一种微胶囊、其制备方法与一种锂离子电池技术

本发明专利技术提供了一种微胶囊，包括囊壳部分和囊芯部分，所述囊芯部分选自有机阻燃剂和无机阻燃剂中的一种或两种，所述囊壳部分的外表面具有绒毛结构，所述囊壳部分为高分子材料。本申请还提供了所述微胶囊的制备方法。本申请还提供了一种锂离子电池。本申请提供的微胶囊应用于锂离子电池，可提高锂离子电池的安全性同时不影响锂离子电池的电化学性能。

A microcapsule, its preparation method and a lithium ion battery

The invention provides a microcapsule, which comprises a capsule shell part and a capsule core part. The capsule core part is selected from one or two organic flame retardants and inorganic flame retardants. The outer surface of the capsule shell part has a villus structure, and the capsule shell part is a macromolecule material. The application also provides a preparation method of the microcapsule. The application also provides a lithium ion battery. The microcapsules provided in this application can be used in lithium ion batteries to improve the safety of lithium ion batteries without affecting the electrochemical performance of lithium ion batteries.

【技术实现步骤摘要】
一种微胶囊、其制备方法与一种锂离子电池
本专利技术涉及锂离子电池
，尤其涉及一种微胶囊、其制备方法与一种锂离子电池。
技术介绍
近年来，便携式电子产品、电动汽车以及储能电站等领域快速发展，锂离子电池因其能量密度高、工作电压高、自放电小以及循环寿命长等优点成为首选的化学电源。随着产品的升级，人们对锂离子电池的能量密度要求越来越高，但是安全性能却没有同步升级，在实际使用过程中，安全事故时有发生，这主要是由于锂离子电池在遭受高温、跌落等过程中隔膜收缩、脆化导致阴阳极接触短路等产生热失控，引发电池起火甚至爆炸，严重影响用户的生命和财产安全。对于容量更大的动力电池来说，安全性能更为重要。为了提升锂离子电池的安全性能，现有技术往往是通过调整电解液配方，例如在电解液中添加阻燃剂、过充添加剂等改善安全性能。但是此种做法往往牺牲了电池的电化学性能，不能从根本上解决问题。鉴于此，公开号为CN104466186A的中国专利采用微胶囊技术，在微胶囊内包裹还原性物质和/或阻燃剂，并分散在正极材料表面或正极材料中。在电池发生热失控时，微胶囊会熔化覆盖在正极材料表面，同时释放出还原性物质和/或阻燃剂，阻止电池燃烧或爆炸。但由于正极材料导电性不好，加入不导电的微胶囊后会增大正极片的电阻，导致电池内阻增加，这对动力电池而言是极为不利的。再如公开号为CN105742733A的中国专利采用微胶囊技术，将阻燃剂包裹在微胶囊中，再与含有隔离膜保护剂的溶液混合并涂布在隔离膜表面，最终将微胶囊固定在隔离膜表面。在电池发生热失控时，能释放阻燃剂对电池进行保护。但是此种做法会增加隔离膜的内阻，影响锂离子传输，对电池的倍率性能和低温性能产生不利影响。鉴于此，有必要提供一种既可提高锂离子电池安全性能又不影响电池的电化学性能的方法。
技术实现思路
本专利技术解决的技术问题在于提供一种微胶囊及其制备方法，本申请提供的微胶囊应用于锂离子电池，可提高锂离子电池的安全性同时不影响锂离子电池的电化学性能。有鉴于此，本申请提供了一种微胶囊，包括囊壳部分和囊芯部分，所述囊芯部分选自有机阻燃剂和无机阻燃剂中的一种或两种，所述囊壳部分的外表面具有绒毛结构，所述囊壳部分为高分子材料。优选的，所述微胶囊D50＜5μm时为以单核为主的微胶囊，所述微胶囊D50在5μm～10μm时为以双核为主的微胶囊，所述微胶囊D50＞10μm时为以多核为主的微胶囊。优选的，所述有机阻燃剂选自高氟碳酸酯、磷酸酯阻燃剂、六苯氧环三磷腈、9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物和膦酯类阻燃剂中的一种或多种，所述无机阻燃剂选自包膜红磷和聚磷酸铵中的一种或两种，所述高分子材料选自低密度聚乙烯、硝化纤维塑料、聚己内酯、乙烯-醋酸乙烯共聚物和聚氨酯中的一种的均聚物、共聚物、改性均聚物或改性共聚物。优选的，所述囊壳部分的绒毛结构的长度小于0.1μm。本申请还提供了一种微胶囊的制备方法，包括以下步骤：A)将高分子材料、阻燃剂与有机溶剂混合，得到乳液；B)将所述乳液在离心喷雾干燥机中进行离心喷雾干燥，得到微胶囊；所述阻燃剂选自有机阻燃剂和无机阻燃剂中的一种或两种；所述离心喷雾干燥机中包括离心圆盘、多孔围栏与粉末收集器，所述多孔围栏设置于所述离心圆盘与所述粉末收集器之间，所述多孔围栏表面设有具有绒毛结构通孔。优选的，所述多孔围栏的孔径小于所述离心喷雾干燥过程中喷雾液滴的直径，所述多孔围栏的通孔的密度为50个/mm2。优选的，所述有机溶剂选自丙酮、乙醇、碳酸二甲酯、四氢呋喃和四氢化萘中的一种或多种。本申请还提供了一种锂离子电池，包括正极极片、隔膜和负极极片，其特征在于，所述正极极片的集流体活性物质涂层周围涂覆有安全涂料；所述安全涂料由上述方案所述的微胶囊或上述方案所述的制备方法所制备的微胶囊、陶瓷粉、丙烯酸乳液、粘结剂、表面活性剂和溶剂制备得到，所述安全涂料的阻燃剂为有机阻燃剂和无机阻燃剂。优选的，以安全涂料的为基，所述微胶囊的含量为30～80wt％，所述陶瓷粉的含量为20～60wt％，所述丙烯酸乳液的含量为0～5wt％，所述粘结剂的含量为0～5wt％，所述表面活性剂的含量为0.5～3wt％。优选的，所述安全涂料形成的安全涂层的宽度极耳区为0.5～2mm，非极耳区为2～10mm，安全涂层的厚度≤正极极片的厚度，且安全涂层与集流体活性物质涂层的重叠宽度＜0.2mm。本申请提供了一种微胶囊，其包括囊壳部分和囊芯部分，所述囊芯部分选自有机阻燃剂和无机阻燃剂中的一种或两种，所述囊壳部分的外表面具有绒毛结构，所述囊壳部分为高分子材料。本申请提供的上述微胶囊应用于正极极片上，在电芯内部温度达到120℃以上时，低熔点的囊壳熔化并释放阻燃剂，从而可阻止电池发生热失控，囊壳表面具有绒毛结构，可提高微胶囊与集流体、陶瓷粉等的粘结力，从而可提高在其安全涂料中的比重，增加阻燃剂含量，由此提高电池安全性能；在正极极片上的集流体的活性物质涂层周围涂布安全涂料涂层，不仅可以提高电芯的安全性能，同时也不会降低电芯的能量密度；相比于将微胶囊混在电解液、活性物质或固定在隔离膜上而言，本专利技术将微胶囊固定在正极片集流体的活性物质涂层周围，可防止隔膜收缩、正负极接触而引发的短路，提高锂离子电池的安全性能，且不影响电池的电化学性能。附图说明图1为实施例1微胶囊结构示意图；图2为实施例1正极涂布的剖面示意图；图3为实施例1叠芯剖面示意图；图4为实施例3中的多孔围栏示意图；图5为实施例3微胶囊结构示意图；图6为实施例5微胶囊结构示意图；图7为实施例6微胶囊结构示意图；图8为对比例1正极涂布的剖面示意图；图9为对比例1叠芯剖面示意图；图10为微胶囊(有绒毛)的电镜照片；图11为微胶囊(有绒毛)核-壳结构剖面电镜照片；图12为微胶囊(无绒毛)的电镜照片。具体实施方式为了进一步理解本专利技术，下面结合实施例对本专利技术优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本专利技术的特征和优点，而不是对本专利技术权利要求的限制。鉴于目前锂离子电池安全性能与电池的电化学性能不能兼顾的问题，本专利技术实施例公开了一种微胶囊，该微胶囊作为安全涂料的重要组成部分，涂覆于正极极片的集流体活性物质周围，可使锂离子电池在具有较高安全性的同时具有电化学性能不受影响。具体的，本申请所述微胶囊具体包括：囊壳部分和囊芯部分，所述囊芯部分选自有机阻燃剂和无机阻燃剂中的一种或两种，所述囊壳部分的外表面具有绒毛结构，所述囊壳部分为高分子材料。本申请提供的微胶囊包括囊壳部分与囊芯部分，其中囊芯部分选自有机阻燃剂和无机阻燃剂中的一种或多种；具体的，在囊芯部分选自有机阻燃剂时，则微胶囊为有机阻燃剂微胶囊，在囊芯部分选自无机阻燃剂时，则微胶囊为无机阻燃剂微胶囊，在囊芯部分选自无机阻燃剂和有机阻燃剂时，则微胶囊为有机阻燃剂和无机阻燃剂微胶囊。所述无机阻燃剂具体选自包膜红磷、聚磷酸铵、聚磷酸铵与其他物质复配制成的膨胀性阻燃剂和聚磷酸铵与其他物质复配制成的复配型无机阻燃剂中的一种或多种，在具体实施例中，所述无机阻燃剂选自聚磷酸铵。所述有机阻燃剂选自高氟碳酸酯、磷酸酯阻燃剂、六苯氧环三磷腈、9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物和膦酯类阻燃剂中的一种或多种，在具体实施例中，所述有机阻燃剂选自六苯氧本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种微胶囊，包括囊壳部分和囊芯部分，其特征在于，所述囊芯部分选自有机阻燃剂和无机阻燃剂中的一种或两种，所述囊壳部分的外表面具有绒毛结构，所述囊壳部分为高分子材料。

【技术特征摘要】
1.一种微胶囊，包括囊壳部分和囊芯部分，其特征在于，所述囊芯部分选自有机阻燃剂和无机阻燃剂中的一种或两种，所述囊壳部分的外表面具有绒毛结构，所述囊壳部分为高分子材料。2.根据权利要求1所述的微胶囊，其特征在于，所述微胶囊D50＜5μm时为以单核为主的微胶囊，所述微胶囊D50在5μm～10μm时为以双核为主的微胶囊，所述微胶囊D50＞10μm时为以多核为主的微胶囊。3.根据权利要求1所述的微胶囊，其特征在于，所述有机阻燃剂选自高氟碳酸酯、磷酸酯阻燃剂、六苯氧环三磷腈、9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物和膦酯类阻燃剂中的一种或多种，所述无机阻燃剂选自包膜红磷和聚磷酸铵中的一种或两种，所述高分子材料选自低密度聚乙烯、硝化纤维塑料、聚己内酯、乙烯-醋酸乙烯共聚物和聚氨酯中的一种的均聚物、共聚物、改性均聚物或改性共聚物。4.根据权利要求1所述的微胶囊，其特征在于，所述囊壳部分的绒毛结构的长度小于0.1μm。5.一种微胶囊的制备方法，包括以下步骤：A)将高分子材料、阻燃剂与有机溶剂混合，得到乳液；B)将所述乳液在离心喷雾干燥机中进行离心喷雾干燥，得到微胶囊；所述阻燃剂选自有机阻燃剂和无机阻燃剂中的一种或两种；所述离心喷雾干燥机中包括离心圆盘、多孔围栏与粉末收集器，所述多孔围栏设置于所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：李景夫，林珍艳，易四勇，林洋，
申请(专利权)人：桑顿新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南,43