[发明专利]一种基于长玻纤增强聚丙烯的锂电池外壳阻燃材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及锂电池生产制造领域，具体是一种基于长玻纤增强聚丙烯的锂电池外壳阻燃材料及其制备方法。

背景技术

电池是电动汽车的心脏，电池的比能量(wh/kg)决定了电动汽车的续驶里程，其比功率(w/Kg)则影响了电动汽车的最高车速、加速性能及爬坡能力。锂电池有着几十年的发展历程,技术较为成熟，比功率也较大，循环寿命可达800-1000次左右，且成本较低，因此，锂电池是目前电动汽车使用最为广泛的电池。

目前，锂电池按照外壳分类主要包括有钢壳、铝壳、软包装和塑壳几大类。塑壳电池，比较适合大型电动工具使用，电池的容量可以根据需要进行任意设计，电池的应用前景非常广泛，目前在电池汽车和电动摩托车上的应用具有极大的优势。但是其研究起点相对较晚一点，目前市场上多采用以聚丙烯(PP)为基材的塑壳。虽然塑壳电池给电池容量设计和推广应用带来极大的便利，但由于塑壳的热传导性相对较差，对于在充放过程中会有一定热量产生，加上在车载充放电时，电池的环境相对复杂。虽然不会导致电池的安全出现大的问题，但毕竟存在一定的安全隐患。现在的解决思路主要以结构改进为主，使得电池在充放电时产生的热量能够及时的散发出去，很少有以外壳材料本身的改进为出发点来改进锂电池的散热性。

目前对阻燃聚丙烯材料用于锂电池包外壳的专利也有诸多报道，但是仍存在阻燃效果不理想，阻燃后材料力学性能降低较多等问题，限制了玻纤增强聚丙烯材料在该领域的应用。

中国专利CN101656304A提出一种无卤膨胀型阻燃蓄电池外壳料，该专利主要以聚丙烯为基料，加入适量的阻燃剂，再添加增韧剂、润滑剂和抗氧剂构成，该专利发明材料燃烧时不会产生明显的烟雾和有毒气体，具有良好的阻燃性能和一定的机械性能，但是由于仅用聚烯烃弹性体作为增韧剂，采用该发明制备的材料在刚性方面比较低，尤其在耐热方面还有待提高，长期使用容易发生变形，从而影响其使用。

中国专利CN 102453280 A公开了一种基于聚丙烯材料的动力电池外壳阻燃材料及其制备方法，该材料包括有：聚丙烯基材、2％-8％的阻燃剂和8％-35％的玻璃纤维组成。该方法为：以聚丙烯为主要基材，在注塑的过程中加入8％-35％的玻璃纤维和2％-8％的阻燃剂，熔化后搅拌均匀，再在一定的温度下，按照工艺将搅拌均匀的混合物注入模具加工成型。该发明制备的材料由于有玻纤的加入，材料的刚性明显提高，但是因为玻纤直接加入到双螺杆挤出机中，在双螺杆的剪切作用下，纤维长度仅有0.3mm左右，在增加刚性的同时冲击韧性较低，尤其是低温韧性更低，对在寒冷地区的使用的汽车电池包有较大的影响。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种基于长玻纤增强聚丙烯的锂电池外壳阻燃材料及其制备方法，通过改变电池外壳材料的成分降低电池外壳的燃点，来解决由于电池产生的热量引起的安全隐患问题。

本发明的技术方案为：

一种基于长玻纤增强聚丙烯的锂电池外壳阻燃材料，是由以下重量份数的组分制备而成：聚丙烯：30-50份、连续玻璃纤维：25-40份、偶联剂：0.1-0.5份、主抗氧剂：0.01-0.1份、辅助抗氧剂：0.01-0.1份、润滑剂：0.5-1份、相容剂：3.5-4.2份、复合阻燃剂：20-28份和黑母粒：0.5-1份。

所述的聚丙烯为高熔指嵌段共聚聚丙烯，其共聚单体为乙烯，乙烯基含量为2-4mol％，高熔指嵌段共聚聚丙烯的熔体流动速率在测试条件为温度230℃、载荷2.16Kg的情况下，为100-130g/10min。

所述的连续玻璃纤维选用连续无碱玻璃纤维，纤维直径为10-22μm，线密度为1200-4800tex。

所述的偶联剂选用γ-氨丙基三乙氧基硅烷或γ-2,3环氧丙氧-丙基三甲氧基硅烷；所述的主抗氧剂选用四[甲基-β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯]季戊四醇酯、β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯或N,N'-双-(3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰基)己二胺；所述的辅助抗氧剂选用三[2.4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯或二亚磷酸季戊四醇二硬脂醇酯；所述的润滑剂选用乙撑双硬脂酰胺、硬脂酸钙、聚乙烯蜡和季戊四醇硬脂酸脂中的一种或者两种以上的混合。

其中，所述的偶联剂可优选γ-氨丙基三乙氧基硅烷；所述的主抗氧剂可优选四[甲基-β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯]季戊四醇酯；所述的辅助抗氧剂可优选二亚磷酸季戊四醇二硬脂醇酯；所述的润滑剂可优选乙撑双硬脂酰胺。