CN116580909B - 一种新能源电池用ntc负温度系数热敏电阻式涂料及其制备方法 - Google Patents
一种新能源电池用ntc负温度系数热敏电阻式涂料及其制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN116580909B CN116580909B CN202310665091.XA CN202310665091A CN116580909B CN 116580909 B CN116580909 B CN 116580909B CN 202310665091 A CN202310665091 A CN 202310665091A CN 116580909 B CN116580909 B CN 116580909B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- adhesive
- coefficient thermistor
- temperature coefficient
- negative temperature
- low
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000000576 coating method Methods 0.000 title claims abstract description 86
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 title claims abstract description 78
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 15
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 claims abstract description 64
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 claims abstract description 64
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 claims abstract description 51
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 46
- 239000004594 Masterbatch (MB) Substances 0.000 claims abstract description 31
- 239000002270 dispersing agent Substances 0.000 claims abstract description 25
- 229910021389 graphene Inorganic materials 0.000 claims abstract description 25
- 229920003048 styrene butadiene rubber Polymers 0.000 claims abstract description 22
- 239000000839 emulsion Substances 0.000 claims abstract description 20
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 16
- 229920000058 polyacrylate Polymers 0.000 claims abstract description 16
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims abstract description 12
- 239000003973 paint Substances 0.000 claims abstract description 12
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 12
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 11
- 238000000227 grinding Methods 0.000 claims description 30
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims description 29
- 229920000036 polyvinylpyrrolidone Polymers 0.000 claims description 11
- 239000001267 polyvinylpyrrolidone Substances 0.000 claims description 11
- 235000013855 polyvinylpyrrolidone Nutrition 0.000 claims description 11
- 239000002253 acid Substances 0.000 claims description 8
- 150000002148 esters Chemical class 0.000 claims description 8
- LLHKCFNBLRBOGN-UHFFFAOYSA-N propylene glycol methyl ether acetate Chemical compound COCC(C)OC(C)=O LLHKCFNBLRBOGN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 claims description 6
- VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N Ammonium hydroxide Chemical compound [NH4+].[OH-] VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 235000011114 ammonium hydroxide Nutrition 0.000 claims description 5
- 230000032798 delamination Effects 0.000 claims description 5
- 238000007865 diluting Methods 0.000 claims description 5
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 239000010439 graphite Substances 0.000 claims description 5
- -1 hydroxypropyl Chemical group 0.000 claims description 5
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 5
- 239000011347 resin Substances 0.000 claims description 5
- 229920005989 resin Polymers 0.000 claims description 5
- HSFWRNGVRCDJHI-UHFFFAOYSA-N alpha-acetylene Natural products C#C HSFWRNGVRCDJHI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229920001197 polyacetylene Polymers 0.000 claims description 4
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 3
- HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N Lithium ion Chemical compound [Li+] HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 24
- 229910001416 lithium ion Inorganic materials 0.000 abstract description 24
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 abstract description 7
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 14
- 230000009477 glass transition Effects 0.000 description 13
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 10
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 239000011889 copper foil Substances 0.000 description 5
- 239000000463 material Substances 0.000 description 4
- NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-M Acrylate Chemical compound [O-]C(=O)C=C NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 3
- 230000008859 change Effects 0.000 description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 3
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 3
- 235000012431 wafers Nutrition 0.000 description 3
- 239000004372 Polyvinyl alcohol Substances 0.000 description 2
- 239000005030 aluminium foil Substances 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 2
- 238000007719 peel strength test Methods 0.000 description 2
- 229920002451 polyvinyl alcohol Polymers 0.000 description 2
- 238000004080 punching Methods 0.000 description 2
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 2
- 229920001909 styrene-acrylic polymer Polymers 0.000 description 2
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 2
- 239000002390 adhesive tape Substances 0.000 description 1
- 239000010405 anode material Substances 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 239000010406 cathode material Substances 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 description 1
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 1
- 230000001747 exhibiting effect Effects 0.000 description 1
- 230000004927 fusion Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000010998 test method Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01C—RESISTORS
- H01C7/00—Non-adjustable resistors formed as one or more layers or coatings; Non-adjustable resistors made from powdered conducting material or powdered semi-conducting material with or without insulating material
- H01C7/04—Non-adjustable resistors formed as one or more layers or coatings; Non-adjustable resistors made from powdered conducting material or powdered semi-conducting material with or without insulating material having negative temperature coefficient
- H01C7/041—Non-adjustable resistors formed as one or more layers or coatings; Non-adjustable resistors made from powdered conducting material or powdered semi-conducting material with or without insulating material having negative temperature coefficient formed as one or more layers or coatings
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01C—RESISTORS
- H01C17/00—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing resistors
- H01C17/06—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing resistors adapted for coating resistive material on a base
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01C—RESISTORS
- H01C7/00—Non-adjustable resistors formed as one or more layers or coatings; Non-adjustable resistors made from powdered conducting material or powdered semi-conducting material with or without insulating material
- H01C7/04—Non-adjustable resistors formed as one or more layers or coatings; Non-adjustable resistors made from powdered conducting material or powdered semi-conducting material with or without insulating material having negative temperature coefficient
- H01C7/042—Non-adjustable resistors formed as one or more layers or coatings; Non-adjustable resistors made from powdered conducting material or powdered semi-conducting material with or without insulating material having negative temperature coefficient mainly consisting of inorganic non-metallic substances
- H01C7/048—Carbon or carbides
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
- H01M10/61—Types of temperature control
- H01M10/615—Heating or keeping warm
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
- H01M10/65—Means for temperature control structurally associated with the cells
- H01M10/657—Means for temperature control structurally associated with the cells by electric or electromagnetic means
- H01M10/6571—Resistive heaters
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
Abstract
本申请涉及锂离子电池领域，具体公开了一种新能源电池用NTC负温度系数热敏电阻式涂料及其制备方法。一种新能源电池用NTC负温度系数热敏电阻式涂料按重量百分比包括：导电母料60～80%，分散剂0.02～2%，混合黏结剂12～20%，余量为水；所述导电母料包括石墨烯和导电碳；所述混合黏结剂包括：低Tg黏结剂67～90%,高Tg黏结剂10～33%，所述低Tg黏结剂采用聚丙烯酸酯类水性乳液，且Tg＜‑5℃；所述高Tg黏结剂采用丁苯橡胶，且Tg≥0℃；其方法包括：导电母料制备、黏结剂混合以及涂料混合制备。本申请的NTC负温度系数热敏电阻式涂料具有使集流体在低温环境下，通过电阻增加而发热，实现锂离子电池的内部加热的优点。
Description
技术领域
本申请涉及锂离子电池领域，更具体地说，它涉及一种新能源电池用NTC负温度系数热敏电阻式涂料及其制备方法。
背景技术
锂离子电池是一种依靠锂离子在正极和负极之间移动实现充放电的充电电池，因工作电压高、质量轻、无污染、循环寿命长是一种理想电源。在低温环境中，锂离子电池的正负极材料晶型容易出现变化，导致锂离子电池难以完成充放电的动作。为解决改善锂离子电池低温性能，目前，可采用外部电池管理系统对电池模块进行加热，从而使锂离子电池达到适当温度以实现正常的充放电。
然而，现有外部电池管理系统的加热时间较久，锂离子电池在低温状态下仍存在充放电困难的问题。
发明内容
为了解决锂离子电池在低温状态下存在充放电困难的问题，本申请提供一种产品及其方法。
本申请提供的名称采用如下的技术方案：
第一方面，本申请提供一种新能源电池用NTC负温度系数热敏电阻式涂料，采用如下的技术方案：
一种新能源电池用NTC负温度系数热敏电阻式涂料，按重量百分比，包括以下组分：导电母料60～80％，分散剂0.02～2％，混合黏结剂15～20％，余量为水；
所述导电母料包括重量比为(1～5):(0.5～4)的石墨烯和导电碳；
所述混合黏结剂按重量百分比，包括以下组分：低Tg黏结剂67～90％,高Tg黏结剂10～33％，所述低Tg黏结剂采用聚丙烯酸酯类水性乳液，聚丙烯酸酯类水性乳液包括聚乙炔主链、聚丙烯酸酯亲水端以及聚丙烯酸酯亲油端，所述低Tg黏结剂的Tg＜-5℃；所述高Tg黏结剂采用丁苯橡胶，高Tg黏结剂的Tg≥0℃。
通过采用上述技术方案，本申请将NTC负温度系数热敏电阻式涂料涂覆于集流体(铜箔或铝箔)的表面，并于涂覆有NTC负温度系数热敏电阻式涂料的铜箔的表面涂覆负极材料，于涂覆有NTC负温度系数热敏电阻式涂料的铝箔的表面涂覆正极材料。涂覆有NTC负温度系数热敏电阻式涂料的集流体表现为NTC负温度系数热敏电阻的特性，即随着温度上升电阻呈指数关系减小，反之温度下降电阻呈指数关系增大。当集流体处于低温环境时，集流体的内阻较大，使得集流体在充放电回路中内阻占比增加，能量集中于集流体处，集流体部分发热，集流体占据电池位置密集，进而使得锂离子电池的内部具有快速升温的效果。而当集流体所处温度升高时，集流体内阻下降，锂离子电池恢复正常电池运作。
分析上述NTC负温度系数热敏电阻式涂料呈现NTC特性的原因可能在于，NTC负温度系数热敏电阻式涂料含高Tg黏结剂，当锂离子电池使用温度在高Tg(玻璃转化温度)黏结剂的玻璃转化温度以下时，高Tg黏结剂的分子结构出现结晶排列状态；而当锂离子电池使用温度在玻璃转化温度以上时，高Tg黏结剂的分子结构出现无序的非晶状态，高Tg黏结剂的物性在玻璃转化温度附近发生剧变，因此，高Tg黏结剂使得集流体的电阻阻值在玻璃转化温度附近同样也发生急剧变化，NTC负温度系数热敏电阻式涂料呈现NTC特性，以使集流体在低温环境下，能够通过电阻增加而发热，实现锂离子电池的内部加热。
实验结果表示，单纯添加高Tg黏结剂至NTC负温度系数热敏电阻式涂料中，NTC负温度系数热敏电阻式涂料发生硬化而导致失黏，分析其原因可能在于，高Tg黏结剂因锂离子电池使用温度的变化而出现物性变化，进而导致涂料硬化。为了解决NTC负温度系数热敏电阻式涂料在低温环境中难以保持黏性的问题，本申请将低Tg黏结剂添加至NTC负温度系数热敏电阻式涂料中。高Tg黏结剂经过分散剂的包覆，可分散于低Tg黏结剂中，Tg黏结剂的添加使得NTC负温度系数热敏电阻式涂料能够保持黏性，分析其原因可能在于，低Tg黏结剂的玻璃转化温度较高Tg黏结剂的玻璃转化温度更低，在大部分的天气状况下，低Tg黏结剂不会出现玻璃结晶态的相变，低Tg黏结剂保持一定的黏结性，确保NTC负温度系数热敏电阻式涂料的黏结效果，而本申请采用聚丙烯酸酯类水性乳液，其中聚乙炔主链使得低Tg黏结剂具有高导电性、聚丙烯酸酯形成的交联网络可改变低Tg黏结剂的玻璃转化温度，最终低Tg黏结剂呈现良好的导电性，并保持其玻璃转化温度处于较低值。
可选的，所述低Tg黏结剂D50为100～1000nm。
通过采用上述技术方案，低Tg黏结剂D50为100～1000nm时，低Tg黏结剂具有较大的黏结强度，同时保持良好的成模性和稳定性。
可选的，所述高Tg黏结剂的Tg值与低Tg黏结剂的Tg值的差值为10～30。
通过采用上述技术方案，高Tg黏结剂与低Tg黏结剂的Tg差值处于较佳范围，在低温环境下，NTC负温度系数热敏电阻式涂料在保持良好的黏性和稳定性的同时，具有明显的NTC特性，使得集流体处的内阻增大，锂离子电池内部及时进行加热。
可选的，所述分散剂采用水性树脂乳液水性羟丙分散体、二元酸酯、丙二醇甲醚醋酸酯和聚乙烯吡咯烷酮中的一种或多种。
通过采用上述技术方案，高Tg黏结剂分散于低Tg黏结剂中的分散效果佳，能够减少高Tg黏结剂和低Tg黏结剂在冷热循环中出现融合的情况，提高NTC负温度系数热敏电阻式涂料的稳定性。
可选的，所述石墨烯采用鳞片状石墨。
通过采用上述技术方案，鳞片状石墨结晶完整，具有良好的热传导性以及导电性能，使得NTC负温度系数热敏电阻式涂料能够提高热量的传导效率。
可选的，所述低Tg黏结剂的PH为7～10。
通过采用上述技术方案，低Tg黏结剂的PH7～10时，可使高Tg黏结剂以及低Tg黏结剂均保持良好的分散状态，提高稳定性。
第二方面，本申请提供一种新能源电池用NTC负温度系数热敏电阻式涂料的制备方法，采用如下的技术方案：
一种新能源电池用NTC负温度系数热敏电阻式涂料的制备方法，包括以下步骤：
导电母料制备：石墨烯于室温下研磨剥层，研磨功率为400～850W，研磨次数为100～200次，研磨完成后的石墨烯中加入导电碳并研磨混合，研磨功率400～900W，研磨次数30～100次，研磨过程中加入分散剂，并控制粘度为＜1000cps，加入氨水调整PH至7，研磨完成的石墨烯与导电碳中加入分散剂，搅拌30～40min以制得导电母料；
黏结剂混合：低Tg黏结剂加水稀释，加入分散剂，室温下搅拌时间20～40min，搅拌转速100～400rpm，再加入高Tg黏结剂，搅拌20～40min，搅拌转速100～400rpm以制得混合黏结剂；
涂料混合制备：将导电母料以及混合黏结剂搅拌20～40min，搅拌转速100～400rpm。
通过采用上述技术方案，采用分散剂包覆高Tg黏结剂，使得高Tg黏结剂分散于低Tg黏结剂中，NTC负温度系数热敏电阻式涂料在冷热循环后，高Tg黏结剂和低Tg黏结剂仍然具有良好的分散效果，最终，导电母料研磨混合后与混合黏结剂搅拌均匀，制得粘结效果好、能够实现锂离子电池内部加热的NTC负温度系数热敏电阻式涂料。
可选的，所述导电母料制备中，石墨烯研磨至粒径D50为4～10μm。
通过采用上述技术方案，石墨粒径D50为4～10μm时，石墨混合以及分散效果好。
综上所述，本申请具有以下有益效果：
1、本申请通过采用高Tg黏结剂、分散剂以及低Tg黏结剂配合，NTC负温度系数热敏电阻式涂料在保持良好的黏结效果的同时，NTC负温度系数热敏电阻式涂料呈现NTC特性，在低温环境下集流体处内阻可出现增加，能够对锂离子电池的内部进行加热，使得锂离子电池在低温时能够保持正常充放电，当环境温度升高时，集流体内阻降低并恢复至正常阻值。
2、本申请NTC负温度系数热敏电阻式涂料的制备方法，可制备具有良好分散性和稳定性的NTC负温度系数热敏电阻式涂料。
附图说明
图1是实施例1～3中制备的NTC负温度系数热敏电阻式涂料的电阻测试结果。
图2是实施例4～6中制备的NTC负温度系数热敏电阻式涂料的电阻测试结果。
图3是实施例7～9中制备的NTC负温度系数热敏电阻式涂料的电阻测试结果。
图4是实施例10～12中制备的NTC负温度系数热敏电阻式涂料的电阻测试结果。
图5是实施例13～15中制备的NTC负温度系数热敏电阻式涂料的电阻测试结果。
图6是实施例16～18中制备的NTC负温度系数热敏电阻式涂料的电阻测试结果。
图7是实施例19和实施例20中制备的NTC负温度系数热敏电阻式涂料的电阻测试结果。
图8是对比例1～3中制备的NTC负温度系数热敏电阻式涂料的电阻测试结果。
具体实施方式
以下对本申请作进一步详细说明。
原料介绍
表1NTC负温度系数热敏电阻式涂料的制备原料
实施例
实施例1
一种新能源电池用NTC负温度系数热敏电阻式涂料，按重量百分比，包括以下组分：导电母料60％，聚乙烯吡咯烷酮2％，混合黏结剂15％，余量为水；
所述导电母料包括重量比为1:4的石墨烯和导电碳；
所述混合黏结剂按重量百分比，包括以下组分：聚丙烯酸酯类水性乳液67％,丁苯橡胶33％，所述低聚丙烯酸酯类水性乳液的Tg为-13℃；所述丁苯橡胶的Tg为0℃。
该NTC负温度系数热敏电阻式涂料的制备方法，包括以下步骤：
导电母料制备：石墨烯于室温下研磨剥层，研磨功率为400W，研磨次数为200次，研磨完成后的石墨烯中加入导电碳并研磨混合，研磨功率400W，研磨次数100次，研磨过程中加入分散剂，并控制粘度为800cps，加入氨水调整PH至7，研磨完成的石墨烯与导电碳中加入分散剂，搅拌30min以制得导电母料；
黏结剂混合：低Tg黏结剂加水稀释，加入分散剂，室温下搅拌时间40min，搅拌转速100rpm，再加入高Tg黏结剂，搅拌20min，搅拌转速400rpm以制得混合黏结剂；
涂料混合制备：将导电母料以及混合黏结剂搅拌40min，搅拌转速100rpm。
实施例2
一种新能源电池用NTC负温度系数热敏电阻式涂料，按重量百分比，包括以下组分：导电母料80％，聚乙烯吡咯烷酮0.02％，混合黏结剂20％，余量为水；
所述导电母料包括重量比为5:0.5的石墨烯和导电碳；
所述混合黏结剂按重量百分比，包括以下组分：聚丙烯酸酯类水性乳液75％,丁苯橡胶25％，所述低聚丙烯酸酯类水性乳液的Tg为-13℃；所述丁苯橡胶的Tg为0℃。
该NTC负温度系数热敏电阻式涂料的制备方法，包括以下步骤：
导电母料制备：石墨烯于室温下研磨剥层，研磨功率为850W，研磨次数为100次，研磨完成后的石墨烯中加入导电碳并研磨混合，研磨功率900W，研磨次数30次，研磨过程中加入分散剂，并控制粘度为850cps，加入氨水调整PH至7，研磨完成的石墨烯与导电碳中加入分散剂，搅拌40min以制得导电母料；
黏结剂混合：低Tg黏结剂加水稀释，加入分散剂，室温下搅拌时间20min，搅拌转速400rpm，再加入高Tg黏结剂，搅拌20min，搅拌转速400rpm以制得混合黏结剂；
涂料混合制备：将导电母料以及混合黏结剂搅拌20min，搅拌转速400rpm。
实施例3
一种新能源电池用NTC负温度系数热敏电阻式涂料，按重量百分比，包括以下组分：导电母料50％，聚乙烯吡咯烷酮1.5％，混合黏结剂16％，余量为水；
所述导电母料包括重量比为3:2.5的石墨烯和导电碳；
所述混合黏结剂按重量百分比，包括以下组分：聚丙烯酸酯类水性乳液80％,丁苯橡胶20％，所述低聚丙烯酸酯类水性乳液的Tg为-13℃；所述丁苯橡胶的Tg为0℃。
该NTC负温度系数热敏电阻式涂料的制备方法，包括以下步骤：
导电母料制备：石墨烯于室温下研磨剥层，研磨功率为600W，研磨次数为160次，研磨完成后的石墨烯中加入导电碳并研磨混合，研磨功率560W，研磨次数70次，研磨过程中加入分散剂，并控制粘度为750cps，加入氨水调整PH至7，研磨完成的石墨烯与导电碳中加入分散剂，搅拌35min以制得导电母料；
黏结剂混合：低Tg黏结剂加水稀释，加入分散剂，室温下搅拌时间30min，搅拌转速250rpm，再加入高Tg黏结剂，搅拌35min，搅拌转速300rpm以制得混合黏结剂；
涂料混合制备：将导电母料以及混合黏结剂搅拌30min，搅拌转速300rpm。
实施例4
实施例4与实施例1的区别在于：NTC负温度系数热敏电阻式涂料中采用的丁苯橡胶的Tg为5℃。
实施例5
实施例5与实施例2的区别在于：NTC负温度系数热敏电阻式涂料中采用的丁苯橡胶的Tg为5℃。
实施例6
实施例6与实施例3的区别在于：NTC负温度系数热敏电阻式涂料中采用的丁苯橡胶的Tg为5℃。
实施例7
实施例7与实施例1的区别在于：NTC负温度系数热敏电阻式涂料中采用等量的二元酸酯和丙二醇甲醚醋酸酯混合物代替聚乙烯吡咯烷酮，二元酸酯与丙二醇甲醚醋酸酯的重量比为1:1。
实施例8
实施例8与实施例2的区别在于：NTC负温度系数热敏电阻式涂料中采用等量的二元酸酯和丙二醇甲醚醋酸酯混合物代替聚乙烯吡咯烷酮，二元酸酯与丙二醇甲醚醋酸酯的重量比为1:1。
实施例9
实施例9与实施例3的区别在于：NTC负温度系数热敏电阻式涂料中采用等量的二元酸酯和丙二醇甲醚醋酸酯混合物代替聚乙烯吡咯烷酮，二元酸酯与丙二醇甲醚醋酸酯的重量比为1:1。
实施例10
实施例10与实施例7的区别在于：NTC负温度系数热敏电阻式涂料中采用的丁苯橡胶的Tg为5℃。
实施例11
实施例11与实施例8的区别在于：NTC负温度系数热敏电阻式涂料中采用的丁苯橡胶的Tg为5℃。
实施例12
实施例12与实施例9的区别在于：NTC负温度系数热敏电阻式涂料中采用的丁苯橡胶的Tg为5℃。
实施例13
实施例13与实施例1的区别在于：NTC负温度系数热敏电阻式涂料中采用等量的水性树脂乳液水性羟丙分散体代替聚乙烯吡咯烷酮。
实施例14
实施例14与实施例2的区别在于：NTC负温度系数热敏电阻式涂料中采用等量的水性树脂乳液水性羟丙分散体代替聚乙烯吡咯烷酮。
实施例15
实施例15与实施例3的区别在于：NTC负温度系数热敏电阻式涂料中采用等量的水性树脂乳液水性羟丙分散体代替聚乙烯吡咯烷酮。
实施例16
实施例16与实施例13的区别在于：NTC负温度系数热敏电阻式涂料中采用的丁苯橡胶的Tg为5℃。
实施例17
实施例17与实施例14的区别在于：NTC负温度系数热敏电阻式涂料中采用的丁苯橡胶的Tg为5℃。
实施例18
实施例18与实施例15的区别在于：NTC负温度系数热敏电阻式涂料中采用的丁苯橡胶的Tg为5℃。
实施例19
实施例19与实施例1的区别在于：NTC负温度系数热敏电阻式涂料中采用的丁苯橡胶的Tg为8℃。
实施例20
实施例20与实施例1的区别在于：NTC负温度系数热敏电阻式涂料中采用的丁苯橡胶的Tg为12℃。
对比例
对比例1
对比例1与实施例3的区别在于：NTC负温度系数热敏电阻式涂料中采用等质量的苯丙乳液代替聚丙烯酸酯类水性乳液。
对比例2
对比例2与实施例3的区别在于：NTC负温度系数热敏电阻式涂料中采用等质量的聚乙烯醇代替丁苯橡胶。
对比例3
对比例3与实施例3的区别在于：NTC负温度系数热敏电阻式涂料中未添加分散剂。
性能检测
电阻测试一：将实施例1～18和对比例1～3中制备的NTC负温度系数热敏电阻式涂料涂覆在铜箔表面，涂覆厚度为150μm，在60℃下干燥12h，使用冲孔机裁切成直径为12mm的待测试圆片。采用两片面积为1cm2的铜板夹持待测试圆片并测试其电阻，电阻测试采用高低温持续反复测试，测试次数为20次，高温为室温，低温为-5℃，持续时间为2h。
电阻测试二：将实施例19和实施例20中制备的NTC负温度系数热敏电阻式涂料涂覆在铜箔表面，涂覆厚度为150μm，在60℃下干燥12h，使用冲孔机裁切成直径为12mm的待测试圆片。采用两片面积为1cm2的铜板夹持待测试圆片并测试其电阻，测试温度由-20℃至30℃依次升高。
粘度测试：将实施例1～20和对比例1～3中所制备NTC负温度系数热敏电阻式涂料涂覆在铜箔表面，制备测试片，按照国家标准GB/T 2792-2014《胶粘带剥离强度的试验方法》对测试片进行剥离强度测试，并在高低温反复循环3次后再次对测试片进行界面剥离强度测试，高温为室温，低温为-5℃。
电阻测试一以及电阻测试二的测试结果具体如附图1～8所示。
表2实施例1～20和对比例1～3制备的NTC负温度系数热敏电阻式涂料的粘度测试结果
根据图1～7记载的测试数据，由实施例1～20的实验数据可知，各实例的平均高温电阻以及平均低温电阻的差值约为2，且NTC负温度系数热敏电阻式涂料在高低温循环中具有稳定性。本申请NTC负温度系数热敏电阻式涂料涂覆于集流体的表面，可表现为NTC负温度系数热敏电阻的特性，即随着温度上升电阻呈指数关系减小，反之温度下降电阻呈指数关系增大。当集流体处于低温环境时，集流体的内阻较大，使得集流体在充放电回路中内阻占比增加，能量集中于集流体处，集流体部分发热，集流体占据电池位置密集，进而使得锂离子电池的内部具有快速升温的效果。而当集流体所处温度升高时，集流体内阻下降，锂离子电池恢复正常电池运作。
其原因可能在于，NTC负温度系数热敏电阻式涂料含高Tg黏结剂，高Tg黏结剂的物性在玻璃转化温度附近发生剧变，因此，高Tg黏结剂使得集流体的电阻阻值在玻璃转化温度附近同样也发生急剧变化，NTC负温度系数热敏电阻式涂料呈现NTC特性，以使集流体在低温环境下，能够通过电阻增加而发热，实现锂离子电池的内部加热。
根据对比例2和实施例3的实验数据可知，Tg≥0℃的丁苯橡胶作为高Tg≥0℃时，NTC负温度系数热敏电阻式涂料表现为NTC负温度系数热敏电阻的特性，而选用聚乙烯醇代替时，NTC负温度系数热敏电阻式涂料不具有NTC负温度系数热敏电阻的特性。
根据图1和图7记载的实验结果，由实施例3与对比例1的实验数据可知，低Tg黏结剂添加至NTC负温度系数热敏电阻式涂料中，解决NTC负温度系数热敏电阻式涂料在低温环境中难以保持黏性的问题，NTC负温度系数热敏电阻式涂料经冷热循环后依然可保持一定的黏结性。其原因可能在于，低Tg黏结剂的玻璃转化温度较高Tg黏结剂的玻璃转化温度更低，在大部分的天气状况下，低Tg黏结剂不会出现玻璃结晶态的相变，低Tg黏结剂保持一定的黏结性，确保NTC负温度系数热敏电阻式涂料的黏结效果，
而选用苯丙乳液代替聚丙烯酸酯类水性乳液时，NTC负温度系数热敏电阻式涂料难以保持黏结性，其原因可能在于，采用聚丙烯酸酯类水性乳液，其中聚乙炔主链使得低Tg黏结剂具有高导电性、聚丙烯酸酯形成的交联网络可改变低Tg黏结剂的玻璃转化温度，最终低Tg黏结剂呈现良好的导电性，并保持其玻璃转化温度处于较低值。
根据表2记载的实验结果，由实施例3与对比例1的实验数据可知，分散剂使得高Tg黏结剂分散于低Tg黏结剂中的分散效果佳，能够减少高Tg黏结剂和低Tg黏结剂在冷热循环中出现融合的情况，提高NTC负温度系数热敏电阻式涂料的稳定性。
上述具体实施例仅仅是对本申请的解释，其并不是对本申请的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本申请做出没有创造性贡献的修改，但均应涵盖于本申请的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种新能源电池用NTC负温度系数热敏电阻式涂料，其特征在于，按重量百分比，包括以下组分：导电母料60～80%，分散剂0.02～2%，混合黏结剂12～20%，余量为水；
所述导电母料包括重量比为(1～5):(0.5～4) 的石墨烯和导电碳；
所述混合黏结剂按重量百分比，包括以下组分：低Tg黏结剂67～90%,高Tg黏结剂10～33%，所述低Tg黏结剂采用聚丙烯酸酯类水性乳液，聚丙烯酸酯类水性乳液包括聚乙炔主链、聚丙烯酸酯亲水端以及聚丙烯酸酯亲油端，所述低Tg黏结剂的Tg＜-5℃；所述高Tg黏结剂采用丁苯橡胶，高Tg黏结剂的Tg≥0℃；
所述分散剂采用水性树脂乳液水性羟丙分散体、二元酸酯、丙二醇甲醚醋酸酯和聚乙烯吡咯烷酮中的一种或多种。
2.根据权利要求1所述的一种新能源电池用NTC负温度系数热敏电阻式涂料，其特征在于：所述低Tg黏结剂D50为100～1000nm。
3.根据权利要求1所述的一种新能源电池用NTC负温度系数热敏电阻式涂料，其特征在于：所述高Tg黏结剂的Tg值与低Tg黏结剂的Tg值的差值为10～30。
4.根据权利要求1所述的一种新能源电池用NTC负温度系数热敏电阻式涂料，其特征在于：所述石墨烯采用鳞片状石墨。
5.根据权利要求1所述的一种新能源电池用NTC负温度系数热敏电阻式涂料，其特征在于：所述低Tg黏结剂的pH为7～10。
6.一种权利要求1～5任意一项所述的一种新能源电池用NTC负温度系数热敏电阻式涂料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
导电母料制备：石墨烯于室温下研磨剥层，研磨功率为400～850W，研磨次数为100～200次，研磨完成后的石墨烯中加入导电碳并研磨混合，研磨功率400～900W，研磨次数30～100次，研磨过程中加入分散剂，并控制粘度为＜1000cps，加入氨水调整PH至7，研磨完成的石墨烯与导电碳中加入分散剂，搅拌30～40min以制得导电母料；
黏结剂混合：低Tg黏结剂加水稀释，加入分散剂，室温下搅拌时间20～40min，搅拌转速100～400rpm，再加入高Tg黏结剂，搅拌20～40min，搅拌转速100～400rpm以制得混合黏结剂；
涂料混合制备：将导电母料以及混合黏结剂搅拌20～40min，搅拌转速100～400rpm。
7.根据权利要求6所述的一种新能源电池用NTC负温度系数热敏电阻式涂料的制备方法，其特征在于：所述导电母料制备中，石墨烯研磨至粒径D50为4～10μm。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202310665091.XA CN116580909B (zh) | 2023-06-07 | 2023-06-07 | 一种新能源电池用ntc负温度系数热敏电阻式涂料及其制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202310665091.XA CN116580909B (zh) | 2023-06-07 | 2023-06-07 | 一种新能源电池用ntc负温度系数热敏电阻式涂料及其制备方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN116580909A CN116580909A (zh) | 2023-08-11 |
| CN116580909B true CN116580909B (zh) | 2024-02-06 |
Family
ID=87534077
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202310665091.XA Active CN116580909B (zh) | 2023-06-07 | 2023-06-07 | 一种新能源电池用ntc负温度系数热敏电阻式涂料及其制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN116580909B (zh) |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111200102A (zh) * | 2018-11-16 | 2020-05-26 | 宁德时代新能源科技股份有限公司 | 一种正极极片及电化学装置 |
| CN113270585A (zh) * | 2021-05-27 | 2021-08-17 | 蜂巢能源科技有限公司 | 一种电极材料及其制备方法和应用 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111200111B (zh) * | 2018-11-16 | 2021-03-23 | 宁德时代新能源科技股份有限公司 | 一种正极极片及电化学装置 |
-
2023
- 2023-06-07 CN CN202310665091.XA patent/CN116580909B/zh active Active
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111200102A (zh) * | 2018-11-16 | 2020-05-26 | 宁德时代新能源科技股份有限公司 | 一种正极极片及电化学装置 |
| CN113270585A (zh) * | 2021-05-27 | 2021-08-17 | 蜂巢能源科技有限公司 | 一种电极材料及其制备方法和应用 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN116580909A (zh) | 2023-08-11 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN105742641A (zh) | 一种导电涂料及其应用该导电涂料的锂离子电池 | |
| CN109923705B (zh) | 制备电池阳极浆料的方法 | |
| WO2019052572A1 (zh) | 一种微胶囊型硅碳复合负极材料及其制备方法和应用 | |
| CN108470884B (zh) | 一种水基粘结剂制备的锂离子电池电极 | |
| CN109004220B (zh) | 一种硼酸化合物修饰锂离子电池硅负极及其制备方法 | |
| CN112103468B (zh) | 一种负极片及包括该负极片的锂离子电池 | |
| WO2021082291A1 (zh) | 负极材料、包括其的负极及负极的制备方法 | |
| CN106654165A (zh) | 一种锂离子电池极片、制备方法及锂离子电池 | |
| CN109888170B (zh) | 用于二次电池的三维网络粘合剂及制备方法、及负极浆料和负极材料 | |
| EP4116355A1 (en) | Composite polymer, and preparation method therefor and application thereof | |
| TWI687445B (zh) | 蓄電裝置電極用黏合劑 | |
| WO2022062321A1 (zh) | 一种硅基负极复合材料和锂二次电池 | |
| CN106876656B (zh) | 一种负极浆料的制备方法和负极浆料 | |
| WO2023123752A1 (zh) | 一种极性集流体及其制备方法 | |
| CN109728303B (zh) | 一种适用于锂离子电池硅基负极材料的水性导电粘结剂及其制备方法 | |
| TWI682942B (zh) | 蓄電裝置電極用黏合劑 | |
| CN116580909B (zh) | 一种新能源电池用ntc负温度系数热敏电阻式涂料及其制备方法 | |
| WO2014141372A1 (ja) | リチウムイオン二次電池用負極材及び負極 | |
| CN112520719B (zh) | 一种聚酰亚胺改性碳硅负极材料及其制备方法 | |
| JP2016027573A (ja) | 粉体圧延装置及び圧延シートの製造方法 | |
| WO2023174335A1 (zh) | 一种负极浆料组合物和应用 | |
| CN113782824B (zh) | 一种硫化物电解质膜及其制备方法和应用 | |
| CN114122395B (zh) | 一种钠离子电池用负极极片的制备及其应用 | |
| KR20130122180A (ko) | 고유전 고분자 복합 조성물 및 이를 이용한 에너지 저장 소자 | |
| JP2018160400A (ja) | 蓄電デバイス電極用バインダー |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |