[发明专利]一种热失控防护材料及制备方法和锂离子储能电池

说明书

一种热失控防护材料及制备方法和锂离子储能电池，按质量份数计，将40‑60份的EPDM混炼后加入2‑8份的防老剂、2‑8份的纳米氧化物以及0.5‑3份的活性剂，混炼均匀后加入40‑60份的二氧化硅气凝胶进行混炼后加入2‑8份的交联剂、1‑5份的促进剂以及1‑5份的硫化剂，进行硫化，得到热失控防护材料。本发明以低成本、高隔热的橡胶材料为基材，通过与二氧化硅气凝胶粉末复合，通过混炼与硫化工艺制备成具备高阻燃、高隔热的固定结构的热失控防护材料。将这种材料该隔片不仅可有效阻止温度的迅速传递，也可以降低高加速度振动、冲击对电池的影响，从而防止电池单元热失控时连锁反应的发生。

技术领域

本发明属于电池安全防护领域，具体涉及一种热失控防护材料及制备方法和锂离子储能电池。

背景技术

随着锂电池在新能源汽车和储能市场的广泛应用，市场上也接连接出现锂电池起火爆炸等安全事故，引起社会关注和担忧，在各方关注下全球和中国都分别出台多份新标准，对电池产品进行更多严苛的安全测试，如电池外部火烧(指的是由于外部火源的发生，该火源对着模块进行加热，温度累积最终导致蓄电池损坏的一种现象)、热失控(电池在充/放电过程中，电流及温度发生一种累积的互相增强的作用而导致蓄电池损坏的现象)等安全测试。这些新增的测试对于电池本身就是一个极大的挑战，组成模块后由于多个电芯紧贴着，如果一个发生热失控其它电芯很难保证不失控，这样多个电芯同时发生热失控。当电池发生热失控时，它通常会释放大量的烟雾、可燃的电解质蒸汽和大量的热，导致封装材料的燃烧和破坏乃至模块发生爆炸、起火。

为了解决这类问题，电池厂家基本上都是从两个方面下手，一方面更改电池配方，在电解液、隔膜上想方法，提高其耐热性能；另外一个方面从电池之间想方法，增加隔热阻燃的结构件，将热失控或火烧范围缩小，可能的话尽量控制在一个单体上，这样模块就非常安全。

现在大部分厂家应对热失控测试采用的是在电池间增加隔热结构件，确保单个电池失控时不影响其它电池。而电池中间用于隔热结构件是由纤维毡与二氧化硅气凝胶复合后外表面贴覆PET膜而成，而二氧化硅是具有纳米多孔及网络结构的其孔径小于空气的平均自由程，因此能很好的控制热对流。

气凝胶是目前已知地导热系数最低地固体之一，采用气凝胶这种结构件可以有效隔离电池间的热传递。由于气凝胶是一种类似粉状物需要由有PET或玻纤封装，而玻纤布封装还是会出现掉粉现象，长时间后会影响其性能，采用PET封装的话，可有效防止掉粉事宜PET阻燃性需要达到国标要求需要经过特殊工艺处理，PET的价格呈几何上涨，最终导致这个结构件价格偏高。

可见，采用传统的方法封装气凝胶这种方式来隔热虽然可有效防止热失控的扩大，但其成本居高不下，导致模块和PACK成本非常高，故急待改善解决。

发明内容

为克服现有技术中的问题，本发明的目的是提供一种具备高阻燃、高隔热、低成本的应热失控防护材料及制备方法和锂离子储能电池。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种热失控防护材料的制备方法，将40-60份的EPDM混炼后加入2-8份的防老剂、2-8份的纳米氧化物以及0.5-3份的活性剂一次混炼；

一次混炼均匀后加入40-60份的二氧化硅气凝胶进行二次混炼；

二次混炼均匀后加入2-8份的交联剂、1-5份的促进剂以及1-5份的硫化剂，压片后进行硫化，得到片状热失控防护材料。

本发明进一步的改进在于，硫化的温度为150-180℃。

本发明进一步的改进在于，防老剂为胺类防老剂AW、胺类防老剂BLE或液体石蜡。

本发明进一步的改进在于，氧化物为氧化锌、二氧化钛、氧化铝或氧化镁。

本发明进一步的改进在于，活性剂为硬脂酸。