一種提高鋰離子電池針刺安全性能的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種提高鋰離子電池針刺安全性能的方法，其包括五個步驟，第一步：制作三聚氰胺-甲醛預(yù)聚體或者尿素-甲醛預(yù)聚體；第二步：制作混合芯材乳液；第三步：合成混合芯材微膠囊；第四步：制作相變儲能涂料；第五步，將相變儲能涂料涂覆到電池表面。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明主要通過在電芯表面涂覆一定的相變材料來吸收針刺實驗中的熱量，從而提高電芯的針刺安全性能。
【專利說明】
一種提高鋰離子電池針刺安全性能的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及鋰離子電池領(lǐng)域，尤其涉及一種提高鋰離子電池針刺安全性能的方法。
【【背景技術(shù)】】
[0002]隨著傳統(tǒng)石化能源的不斷消耗，環(huán)境污染愈發(fā)嚴(yán)重，從而推動電動汽車行業(yè)的發(fā)展。但近年來電動汽車燃燒事件時有發(fā)生，電池內(nèi)部短路是造成類似事故的重要原因。人們多通過設(shè)計針刺試驗來模擬電池的內(nèi)部短路情況，觀察電池在針刺短路時是否產(chǎn)生起火、爆炸、漏液等異?，F(xiàn)象，從而判斷電池抗內(nèi)部短路的能力，即抗內(nèi)部短路的安全性。通過針刺試驗的能力，是衡量電池安全性能的一項重要指標(biāo)。不同的正極材料組成的電池通過針刺試驗的能力各有不同，例如，尖晶石型錳酸鋰、橄欖石型磷酸鐵鋰由于其結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性通過針刺試驗的能力較強(qiáng)，而三元為層狀結(jié)構(gòu)，在電池短路時產(chǎn)生的高溫很容易使材料崩塌，釋放出氧氣的同時過渡金屬元素被還原并且與電解液反應(yīng)，放出大量的熱，發(fā)生熱失控，從而導(dǎo)致電池的燃燒和爆炸。而這也是鋰離子電池廣泛應(yīng)用于電動汽車領(lǐng)域時遇到的主要問題之一。
[0003]目前提高鋰離子電池針刺安全性的方法，主要有穿馬甲和添加阻燃添加劑。所謂穿馬甲，即在卷繞電芯的最外層銅箔和鋁箔上面不涂覆正負(fù)極材料，針刺時銅箔和鋁箔在外層先短路，可以分散電流，降低電流密度的作用，從而提高電池的針刺安全性，但從我們的試驗結(jié)果來看，該方法對提高電池針刺安全性沒有起到預(yù)期的作用，通過添加阻燃添加劑可以提高針刺安全性，但這是以犧牲電池性能為前提，具有一定的局限性。
[0004]鑒于以上弊端，實有必要提供一種提高鋰離子電池針刺安全性能的方法以克服上述缺陷。
【
【發(fā)明內(nèi)容】
】
[0005]本發(fā)明的目的是提供一種提高鋰離子電池針刺安全性能的方法，其有效提高了電池針刺安全性。
[0006]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:一種提高鋰離子電池針刺安全性能的方法，其包括五個步驟，第一步:制作三聚氰胺-甲醛預(yù)聚體或者尿素-甲醛預(yù)聚體；第二步:制作混合芯材乳液；第三步:合成混合芯材微膠囊；第四步:制作相變儲能涂料；第五步，將相變儲能涂料涂覆到電池表面。
[0007]第一步包括以下步驟:
[0008](I)將一定量的甲醛水溶液、去離子水和三聚氰胺或者尿素、加入到四口燒瓶中；
[0009](2)升溫至75°C，用三乙醇胺調(diào)節(jié)pH = 8-9，恒溫反應(yīng)30min制得三聚氰胺-甲醛預(yù)聚體或者尿素-甲醛預(yù)聚體；
[0010]第二步包括以下步驟:
[0011](I)用一定量的SMA、0P-10、氫氧化鈉、二十二烷、十六烷、石蠟、硬脂酸和硬脂酸丁酯-正十四醇混合物或者混合石蠟加入到去離子水中；
[0012](2)在 60-70 0C 下攪拌 30-40min ；
[0013](3)倒入四口燒瓶中，制得混合芯材乳液。
[0014]第三步包括以下步驟:
[0015](I)將混合芯材乳液倒入四口瓶中，用檸檬酸調(diào)節(jié)pH = 2-4，反應(yīng)Ih ;
[0016](2)升溫至70-90 0C，保溫反應(yīng)2h ；
[0017](3)在攪拌條件下緩慢滴加一定量的三聚氰胺-甲醛預(yù)聚體或者尿素-甲醛預(yù)聚體，反應(yīng)3H得到微膠囊懸浮液，出料、洗滌、干燥，即得混合芯材微膠囊。
[0018]第四步包括以下步驟:
[0019](I)將制得的混合芯材微膠囊、導(dǎo)熱添加劑、阻燃添加劑、粘結(jié)劑環(huán)氧樹脂按照一定比例混合，常溫下使用高速攪拌于分散lh，得到混合物；
[0020](2)將上述混合物與適量的聚酰胺充分混合、出料，得到相變儲能涂料。
[0021]第五步包括以下步驟:
[0022](I)將電池表面去除油污，清洗干凈；
[0023](2)利用毛刷或者噴涂設(shè)備將相變儲能涂料均勻涂覆于電池表面。
[0024]作為本發(fā)明一種提高鋰離子電池針刺安全性能的方法的一種改進(jìn)，所述導(dǎo)熱添加劑包括石墨、碳纖維、石墨烯；
[0025]作為本發(fā)明一種提高鋰離子電池針刺安全性能的方法的一種改進(jìn)，所述阻燃添加劑包括磷酸酯的鹽類、硼酸鹽，磷酸酯的鹽類包括磷酸三苯酯、三聚氰胺多聚磷酸鹽，硼酸鹽包括硼酸鋅、硼砂鋇、硼砂。
[0026]相變材料是指隨溫度變化而改變物理性質(zhì)并能提供潛熱的物質(zhì)。相變過程中存在能量變化，這種相變過程中存在的吸收或釋放的熱量即稱為相變潛熱，值得注意的是，相變時的溫度始終保持不變。而本發(fā)明的原理是通過在電芯表面涂覆一定的相變材料來吸收針刺實驗中的熱量，從而提高電芯的針刺安全性能。
【【附圖說明】】
[0027]圖1為本發(fā)明一種提高鋰離子電池針刺安全性能的方法的相變材料涂覆示意圖；【【具體實施方式】】
[0028]請參考圖1所示，下面結(jié)合實施案例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
[0029]本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:一種提高鋰離子電池針刺安全性能的方法，其包括五個步驟，第一步:制作三聚氰胺-甲醛預(yù)聚體或者尿素-甲醛預(yù)聚體；第二步:制作混合芯材乳液；第三步:合成混合芯材微膠囊；第四步:制作相變儲能涂料；第五步，將相變儲能涂料涂覆到電池表面。
[0030]第一步包括以下步驟:
[0031](I)將一定量的甲醛水溶液、去離子水和三聚氰胺或者尿素、加入到四口燒瓶中；
[0032](2)升溫至75°C，用三乙醇胺調(diào)節(jié)pH = 8-9，恒溫反應(yīng)30min制得三聚氰胺-甲醛預(yù)聚體或者尿素-甲醛預(yù)聚體；
[0033]第二步包括以下步驟:
[0034](I)用一定量的SMA、ΟΡ-ΙΟ、氫氧化鈉、二十二烷、十六烷、石蠟、硬脂酸和硬脂酸丁酯-正十四醇混合物或者混合石蠟加入到去離子水中；
[0035](2)在 60-70 °C 下攪拌 30_40min ；
[0036](3)倒入四口燒瓶中，制得混合芯材乳液。
[0037]第三步包括以下步驟:
[0038](I)將混合芯材乳液倒入四口瓶中，用檸檬酸調(diào)節(jié)pH = 2-4，反應(yīng)Ih ;
[0039](2)升溫至70-90 °C，保溫反應(yīng)2h ；
[0040](3)在攪拌條件下緩慢滴加一定量的三聚氰胺-甲醛預(yù)聚體或者尿素-甲醛預(yù)聚體，反應(yīng)3H得到微膠囊懸浮液，出料、洗滌、干燥，即得混合芯材微膠囊。
[0041]第四步包括以下步驟:
[0042](I)將制得的混合芯材微膠囊、導(dǎo)熱添加劑、阻燃添加劑、粘結(jié)劑環(huán)氧樹脂按照一定比例混合，常溫下使用高速攪拌于分散lh，得到混合物；
[0043](2)將上述混合物與適量的聚酰胺充分混合、出料，得到相變儲能涂料。
[0044]第五步包括以下步驟:
[0045](I)將電池表面去除油污，清洗干凈；
[0046](2)利用毛刷或者噴涂設(shè)備將相變儲能涂料均勻涂覆于電池表面。
[0047]相變材料是指隨溫度變化而改變物理性質(zhì)并能提供潛熱的物質(zhì)。相變過程中存在能量變化，這種相變過程中存在的吸收或釋放的熱量即稱為相變潛熱，值得注意的是，相變時的溫度始終保持不變。而本發(fā)明的原理是通過在電芯表面涂覆一定的相變材料來吸收針刺實驗中的熱量，從而提高電芯的針刺安全性能。
[0048]本發(fā)明一種提高鋰離子電池針刺安全性能的方法，并不僅僅限于說明書和實施方式中所描述，因此對于熟悉領(lǐng)域的人員而言可容易地實現(xiàn)另外的優(yōu)點和修改，故在不背離權(quán)利要求及等同范圍所限定的一般概念的精神和范圍的情況下，本發(fā)明并不限于特定的細(xì)節(jié)、代表性的設(shè)備和這里示出與描述的圖示示例。
【主權(quán)項】
1.一種提高鋰離子電池針刺安全性能的方法，其特征在于:該方法包括五個步驟，第一步:制作三聚氰胺-甲醛預(yù)聚體；第二步:制作混合芯材乳液；第三步:合成混合芯材微膠囊；第四步:制作相變儲能涂料；第五步，將相變儲能涂料涂覆到電池表面。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種提高鋰離子電池針刺安全性能的方法，其特征在于:所述的第一步制作三聚氰胺-甲醛預(yù)聚體或者尿素-甲醛預(yù)聚體，其具體包括以下步驟: (1)將一定量的SMA、0P-10、氫氧化鈉、二十二烷、十六烷、石蠟、硬脂酸和硬脂酸丁酯-正十四醇混合物或者混合石蠟加入到去離子水中； (2)升溫至75°C，用三乙醇胺調(diào)節(jié)pH= 8-9，恒溫反應(yīng)30min制得三聚氰胺-甲醛預(yù)聚體或者尿素-甲醛預(yù)聚體。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種提高鋰離子電池針刺安全性能的方法，其特征在于:所述的第二步制作制作混合芯材乳液，其具體包括以下步驟: (1)用一定量的SMA、0P-10、氫氧化鈉和硬脂酸丁酯-正十四醇混合物或者混合石蠟加入到去離子水中；(2)在60-70 °C 下攪拌 30-40min ； (3)倒入四口燒瓶中，制得混合芯材乳液。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種提高鋰離子電池針刺安全性能的方法，其特征在于:所述的第三步合成混合芯材微膠囊，其具體包括以下步驟: (1)將混合芯材乳液倒入四口瓶中，用檸檬酸調(diào)節(jié)PH= 2-4，反應(yīng)Ih ; (2)升溫至70-90°C，保溫反應(yīng)2h ； (3)在攪拌條件下緩慢滴加一定量的三聚氰胺-甲醛預(yù)聚體或者尿素-甲醛預(yù)聚體，反應(yīng)3H得到微膠囊懸浮液，出料、洗滌、干燥，即得混合芯材微膠囊。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種提高鋰離子電池針刺安全性能的方法，其特征在于:所述的第四步制作相變儲能涂料，其具體包括以下步驟: (1)將制得的混合芯材微膠囊、導(dǎo)熱添加劑、阻燃添加劑、粘結(jié)劑環(huán)氧樹脂按照一定比例混合，常溫下使用高速攪拌于分散lh，得到混合物； (2)將上述混合物與適量的聚酰胺充分混合、出料，得到相變儲能涂料。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種提高鋰離子電池針刺安全性能的方法，其特征在于:所述的第五步將相變儲能涂料涂覆到電池表面，其具體包括以下步驟: (1)將電池表面去除油污，清洗干凈； (2)利用毛刷或者噴涂設(shè)備將相變儲能涂料均勻涂覆于電池表面。7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種提高鋰離子電池針刺安全性能的方法，其特征在于:所述的第四步中的導(dǎo)熱添加劑包括石墨、碳纖維、石墨烯。8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種提高鋰離子電池針刺安全性能的方法，其特征在于:所述的第四步中的阻燃添加劑包括磷酸酯的鹽類、硼酸鹽，磷酸酯的鹽類包括磷酸三苯酯、三聚氰胺多聚磷酸鹽，硼酸鹽包括硼酸鋅、硼砂鋇、硼砂。
【文檔編號】H01M10/058GK105895959SQ201410739973
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2014年11月24日
【發(fā)明人】饒睦敏, 汪佐龍, 李晶, 耿德先, 李瑤
【申請人】深圳市沃特瑪電池有限公司