一种提高锂离子电池针刺安全性能的方法
【专利摘要】本发明公开了一种提高锂离子电池针刺安全性能的方法，其包括五个步骤，第一步：制作三聚氰胺-甲醛预聚体或者尿素-甲醛预聚体；第二步：制作混合芯材乳液；第三步：合成混合芯材微胶囊；第四步：制作相变储能涂料；第五步，将相变储能涂料涂覆到电池表面。与现有技术相比，本发明主要通过在电芯表面涂覆一定的相变材料来吸收针刺实验中的热量，从而提高电芯的针刺安全性能。
【专利说明】
一种提高锂离子电池针刺安全性能的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及锂离子电池领域，尤其涉及一种提高锂离子电池针刺安全性能的方法。
【【背景技术】】
[0002]随着传统石化能源的不断消耗，环境污染愈发严重，从而推动电动汽车行业的发展。但近年来电动汽车燃烧事件时有发生，电池内部短路是造成类似事故的重要原因。人们多通过设计针刺试验来模拟电池的内部短路情况，观察电池在针刺短路时是否产生起火、爆炸、漏液等异常现象，从而判断电池抗内部短路的能力，即抗内部短路的安全性。通过针刺试验的能力，是衡量电池安全性能的一项重要指标。不同的正极材料组成的电池通过针刺试验的能力各有不同，例如，尖晶石型锰酸锂、橄榄石型磷酸铁锂由于其结构的稳定性通过针刺试验的能力较强，而三元为层状结构，在电池短路时产生的高温很容易使材料崩塌，释放出氧气的同时过渡金属元素被还原并且与电解液反应，放出大量的热，发生热失控，从而导致电池的燃烧和爆炸。而这也是锂离子电池广泛应用于电动汽车领域时遇到的主要问题之一。
[0003]目前提高锂离子电池针刺安全性的方法，主要有穿马甲和添加阻燃添加剂。所谓穿马甲，即在卷绕电芯的最外层铜箔和铝箔上面不涂覆正负极材料，针刺时铜箔和铝箔在外层先短路，可以分散电流，降低电流密度的作用，从而提高电池的针刺安全性，但从我们的试验结果来看，该方法对提高电池针刺安全性没有起到预期的作用，通过添加阻燃添加剂可以提高针刺安全性，但这是以牺牲电池性能为前提，具有一定的局限性。
[0004]鉴于以上弊端，实有必要提供一种提高锂离子电池针刺安全性能的方法以克服上述缺陷。
【
【发明内容】
】
[0005]本发明的目的是提供一种提高锂离子电池针刺安全性能的方法，其有效提高了电池针刺安全性。
[0006]为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案:一种提高锂离子电池针刺安全性能的方法，其包括五个步骤，第一步:制作三聚氰胺-甲醛预聚体或者尿素-甲醛预聚体；第二步:制作混合芯材乳液；第三步:合成混合芯材微胶囊；第四步:制作相变储能涂料；第五步，将相变储能涂料涂覆到电池表面。
[0007]第一步包括以下步骤:
[0008](I)将一定量的甲醛水溶液、去离子水和三聚氰胺或者尿素、加入到四口烧瓶中；
[0009](2)升温至75°C，用三乙醇胺调节pH = 8-9，恒温反应30min制得三聚氰胺-甲醛预聚体或者尿素-甲醛预聚体；
[0010]第二步包括以下步骤:
[0011](I)用一定量的SMA、0P-10、氢氧化钠、二十二烷、十六烷、石蜡、硬脂酸和硬脂酸丁酯-正十四醇混合物或者混合石蜡加入到去离子水中；
[0012](2)在 60-70 0C 下搅拌 30-40min ；
[0013](3)倒入四口烧瓶中，制得混合芯材乳液。
[0014]第三步包括以下步骤:
[0015](I)将混合芯材乳液倒入四口瓶中，用柠檬酸调节pH = 2-4，反应Ih ;
[0016](2)升温至70-90 0C，保温反应2h ；
[0017](3)在搅拌条件下缓慢滴加一定量的三聚氰胺-甲醛预聚体或者尿素-甲醛预聚体，反应3H得到微胶囊悬浮液，出料、洗涤、干燥，即得混合芯材微胶囊。
[0018]第四步包括以下步骤:
[0019](I)将制得的混合芯材微胶囊、导热添加剂、阻燃添加剂、粘结剂环氧树脂按照一定比例混合，常温下使用高速搅拌于分散lh，得到混合物；
[0020](2)将上述混合物与适量的聚酰胺充分混合、出料，得到相变储能涂料。
[0021]第五步包括以下步骤:
[0022](I)将电池表面去除油污，清洗干净；
[0023](2)利用毛刷或者喷涂设备将相变储能涂料均匀涂覆于电池表面。
[0024]作为本发明一种提高锂离子电池针刺安全性能的方法的一种改进，所述导热添加剂包括石墨、碳纤维、石墨烯；
[0025]作为本发明一种提高锂离子电池针刺安全性能的方法的一种改进，所述阻燃添加剂包括磷酸酯的盐类、硼酸盐，磷酸酯的盐类包括磷酸三苯酯、三聚氰胺多聚磷酸盐，硼酸盐包括硼酸锌、硼砂钡、硼砂。
[0026]相变材料是指随温度变化而改变物理性质并能提供潜热的物质。相变过程中存在能量变化，这种相变过程中存在的吸收或释放的热量即称为相变潜热，值得注意的是，相变时的温度始终保持不变。而本发明的原理是通过在电芯表面涂覆一定的相变材料来吸收针刺实验中的热量，从而提高电芯的针刺安全性能。
【【附图说明】】
[0027]图1为本发明一种提高锂离子电池针刺安全性能的方法的相变材料涂覆示意图；【【具体实施方式】】
[0028]请参考图1所示，下面结合实施案例对本发明作进一步说明。
[0029]本发明采用如下技术方案:一种提高锂离子电池针刺安全性能的方法，其包括五个步骤，第一步:制作三聚氰胺-甲醛预聚体或者尿素-甲醛预聚体；第二步:制作混合芯材乳液；第三步:合成混合芯材微胶囊；第四步:制作相变储能涂料；第五步，将相变储能涂料涂覆到电池表面。
[0030]第一步包括以下步骤:
[0031](I)将一定量的甲醛水溶液、去离子水和三聚氰胺或者尿素、加入到四口烧瓶中；
[0032](2)升温至75°C，用三乙醇胺调节pH = 8-9，恒温反应30min制得三聚氰胺-甲醛预聚体或者尿素-甲醛预聚体；
[0033]第二步包括以下步骤:
[0034](I)用一定量的SMA、ΟΡ-ΙΟ、氢氧化钠、二十二烷、十六烷、石蜡、硬脂酸和硬脂酸丁酯-正十四醇混合物或者混合石蜡加入到去离子水中；
[0035](2)在 60-70 °C 下搅拌 30_40min ；
[0036](3)倒入四口烧瓶中，制得混合芯材乳液。
[0037]第三步包括以下步骤:
[0038](I)将混合芯材乳液倒入四口瓶中，用柠檬酸调节pH = 2-4，反应Ih ;
[0039](2)升温至70-90 °C，保温反应2h ；
[0040](3)在搅拌条件下缓慢滴加一定量的三聚氰胺-甲醛预聚体或者尿素-甲醛预聚体，反应3H得到微胶囊悬浮液，出料、洗涤、干燥，即得混合芯材微胶囊。
[0041]第四步包括以下步骤:
[0042](I)将制得的混合芯材微胶囊、导热添加剂、阻燃添加剂、粘结剂环氧树脂按照一定比例混合，常温下使用高速搅拌于分散lh，得到混合物；
[0043](2)将上述混合物与适量的聚酰胺充分混合、出料，得到相变储能涂料。
[0044]第五步包括以下步骤:
[0045](I)将电池表面去除油污，清洗干净；
[0046](2)利用毛刷或者喷涂设备将相变储能涂料均匀涂覆于电池表面。
[0047]相变材料是指随温度变化而改变物理性质并能提供潜热的物质。相变过程中存在能量变化，这种相变过程中存在的吸收或释放的热量即称为相变潜热，值得注意的是，相变时的温度始终保持不变。而本发明的原理是通过在电芯表面涂覆一定的相变材料来吸收针刺实验中的热量，从而提高电芯的针刺安全性能。
[0048]本发明一种提高锂离子电池针刺安全性能的方法，并不仅仅限于说明书和实施方式中所描述，因此对于熟悉领域的人员而言可容易地实现另外的优点和修改，故在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念的精神和范围的情况下，本发明并不限于特定的细节、代表性的设备和这里示出与描述的图示示例。
【主权项】
1.一种提高锂离子电池针刺安全性能的方法，其特征在于:该方法包括五个步骤，第一步:制作三聚氰胺-甲醛预聚体；第二步:制作混合芯材乳液；第三步:合成混合芯材微胶囊；第四步:制作相变储能涂料；第五步，将相变储能涂料涂覆到电池表面。2.根据权利要求1所述的一种提高锂离子电池针刺安全性能的方法，其特征在于:所述的第一步制作三聚氰胺-甲醛预聚体或者尿素-甲醛预聚体，其具体包括以下步骤: (1)将一定量的SMA、0P-10、氢氧化钠、二十二烷、十六烷、石蜡、硬脂酸和硬脂酸丁酯-正十四醇混合物或者混合石蜡加入到去离子水中； (2)升温至75°C，用三乙醇胺调节pH= 8-9，恒温反应30min制得三聚氰胺-甲醛预聚体或者尿素-甲醛预聚体。3.根据权利要求1所述的一种提高锂离子电池针刺安全性能的方法，其特征在于:所述的第二步制作制作混合芯材乳液，其具体包括以下步骤: (1)用一定量的SMA、0P-10、氢氧化钠和硬脂酸丁酯-正十四醇混合物或者混合石蜡加入到去离子水中；(2)在60-70 °C 下搅拌 30-40min ； (3)倒入四口烧瓶中，制得混合芯材乳液。4.根据权利要求1所述的一种提高锂离子电池针刺安全性能的方法，其特征在于:所述的第三步合成混合芯材微胶囊，其具体包括以下步骤: (1)将混合芯材乳液倒入四口瓶中，用柠檬酸调节PH= 2-4，反应Ih ; (2)升温至70-90°C，保温反应2h ； (3)在搅拌条件下缓慢滴加一定量的三聚氰胺-甲醛预聚体或者尿素-甲醛预聚体，反应3H得到微胶囊悬浮液，出料、洗涤、干燥，即得混合芯材微胶囊。5.根据权利要求1所述的一种提高锂离子电池针刺安全性能的方法，其特征在于:所述的第四步制作相变储能涂料，其具体包括以下步骤: (1)将制得的混合芯材微胶囊、导热添加剂、阻燃添加剂、粘结剂环氧树脂按照一定比例混合，常温下使用高速搅拌于分散lh，得到混合物； (2)将上述混合物与适量的聚酰胺充分混合、出料，得到相变储能涂料。6.根据权利要求1所述的一种提高锂离子电池针刺安全性能的方法，其特征在于:所述的第五步将相变储能涂料涂覆到电池表面，其具体包括以下步骤: (1)将电池表面去除油污，清洗干净； (2)利用毛刷或者喷涂设备将相变储能涂料均匀涂覆于电池表面。7.根据权利要求5所述的一种提高锂离子电池针刺安全性能的方法，其特征在于:所述的第四步中的导热添加剂包括石墨、碳纤维、石墨烯。8.根据权利要求5所述的一种提高锂离子电池针刺安全性能的方法，其特征在于:所述的第四步中的阻燃添加剂包括磷酸酯的盐类、硼酸盐，磷酸酯的盐类包括磷酸三苯酯、三聚氰胺多聚磷酸盐，硼酸盐包括硼酸锌、硼砂钡、硼砂。
【文档编号】H01M10/058GK105895959SQ201410739973
【公开日】2016年8月24日
【申请日】2014年11月24日
【发明人】饶睦敏, 汪佐龙, 李晶, 耿德先, 李瑶
【申请人】深圳市沃特玛电池有限公司