一种锂离子电池阻燃的复合防火组件及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种锂离子电池阻燃的复合防火组件及其制备方法和应用，所述复合防火组件为三层复合涂层体系，由上层的耐烧蚀材料、中层的隔热阻燃层和下层的耐烧蚀材料复合构成；所述上层耐烧蚀材料、中层的隔热阻燃层和下层的耐烧蚀材料的质量比为x:y:z，其中x+y+z＝1，x＝0.01～0.4，y＝0.2～0.98，z＝0.01～0.4。本发明专利技术材料材质足够轻，具有良好的可压缩性和一定的可塑性，可以快速阻断由电池失火燃烧引起的次生灾害，在电池组内部阻断连环燃烧进程，且材料为涂层泡棉复合材料，可以根据需求的不同，在一定程度上调整相关属性，自定义程度高。程度高。程度高。

A flame-retardant composite fireproof component for lithium ion battery and its preparation method and Application

【技术实现步骤摘要】
一种锂离子电池阻燃的复合防火组件及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于新能源车，储能电站等锂离子电池组应用领域，具体涉及一种锂离子电池阻燃的复合防火材料及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]随着锂电储能技术的进步和革新，锂电池的能量密度逐步提升，在许多能源应用领域慢慢得到重视和应用，如新能源汽车领域和大型储能领域。近年来由于多方因素的影响，新能源车的需求大幅增长，电动汽车对于电池各方面性能的要求也在不断提升，特别是安全性能。因此，为了更好的面对庞大的新能源车市场，优先考虑新能源车锂电池的安全性能也显得尤为重要。一方面，新能源车的锂电池需要足够的容量满足新能源车里程要求，另一方面，锂电池的稳定性和安全性维持着车主的生命财产安全。在大型储能领域亦有相似的技术挑战。
[0003]新能源汽车、储能电站电池组起火爆炸的主要原因往往是源于单只锂离子电池热失控，它会迅速发生燃烧事故，释放大量的热量，从而引燃相邻电池，导致整个电池组不可控的连环燃烧然后加热近邻锂电池致使其热失控。单只电池热失控的引发因素很多，包括诸多偶然因素，很难根本杜绝。显然，在电池之间设置防火阻燃组件，为了有助于在阻断、迟缓锂电池在着火状态下阻断火势的蔓延，能够控制火灾危害，或给予人员足够的撤离时间，减少财产的损失，对电池汽车、储能产业的健康发展拥有重要意义。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的就是为了解决新能源汽车、储能电站锂电池组中单只失火燃烧电池、电池组点燃相邻电池、引发连锁反应导致火势快速蔓延且不可控这一问题，提供了一种独立模块化设计的具有燃烧阻断功能的复合防火组件，采用轻质阻燃基材，材料材质足够轻，具有良好的可压缩性和一定的可塑性，可以快速阻断由电池失火燃烧引起的次生灾害，在电池组内部阻断连环燃烧进程，且材料为涂层泡棉复合材料，可以根据需求的不同，在一定程度上调整相关属性，自定义程度高。
[0005]本专利技术另一个目的在于提供了一种锂离子电池阻燃的复合防火组件的制备方法，具有加工方便，成本低廉，工艺简单，生产效率高、节能等优点。
[0006]本专利技术还有一个目的在于提供了前述锂离子电池阻燃的复合防火组件在锂离子电池阻燃中的应用，使用方便，夹在电池、电池组之间或包裹于电池、电池组外侧就能直接应用，具有十分广阔的应用前景。
[0007]本专利技术为实现上述目的，通过以下技术方案实现：
[0008]一种锂离子电池阻燃的复合防火组件，所述复合防火组件为三层复合涂层体系，由上层的耐烧蚀材料、中层的隔热阻燃层和下层的耐烧蚀材料复合构成；
[0009]所述上层耐烧蚀材料、中层隔热阻燃层和下层的耐烧蚀材料的质量比为x:y:z，其中x+y+z＝1,x＝0.01～0.4,y＝0.2～0.98，z＝0.01～0.4；其中：
[0010]所述隔热阻燃层包括以下重量份成分：阻燃剂3～10份，粘合剂0.25～2份。
[0011]可选的，所述耐烧蚀材料为轻质阻燃基材，包括但不限于密胺泡棉基材、聚四氟乙烯，密胺泡棉基材、聚四氟乙烯为商用成品。
[0012]可选的，所述阻燃剂可选OP1230、AP422、氢氧化铝、环磷酸酐、甲基丁基次磷酸铝中的一种或几种。
[0013]可选的，所述粘合剂为聚偏二氟乙烯、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯醇、聚四氟乙烯、聚丙烯酸酯中的一种。
[0014]相应的，本专利技术还要求保护一种前述的锂离子电池阻燃的复合防火组件的制备方法，包括：将阻燃剂、粘合剂按比例配置，加入适当溶剂形成隔热阻燃涂料，采用辊涂、平板涂布、喷涂等方式，在耐烧蚀材料上涂布隔热阻燃层，并在40
‑
130℃的环境中通风烘干，在上表面覆盖耐烧蚀材料，即得复合防火组件。
[0015]可选的，所述溶剂为甲基吡咯烷、水和醇类溶剂中的一种或混合物。
[0016]相应的，本专利技术还要求保护一种前述的复合防火组件在锂离子电池阻燃中的应用，将所述复合防火组件夹在锂离子电池、电池块之间，或包裹于电池、电池组外侧。
[0017]本专利技术中，粘合剂可以改善阻燃剂和基材的复合性能，提高表面涂层结构强度；阻燃剂如氢氧化铝受热时发生反应2Al(OH)3→
Al2O3+3H2O，该反应吸收大量热量，另外，OP1230、AP422、环磷酸酐、甲基丁基次磷酸铝等在受热分解时也会吸收大量热，并形成一层致密的碳层保护层，起到阻燃的效果。
[0018]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
[0019](1)本专利技术所制备的锂电池阻燃复合防火组件采用了具有较强韧性的耐烧蚀材料，可以轻松贴附于锂电池的铝合金基板上，对于各种型号的锂电池都有兼容性，应用范围广泛。
[0020](2)本专利技术所制备的锂电池阻燃复合防火组件采用三层结构，夹层阻燃剂的使用，可以耐受火焰烧蚀不穿透，对于因内外部短路和外部高温造成的着火均有防护能力，防止事故进一步蔓延以及爆炸发生。
[0021](3)本专利技术所制备的锂电池阻燃复合防火组件具有加工方便，成本低廉，工艺简单，生产效率高、节能等优点。
附图说明
[0022]为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0023]图1为独立模块化复合防火组件示意图；
[0024]图2为复合防火组件在隔热阻燃测试中温度检测点位示意图；
[0025]图3为添加阻燃剂甲基丁基次磷酸铝的复合防火组件在电池燃烧过程中的温度变化图；
[0026]图4为添加阻燃剂AP422的复合防火组件在电池燃烧过程中的温度变化图；
[0027]图5为添加阻燃剂OP1230的复合防火组件在电池燃烧过程中的温度变化图；
[0028]图6为添加阻燃剂氢氧化铝的复合防火组件在电池燃烧过程中的温度变化图；
[0029]图7为添加阻燃剂环磷酸酐的复合防火组件在电池燃烧过程中的温度变化图。
具体实施方式
[0030]下面对本专利技术的实施例作详细说明，本实施例在以本专利技术技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本专利技术的保护范围不限于下述的实施例。
[0031]实施例1：
[0032]一种锂离子电池阻燃的复合防火组件，如图1所示，该复合防火组件为三层复合涂层体系，由上层的耐烧蚀材料、中层的隔热阻燃层和下层的耐烧蚀材料复合构成，上层耐烧蚀材料、中层隔热阻燃层和下层的耐烧蚀材料的质量比x：y：z，其中x+y+z＝1,x＝0.01～0.4,y＝0.2～0.98，z＝0.01～0.4。
[0033](1)耐烧蚀材料的选择
[0034]上层的耐烧蚀材料和下层耐烧蚀材料为密胺泡棉基材，是以三聚氰胺树脂为原料经过热压加工、复合加工冲切制成的弹性开孔泡沫板材。
[0035](2)隔热阻燃层的制备及其配比<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种锂离子电池阻燃的复合防火组件，其特征在于，所述复合防火组件为三层复合涂层体系，由上层的耐烧蚀材料、中层的隔热阻燃层和下层的耐烧蚀材料复合构成；所述上层耐烧蚀材料、中层隔热阻燃层和下层的耐烧蚀材料的质量比为x:y:z，其中x+y+z＝1，x＝0.01～0.4，y＝0.2～0.98，z＝0.01～0.4。2.如权利要求1所述的锂离子电池阻燃的复合防火组件，其特征在于，所述隔热阻燃层包括以下重量份成分：阻燃剂3～10份，粘合剂0.25～2份。3.如权利要求1所述的锂离子电池阻燃的复合防火组件，其特征在于，所述耐烧蚀材料为轻质阻燃基材，包括但不限于密胺泡棉基材、聚四氟乙烯。4.如权利要求2所述的锂离子电池阻燃的复合防火组件，其特征在于，所述阻燃剂可选OP1230、AP422、氢氧化铝、环磷酸酐、甲基丁基次磷酸铝中的一种或几种。5.如权利要求2所述的锂离子电池阻燃的复合防火组件...

【专利技术属性】
技术研发人员：王德宇，王斌，赵熊，刘学清，陈珍莲，
申请(专利权)人：江汉大学，
类型：发明
国别省市：