本发明涉及储能电缆，具体涉及一种阻燃型储能电缆及其制备方法。
背景技术：
1、随着社会的不断发展以及电气化技术的普遍应用，各行各业对电线电缆的质量和性能要求也越来越高。一直以来，传统电缆的作用仅仅为电力传输，然而在一些特殊领域，如电力储能系统需要特殊的储能电缆在该系统中直流侧的电池模块之间、电池簇之间、电池簇与汇流箱或电池簇与储能变流器之间形成连接，从而实现多余能量的存储与利用。储能电缆最高电压等级dc 1500v，导体最高连续工作温度125℃，在使用过程中需要面临电池酸、碱；严寒；扭转；弯曲等苛刻的条件，经受更加严峻的考验，因此对储能电缆用绝缘材料不仅要求安全、环保、无卤、低烟、绝缘性好等常规性能，还对高阻燃、耐酸碱、耐低温、耐高温老化、长寿命、柔软度等特殊性能提出了更高的要求。
2、储能电缆使用环境多种多样，由于储能电缆绝缘部分及外保护部分的导热性有限，达不到快速散热的目的，缆芯长期工作下，电缆的负荷升高，线芯温度升高，电缆受热膨胀，长时间使用时容易造成电缆自燃，因此储能电池用电缆不仅要具有优异的绝缘电气性能、力学性能，还必须具备耐日光、低烟无卤阻燃以及环保等特性。目前储能系统用电缆绝缘和护套材料主要包括pvc材料、tpe材料、交联弹性体和交联聚烯烃材料，其中，聚烯烃具有相对密度小、耐腐蚀性、耐水性好、电绝缘性等特点，在电缆行业被广泛使用。但是聚烯烃作为一种高分子有机材料，阻燃性能较差，遇到明火极易发生燃烧，严重危害了人们的生命财产安全。
3、现有技术中，无卤低烟聚烯烃阻燃电缆料是为满足无卤无毒、低烟气释放量、阻燃等特性而开发的一种环保型阻燃电缆材料。它是使用烯烃类聚合物作为基材，氢氧化铝、氢氧化镁等无机类含结晶水材料作阻燃剂，经共混、塑化、造粒而成的电缆料。但现有的低烟无卤阻燃聚烯烃电缆料常存在各性能间难以平衡的矛盾点，如要提高材料的阻燃性能则需填入大量的阻燃剂，其机械性能、电性能、耐低温性能和柔软度势必会受到影响；要满足高温寿命、耐酸碱等需要有足够的交联度，交联度增加又会使其韧性下降，影响机械性能和柔软度等性能，因此，如何满足该类电缆所需的各理化性能以及良好的加工工艺性能是亟需解决的问题。
技术实现思路
1、本发明的目的在于提供一种阻燃型储能电缆及其制备方法，解决以下技术问题：
2、现有的阻燃型储能电缆，存在使用阻燃性不够以及阻燃性与韧性之间难以平衡的问题。
3、本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
4、一种阻燃型储能电缆，由内至外依次包括铜丝束绞导体、绝缘层、屏蔽层和外护层，形成所述外护层的外护层材料至少包括以下质量份的原料：45-65份烯烃共聚物，15-20份填充剂，15-25份复合阻燃剂，0.1-0.5份抗氧剂，0.4-0.8份润滑剂；其中，复合阻燃剂为镁铝层状双氢氧化物-精氨酸-聚磷酸铵复合阻燃剂；
5、所述复合阻燃剂的制备方法包括如下步骤：
6、将镁盐和铝盐溶解于去离子水中，配置成镁铝盐溶液；
7、将精氨酸溶解于去离子水中，配置成碱溶液；
8、将聚磷酸铵加入所述镁铝盐溶液中，获得混合溶液，将所述混合溶液加入所述碱溶液中，形成混合反应体系，在80-85℃水浴中持续搅拌20-24h，搅拌完成后，用去离子水反复清洗和离心3次，在50-60℃条件下低温烘干，获得复合阻燃剂。
9、作为本发明的进一步方案：所述复合阻燃剂中所述镁铝层状双氢氧化物的质量百分含量为55-75%，所述精氨酸的质量百分含量为10-15%，所述聚磷酸铵的质量百分含量为15-30%。
10、作为本发明的进一步方案：所述镁铝盐溶液中镁盐和铝盐的质量比为2-3：1，且所述镁盐为mgcl2·6h2o，所述铝盐为alcl3·6h2o，所述碱溶液的浓度为0.02-0.03g/ml。
11、作为本发明的进一步方案：所述混合反应体系中所述聚磷酸铵和所述精氨酸的质量比为1：8-15。
12、作为本发明的进一步方案：所述外护层材料的制备方法至少包括如下步骤：
13、按照重量份组分准备原料，将所有原料加入混合机中混合均匀得到混合料；
14、将混合料加入双螺杆挤出机中在120-140℃下进行挤出造料，对挤出的颗粒进行辐照，获得外护层材料。
15、作为本发明的进一步方案：所述烯烃共聚物选自热塑性弹性体、线性低密度聚乙烯、高密度聚乙烯或乙烯-醋酸乙烯共聚物中的一种或多种，所述填充剂选自纳米碳酸钙、煅烧高岭土、硅石灰、气相白炭黑或滑石粉中的一种或多种。
16、作为本发明的进一步方案：所述抗氧剂选自四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯、三[2.4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯、硫代二丙酸双十八酯、硫代二丙酸二月桂酯、4.4’-双(α.α-二甲基苄基)二苯胺或4，4′-硫代双(6-叔丁基-3-甲基苯酚)中的一种或多种，所述润滑剂选自硬脂酸锌、硬脂酸钙、硬脂酸镁、聚乙烯蜡或乙撑双硬脂酰胺中的一种或多种。
17、一种如上述中任意一项所述的阻燃型储能电缆的制备方法，至少包括如下步骤：
18、在铜丝束绞导体表面形成绝缘层，然后在所述绝缘层形成屏蔽层，最后将外护层材料在所述屏蔽层上形成外护层。
19、作为本发明的进一步方案：所述铜丝束绞导体为可镀锡铜丝绞合软结构导体，所述绝缘层为陶瓷化硅橡胶绝缘层、所述屏蔽层为镀锡编织屏蔽层。
20、本发明的有益效果：
21、本技术将镁铝层状双氢氧化物与聚磷酸铵通过精氨酸进行复配，作为阻燃剂，与烯烃共聚物、填充剂、抗氧剂和润滑剂进行共混交联，制备外护层材料，从而制备阻燃型储能电缆。镁铝层状双氢氧化物与聚磷酸铵在释热和抑烟性能方面具有协同阻燃作用，其能形成耐热性高的连续性炭层和释放不可燃气体，降低了可燃挥发物的浓度，同时发挥了凝聚相和气相阻燃作用，添加的精氨酸可以提升镁铝层状双氢氧化物与聚磷酸铵在烯烃共聚物基质中的分散性，有利于提升外护层的耐热性能，也有效提升了外护层的提升拉伸强度和弯曲强度。本技术制备的阻燃型储能电缆，包括依次设置的铜丝束绞导体、绝缘层、屏蔽层和外护层，铜丝束绞导体为可镀锡铜丝绞合软结构导体，绝缘层为陶瓷化硅橡胶绝缘层，对电缆线芯起到很好的抗机械冲击和隔绝外界高温的作用，屏蔽层为镀锡编织屏蔽层、外护层为辐照交联聚烯烃外护层，通过本技术制备的阻燃型储能电缆在具有高阻燃性的同时，拉伸强度和弯曲强度也得到提高，能够满足储能电缆的机械性能、高柔软度、电气绝缘性能、阻燃性能、低烟性能、寿命老化性能、耐酸碱性能、耐低温性能以及加工工艺性能的要求。
22、本技术采用共沉淀老化的方法制备复合阻燃剂，复合阻燃剂中聚磷酸铵是含有氮、磷2种阻燃元素的阻燃剂，氮元素遇热时形成co2、no2、nh3等不燃气体可以冲淡可燃气体，隔断聚合物与空气中氧气接触，可有效阻止燃烧，磷元素与基材发生高度脱水炭化反应可形成稳定的绝热炭化层隔绝热量和氧气起到高效阻燃作用，这种高热稳定性、高质量的炭层的形成，进一步阻碍了燃烧区的热量和燃料，并阻碍了可燃气体的释放，进而阻止了聚合物基质的进一步燃烧，同时发挥了凝聚相和气相阻燃作用。本技术通过精氨酸对聚磷酸铵进行改性，且通过掺入足够量的复合阻燃剂，精氨酸改性聚磷酸铵在烯烃聚合物基质中的相容性和分散性增加，增加了各分子间的作用力，在一定程度上减少烯烃分子链之间滑脱的概率，有效改善聚乙烯复合材料的力学性能，且足够量的复合阻燃剂在保证外护层阻燃性的同时，也有效提升了复合材料的拉伸强度和弯曲强度。
23、本技术的复合阻燃剂的制备过程中，精氨酸还作为碱源，使得生成的镁铝层状双氢氧化物为六角状的二维纳米片。在复合阻燃剂阻燃过程中，镁铝层状双氢氧化物与聚磷酸铵具有协同阻燃作用，聚磷酸铵催化镁铝层状双氢氧化物受热快速分解，通过吸热作用降低表面温度，释放出co2和水蒸气能稀释可燃气体浓度，减弱火势，复合阻燃剂气相阻燃产生“冷却效应”和“稀释效应”共同作用。同时，纳米尺度的层状双氢氧化物是一类具有特殊空间结构和层间离子可交换性以及类似于分子筛特性的无机二维纳米材料，可直接作为阻燃膨胀层的刚性支撑，赋予材料特殊的阻燃抑烟性能，且不含任何有毒物质。在本技术中，精氨酸作为碱源，生成的纳米片镁铝层状双氢氧化物分散度高，粒径较为均一，纳米尺度分散的镁铝层状双氢氧化物片层在烯烃聚合物基体中有很强的阻隔性能，聚合物分子链进入到镁铝层状双氢氧化物片层对进入层间的聚合物分子链起到限制作用，从而使聚合物的阻燃抑烟性能得到改善的同时，材料的耐热性能也得到提升。