一种微积分弹性单元电池储能材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种微积分弹性单元电池储能材料及其制备方法，所述制备方法包括如下步骤：(1)颗粒发泡：将热塑性弹性体泡颗粒放入高压反应釜中，向反应釜中通入二氧化碳气体，调节高压反应釜的压强和温度，使二氧化碳处于超临界状态，保压渗透，快速泄压，加热发泡，制得发泡颗粒；(2)电池填充：将微小电池单元填充到步骤(1)所述发泡颗粒内部，制得复合发泡颗粒；(3)蒸汽模压成型：通过蒸汽模压成型，制得微积分弹性单元电池储能材料。本发明专利技术储能材料在受到外力时，微小电池单元相互连通串联产生巨大的电能，当外力消失时，材料迅速恢复初始状态，电池断开，其可应用于导电器材、传感器及需要此特性的电子领域。

【技术实现步骤摘要】
一种微积分弹性单元电池储能材料及其制备方法
本专利技术涉及微孔发泡电池储能领域，具体涉及一种微积分弹性单元电池储能材料及其制备方法。
技术介绍
导电高分子材料具有其独特的结构和物理化学性质，通常分为复合型和结构型两大类：(1)复合型导电高分子材料。由通用的高分子材料与各种导电性物质通过填充复合、表面复合或层积复合等方式而制得。主要品种有导电塑料、导电橡胶、导电纤维织物、导电涂料、导电胶粘剂以及透明导电薄膜等。其性能与导电填料的种类、用量、粒度和状态以及它们在高分子材料中的分散状态有很大的关系。常用的导电填料有炭黑、金属粉、金属箔片、金属纤维、碳纤维等；(2)结构型导电高分子材料。是指高分子结构本身或经过掺杂之后具有导电功能的高分子材料。根据电导率的大小又可分为高分子半导体、高分子金属和高分子超导体。按照导电机理可分为电子导电高分子材料和离子导电高分子材料。结构型导电高分子材料用于试制轻质塑料蓄电池、太阳能电池、传感器件、微波吸收材料以及试制半导体元器件等。但目前这类材料由于还存在稳定性差(特别是掺杂后的材料在空气中的氧化稳定性差)以及加工成型性、机械性能方面的问题，尚未进入实用阶段。导电高分子材料已广泛应用于隐身技术、显示器、电池、电子器件、生物医药、传感器等领域。导电高分子材料比金属导体轻，对光电具有各向异性，易于加工成型，可利用外界条件光、电、热、压力等改变或调节导电体的物理性质。目前的电池多为锂电池，其不具有一定的回弹性，因此亟待改进。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是克服
技术介绍
的技术缺陷，提供一种微积分弹性单元电池储能材料及其制备方法。本专利技术微积分弹性单元电池储能材料以超临界二氧化碳作发泡剂，将热塑性弹性体颗粒经纯物理发泡、间歇式泄压升温法制备而成，生产工艺简单环保无污染；本专利技术微积分弹性单元电池储能材料在保留了原有热塑性弹性体耐磨、低温性能好等特性的同时，具有密度小、回弹性高等特性；本专利技术微积分弹性单元电池储能材料在受到外力时，微小电池单元相互连通串联产生巨大的电能，当外力消失时，材料迅速恢复初始状态，电池断开，其可应用于一些导电器材、传感器及需要此特性的电子领域。本专利技术解决上述技术问题所采用的技术手段为：一种用于制备微积分弹性单元电池储能材料的复合发泡颗粒的制备方法，包括如下步骤：(1)颗粒发泡：将热塑性弹性体颗粒放入高压反应釜中，向高压反应釜中通入二氧化碳气体，调节高压反应釜的压强和温度，使二氧化碳处于超临界状态，保压渗透，快速泄压，加热发泡，制得发泡颗粒；(2)电池填充：采用颗粒填充技术将微小电池单元填充到步骤(1)所述发泡颗粒内部，随着步骤(1)所述发泡颗粒的收缩，所述微小电池单元被紧紧的包裹在发泡颗粒内部，制得复合发泡颗粒。优选地，所述步骤(1)中，所述热塑性弹性体为聚氨酯类热塑性弹性体、聚烯烃类热塑性弹性体、聚酯类热塑性弹性体、苯乙烯类热塑性弹性体中的任意一种。优选地，所述步骤(1)中，所述热塑性弹性体颗粒粒径为5mm。优选地，所述步骤(1)中，所述压强为7.38～30MPa；所述压强过低则达不到超临界状态，二氧化碳难以渗透到待发泡颗粒内部，难以发泡；压强过高渗透效果越明显，但超过30MPa渗透效果基本保持一致，因此压强选择7.38～30MPa。优选地，所述步骤(1)中，所述温度为31～80℃；所述温度过低则达不到超临界状态，二氧化碳难以渗透到待发泡颗粒内部，难以发泡；温度过高则相同压强内的二氧化碳含量降低，其渗透效果不明显，因此温度选择31～80℃。优选地，所述步骤(1)中，所述渗透时间为1.5～6h；由于二氧化碳在待发泡颗粒内部渗透完全的最短时间为1.5h，时间继续增加渗透效果稍微增加，但超过6h效果愈发不明显，因此渗透时间选择1.5～6h。优选地，所述步骤(1)中，所述发泡温度为90～160℃；当温度低于90℃，颗粒不易发泡，发泡倍率小，密度大；当温度高于160℃，颗粒过度发泡，由于气泡孔基本都已经炸裂，颗粒基本没有弹性，因此发泡温度选择90～160℃。优选地，所述步骤(1)中，所述发泡时间为30～90s；发泡时间过短，颗粒没能完全发泡，发泡倍率小，密度过大；时间过长，颗粒膨胀过大，导致气泡孔破裂，颗粒丧失优良的回弹性，因此发泡时间选择30～90s。优选地，所述步骤(1)中，所述发泡颗粒发泡倍率为4～10倍。优选地，所述步骤(2)中，所述颗粒填充技术采用现有的任意一种可以将微小电池单元填充到步骤(1)所述发泡颗粒内部的技术。优选地，所述步骤(2)中，所述微小电池单元加入量为每个所述发泡颗粒内部加入一个。优选地，所述步骤(2)中，所述微小电池单元为ML414R-F9C微小锂纽扣电池。一种微积分弹性单元电池储能材料的制备方法：(1)颗粒发泡：将热塑性弹性体颗粒放入高压反应釜中，向高压反应釜中通入二氧化碳气体，调节高压反应釜的压强和温度，使二氧化碳处于超临界状态，保压渗透，快速泄压，加热发泡，制得发泡颗粒；(2)电池填充：采用颗粒填充技术将微小电池单元填充到步骤(1)所述发泡颗粒内部，随着步骤(1)所述发泡颗粒的收缩，所述微小电池单元被紧紧的包裹在发泡颗粒内部，制得复合发泡颗粒；(3)蒸汽模压成型：通过蒸汽模压成型，使得步骤(2)所述复合发泡颗粒内部的电池单元体有规律的成型，制得微积分弹性单元电池储能材料。优选地，所述步骤(3)中，蒸汽模压成型的具体步骤为：先将模具进行预热，使模具的表面温度达到发泡材料的熔点；发泡颗粒由料枪打入模具腔体内，然后通入高压蒸汽，此时关闭一边的冷凝水阀，打开蒸汽进气阀；同时，使相对面的蒸汽进气阀关闭，冷凝水阀打开，以使蒸汽从相反的方向喷出；在一定压力下，各个颗粒表面相互熔融粘合制得制品；通蒸汽一定时间后，通冷却水冷却，脱模并烘干定型。优选地，所述步骤(3)中，所述蒸汽模压成型时的温度为120～200℃，压强为0.1～1MPa，时间为2～6min。一种微积分弹性单元电池储能材料，采用上述方法制备得到。本专利技术的基本原理：本专利技术微积分弹性单元电池储能材料是一种发泡颗粒，通过蒸汽模压制备而成。进一步地，本专利技术所述储能材料经发泡制备，具有高回弹性，低密度，易成型等特点。进一步地，本专利技术所述储能材料每一个发泡颗粒内部都填充一颗微小的储能电池，形成复合发泡颗粒，在所述复合发泡颗粒通过蒸汽模压成型后，形成微积分弹性单元电池储能材料，当所述储能材料受压时，每个电池单元连通产生巨大电能。与现有技术相比，本专利技术的技术方案具有如下优点：(1)本专利技术微积分弹性单元电池储能材料以超临界二氧化碳作发泡剂，将热塑性弹性体颗粒经纯物理发泡、间歇式泄压升温法制备而成，生产工艺简单环保无污染；(2)本专利技术微积分弹性单元电池储能材料在保留了原有热塑性弹性体耐磨、低温性能好(-20℃E-TPU的回弹性在60％以上)等特性的同时，具有密度小、回弹性高等特性；(3)本专利技术微积分弹性单元电池储能材料在受到外力时，微小电池单元相互连通串联产生巨大的电能，当外力消失时，材料迅速恢复初始状态，电池断开，其可应用于一些导电器材、传感器及需要此特性的电子领域。附图说明图1为本专利技术实施例1制得的微积分弹性单元电池储能材料；图中各个附图标记的对应的部件名称是：1-微积分弹性单元电池储能材料，2-微本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于制备微积分弹性单元电池储能材料的复合发泡颗粒的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)颗粒发泡：将热塑性弹性体颗粒放入高压反应釜中，向高压反应釜中通入二氧化碳气体，调节高压反应釜的压强和温度，使二氧化碳处于超临界状态，保压渗透，快速泄压，加热发泡，制得发泡颗粒；(2)电池填充：将微小电池单元填充到步骤(1)所述发泡颗粒内部，制得复合发泡颗粒。

【技术特征摘要】
1.一种用于制备微积分弹性单元电池储能材料的复合发泡颗粒的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)颗粒发泡：将热塑性弹性体颗粒放入高压反应釜中，向高压反应釜中通入二氧化碳气体，调节高压反应釜的压强和温度，使二氧化碳处于超临界状态，保压渗透，快速泄压，加热发泡，制得发泡颗粒；(2)电池填充：将微小电池单元填充到步骤(1)所述发泡颗粒内部，制得复合发泡颗粒。2.如权利要求1所述的一种用于制备微积分弹性单元电池储能材料的复合发泡颗粒的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中，所述热塑性弹性体为聚氨酯类热塑性弹性体、聚烯烃类热塑性弹性体、聚酯类热塑性弹性体、苯乙烯类热塑性弹性体中的任意一种。3.如权利要求1所述的一种用于制备微积分弹性单元电池储能材料的复合发泡颗粒的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中，所述热塑性弹性体颗粒粒径为5mm。4.如权利要求1所述的一种用于制备微积分弹性单元电池储能材料的复合发泡颗粒的制备方法，所述步骤(1)中，所述步骤(1)中，所述压强为7.38～30MPa，所述温度为31～80℃，所述渗透时间为1.5～6h。5.如权利要求1所述的一种用于制备微积分弹性单元电池储能材料的复合发泡颗粒的制备方法，所述步骤(1)中，所述发泡温度为...

【专利技术属性】
技术研发人员：秦柳，马文良，张聪，梁宇光，
申请(专利权)人：宁波格林美孚新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33