基脲、N-甲酸基脲、N-羟基脲、N-苯基脲、磷酸脲、磷酸脒基脲、炔丙基脲、4-甲氧基苯脲、二甲基脲中的至少一者。

7.如权利要求3所述的保护层，其特征在于，所述聚醚多元醇包括聚氧化乙烯二醇、聚氧化丙烯二醇、聚氧化氯丙烯二醇、聚四氢呋喃二醇中的至少一者；

所述聚醚多元醇的平均分子量为10000～50000；

所述热塑性树脂包括聚氨酯树脂、聚丙烯酸酯、聚酰胺树脂、聚酰亚胺树脂、聚碳酸脂、聚酯树脂、聚醚醚酮、环氧树脂、酚醛树脂、氨基树脂中的至少一者。

8.一种如权利要求1～7任一项所述的保护层的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

将耐高温树脂和隔热粒子混合、干燥，得到混合物料；

将复合粒子熔融，成型，得到隔热层；

9.如权利要求8所述的保护层的制备方法，其特征在于，所述抗氧剂为亚磷酸三壬基苯酯，所述抗氧剂的用量为所述耐高温树脂质量的0.01％～0.05％；

所述无水溶剂为N,N-二甲基甲酰胺、乙酸乙酯、丙酮、乙醇、二氯甲烷中的至少一者；

所述复合胶液的粘度为5000mPs～20000mPs。

10.一种锂离子电池，包括壳体、收容于所述壳体中的电池以及安装于所述壳体上的顶盖，其特征在于，所述锂离子电池还包括如权利要求1～7任一项所述的保护层或包括如权利要求8～9任一项所述的保护层的制备方法制备的保护层；

所述保护层设置于所述壳体表面。