一种用于电池的高温绝缘涂料及其制备方法技术

本申请公开一种用于电池的高温绝缘涂料及其制备方法，涉及锂离子电池技术领域，包括第三配液和粘结剂；所述第三配液包括含有膨胀粒子的第一配液、以及含有石墨组分的第二配液；所述石墨组分为石墨烯或石墨；所述膨胀粒子、石墨组分、粘结剂的质量百分比为：膨胀粒子：1％‑15％；石墨组分：40％‑90％；粘结剂：8％‑30％；申请创新性的将高分子膨胀材料与石墨烯结合并将其应用于电池涂料中，并充分利用其特性实现对电池热量的自动管控，对电池内部温度的反应更为灵敏，具有更优越的安全性能，另外又同时兼顾了常温状态下的正常电通路，不影响日常的正常使用。

【技术实现步骤摘要】
一种用于电池的高温绝缘涂料及其制备方法
本申请涉及锂离子电池
，尤其涉及一种用于电池的高温绝缘涂料及其制备方法。
技术介绍
锂离子电池尤其是车载电池，其发展主要方向大多是为了在有限的空间中发挥到最大的储能效果及缩短充电时间，即为提高单位能量密度以及加快充电效率。其中，提高单位能量密度有可分为两个主要的方向，其一为寻求高电压平台的材料，该方式可能存在内阻过高、结构不稳定等问题；另一方向为改变电活性物质占比或是调整电池空间结构，通过占比调整主要是减薄集流体厚度，但减薄后导电截面积下降从而使得内阻增加，另外机械强度下降使电活性层压实加密的难度提升。从空间结构调整方向而言，现有的方式有将圆柱状的电池形状设计变成片状的软包形式，如此虽然增加了能量密度，但也使热量无法顺利传导。现行使用最多调整空间及减薄，但减薄由于滚压技术、导电率及机械强度等限制使得减薄项目因安全问题而有所趋缓；而改变电池外观，又因单电池体积过于庞大，使之出现散热问题；再加上快充的需求，在高压充电的环境中使得电池热量累积成为必须面对的问题。现有厂家会采用热敏电阻(PTC)对电池进行一个高温时效管控，从而避免元件过热。然而对于体积庞大的车载电池，一般热敏电阻并不能有效地在第一时间反应电池内部的发热情况，且无法在第一时间感应电池内部的局部发热现象，并做出相应的反应，在温度感应上存在时间差。另外，常见的PTC分为两类，第一类为内阻渐增，此类PTC由于材料自身问题，随温度上升使发热现象更为明显，在车载项目上容易形成反效果，加速电池恶化；第二类为使用BaTiO3等直接相变化材料，但其初始内阻偏高问题，不符合电池内部对于内阻的需求，若增加导电剂提高其导电度，其内部电流也会因为克西荷夫定律而选择电阻最低的路径移动，故其效能将大大降低。而BMS(电池管理系统)也是针对内阻提升元件对其进行隔断，故除了使用BMS对电池进行管控外，随着软包电池、硬壳电池的广泛应用，单体体积增大体积的结果，我们更难对于电池内部的行为作管控。因此，针对现有技术中存在的各种问题，亟需采用一种新的方式去改进与优化。
技术实现思路
本申请目的在于提供一种用于电池的高温绝缘涂料及其制备方法。第一方面，本申请提供一种用于电池的高温绝缘涂料，包括第三配液和粘结剂；所述第三配液包括含有膨胀粒子的第一配液、以及含有石墨组分的第二配液；所述石墨组分为石墨烯或石墨；所述膨胀粒子、石墨组分、粘结剂的质量百分比为：膨胀粒子：1％-15％；石墨组分：40％-90％；粘结剂：8％-30％。优选的，所述膨胀粒子包括由挥发性碳氢化合物制成的内层，以及包裹在所述内层外部的外包层。优选的，所述外包层为PAA(聚丙烯酸)，PVDF(聚偏氟乙烯)、SBR(丁苯橡胶)、PU(聚氨酯)、PS(聚苯乙烯)、PVA(聚乙烯醇)中的一种。优选的，所述石墨或石墨烯的粒径为6-15μm。优选的，所述粘结剂为PAA(聚丙烯酸)、SBR(丁苯橡胶)、PU(聚氨酯)中的一种。优选的，所述第一配液还包括粒子分散剂。优选的，所述第二配液还包括石墨分散剂。优选的，所述第二配液还包括导电剂。第二方面，本申请提供一种根据上述任一项所述的一种高温绝缘涂料的制备方法，包括以下步骤：(1)将所述第一配液中的各组分按比例与有机溶剂或水混合，搅拌后得到配液A；将所述第二配液中的各组分按比例与有机溶剂或水混合，投入纳米研磨机中进行研磨后得到配液B；(2)将配液A与配液B进行混合，搅拌后得到配液C；(3)将配液C与粘结剂按比例混合，得到涂料。优选的，所述第二配液的研磨时间为4-12小时。与现有技术相比，本申请的有益效果在于：本申请将包覆有溶剂或可升华的固体高分子粒子添加在石墨烯涂料间，在常温状态下，膨胀粒子不发生膨胀，石墨烯分子间形成电通路，产生导电效果；当达到一定温度时，挥发性碳氢化合物气话使膨胀粒子整体膨胀，将石墨烯分子挤开，使其之间形成缝隙，导电率降低，内阻增加，从而达到高电阻甚至绝缘的效果，以此实现对电池热量的自动管控；除此之外，当温度逐渐降低，膨胀粒子又会再次收缩，从而使石墨烯之间再次形成电通路，如此实现本申请所提供的涂料的反复运用；本申请创新性的将高分子膨胀材料与石墨烯结合并将其应用于电池涂料中，并充分利用其特性实现对电池热量的自动管控，对电池内部温度的反应更为灵敏，具有更优越的安全性能，另外又同时兼顾了常温状态下的正常电通路，不影响日常的正常使用。附图说明图1是本申请的制备方法流程图；图2是膨胀粒子EM504在不同添加量下表面内阻随温度的变化量图；图3是膨胀粒子EHM302在不同添加量下表面内阻随温度的变化量图；图4是膨胀粒子EML101在不同添加量下表面内阻随温度的变化量图；图5是不同膨胀粒子表面内阻随温度的变化量图图6是不同导电剂/石墨的比例下表面内阻随温度的变化量图；图7是不同石墨组分研磨时间下表面内阻随温度的变化量图；图8是粒子分散剂不同添加量下表面内阻随温度的变化量图；具体实施方式下面结合具体的实施例、对比例进一步详细描述本申请的技术方案。实施例和对比例中给出的具体材料、含量、数据以及其它条件和细节都是用来解释本申请的，本申请的保护范围并不受实施例的限制。所有依据本申请的实质所作的任何简单修改、等同变化和修饰均属于本申请的权利要求书的范围。除非另外说明，本文中所有的百分比、份数、比值等均是按重量计。单数形式的“一个”、“一种”包括多数个提到的物体，除非另有说明。当以范围、优选范围或者优选数值的上限以及优选的数值下限的形式表达某个量或其它值的时候，应当理解相当于具体解释通过将任意一对范围上限或下限结合起来的任何范围，而不考虑范围是否具体揭示。本申请公开一种用于电池的高温绝缘涂料，包括第三配液和粘结剂；具体的，第三配液包括第一配液和第二配液；进一步的，第一配液包括膨胀粒子；第二配液包括石墨组分，其中石墨组分为石墨烯或石墨；具体的，膨胀粒子、石墨组分、粘结剂的质量百分比为：膨胀粒子：1％-15％；石墨组分：40％-90％；粘结剂：8％-30％。具体的，膨胀粒子包括由挥发性碳氢化合物制成的内层，以及包裹在所述内层的外部的外包层；进一步的，挥发性碳氢化合物为挥发性烷类、酮类、脂类、醇类等。具体的，外包层为PAA(聚丙烯酸)，PVDF(聚偏氟乙烯)、SBR(丁苯橡胶)、PU(聚氨酯)、PS(聚苯乙烯)、PVA(聚乙烯醇)中的一种。具体的，石墨或石墨烯的粒径为6-15μm。具体的，粘结剂为PAA(聚丙烯酸)、SBR(丁苯橡胶)、PU(聚氨酯)中的一种。为了对本申请提供的高温绝缘涂料的使用性能进行进一步优化，本申请提供以下方案：具体的，第一配液还包括粒子分散剂；第二配液还包括石墨分散本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于电池的高温绝缘涂料，其特征在于：包括第三配液和粘结剂；所述第三配液包括含有膨胀粒子的第一配液、以及含有石墨组分的第二配液；所述石墨组分为石墨烯或石墨；/n所述膨胀粒子、石墨组分、粘结剂的质量百分比为：/n膨胀粒子：1％-15％；/n石墨组分：40％-90％；/n粘结剂：8％-30％。/n

【技术特征摘要】
1.一种用于电池的高温绝缘涂料，其特征在于：包括第三配液和粘结剂；所述第三配液包括含有膨胀粒子的第一配液、以及含有石墨组分的第二配液；所述石墨组分为石墨烯或石墨；
所述膨胀粒子、石墨组分、粘结剂的质量百分比为：
膨胀粒子：1％-15％；
石墨组分：40％-90％；
粘结剂：8％-30％。


2.根据权利要求1所述的高温绝缘涂料，其特征在于：所述膨胀粒子包括由挥发性碳氢化合物制成的内层，以及包裹在所述内层外部的外包层。


3.根据权利要求2所述的高温绝缘涂料，其特征在于：所述外包层为PAA(聚丙烯酸)，PVDF(聚偏氟乙烯)、SBR(丁苯橡胶)、PU(聚氨酯)、PS(聚苯乙烯)、PVA(聚乙烯醇)中的一种。


4.根据权利要求3所述的高温绝缘涂料，其特征在于：所述石墨或石墨烯的粒径为6-15μm。


5.根据权利要求3所述的高温绝缘涂料，其特征在于：所述粘结剂为...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘俊兴，崔祺，钱礽淼，焦露霞，
申请(专利权)人：博罗冠业电子有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44