一种胶囊及其制备方法和应用技术

本申请公开了一种胶囊及其制备方法和应用，包括二氧化硅和发泡微球，所述二氧化硅包覆于所述发泡微球的表面。通过本申请提供的胶囊添加到电解液中，在高温的情况下，胶囊破裂发泡微球吸收电解液，二氧化硅阻断内电路，以杜绝电池燃烧爆炸。杜绝电池燃烧爆炸。

【技术实现步骤摘要】
一种胶囊及其制备方法和应用


[0001]本申请涉及一种胶囊以及制备方法和应用，属于锂电池热安全保护领域。

技术介绍

[0002]锂电池由于其价格适中、比容量高、循环寿命长等优点在汽车动力、通讯基站、工业等领域得到广泛应用。锂电池起火是内源性起火，当锂电池热失控时，温度不断上升，电解液发生分解产生大量可燃气体进而引发连锁爆炸。现有技术一般采用外部添加PTC元件限制电流或者内部电解液液添加阻燃剂。这些方法都属于被动防护策略，在发生连锁热失控反应时，无法中断热失控反应，杜绝燃烧爆炸的发生。

技术实现思路

[0003]为了解决上述问题，本申请提供了一种二氧化硅包覆发泡微球的胶囊并将其添加到电解液中，在高温的情况下，胶囊破裂发泡微球吸收电解液，二氧化硅阻断内电路，以杜绝电池燃烧爆炸。
[0004]根据本申请的一个方面，提供了一种胶囊，包括二氧化硅和发泡微球，所述二氧化硅包覆于所述发泡微球的表面。
[0005]可选地，所述二氧化硅与所述发泡微球的质量比为1：(0.2～1)。
[0006]可选地，所述二氧化硅与所述发泡微球的质量比选自1:0.2、1:0.4、1:0.6、1:0.8、1:1中的任意值或两值之间的范围值。
[0007]可选地，所述发泡微球的直径为2～10μm。
[0008]根据本申请的另一个方面，提供了一种胶囊的制备方法，包括以下步骤：
[0009]a将发泡微球、十六烷基三甲基溴化铵、正硅酸乙酯溶于醇溶剂中，搅拌，得到混合液；
[0010]b将氨水通入步骤a制备的混合液中，反应，过滤，烘干得到包覆二氧化硅的发泡微球胶囊。
[0011]可选地，所述发泡微球与十六烷基三甲基溴化铵的质量比为1：(0.375～2.7)。
[0012]可选地，所述发泡微球与十六烷基三甲基溴化铵的质量比选自1:0.375、1:1、1:1.5、1:2、1:2.7中的任意值或两值之间的范围值。
[0013]可选地，所述发泡微球的质量与正硅酸乙酯的体积比为(3～8)g：(5～15)mL。
[0014]可选地，所述发泡微球的质量与正硅酸乙酯的体积比选自3g：5mL、4g：6mL、5g：8mL、6g：10mL、8g：15mL中的任意比值或两比值之间的范围值。
[0015]可选地，所述氨水与正硅酸乙酯的体积比为(2～5)：(5～15)。
[0016]可选地，所述氨水与正硅酸乙酯的体积比选自2:5、3.5:8、4:9、5:15中的任意比值或两比值之间的范围值。
[0017]可选地，所述氨水的浓度为14～28％。
[0018]可选地，所述氨水的浓度选自14％、18％、22％、27％、28％中任意值或两值之间的
范围值。
[0019]可选地，所述醇溶剂包括水和乙醇，所述水和乙醇的体积比为1:0.3～3。
[0020]可选地，所述反应的条件为：温度25～40℃，时间2～5h。
[0021]可选地，所述反应的温度选自25℃、30℃、35℃、40℃中的任意值或两值之间的范围值。
[0022]可选地，所述反应的时间选自2h、3h、4h、5h中的任意值或两值之间的范围值。
[0023]可选地，所述烘干的温度为50～60℃。
[0024]可选地，所述烘干的温度选自50℃、52℃、54℃、56℃、60℃中的任意值或两值之间的范围值。
[0025]可选地，所述氨水的通入速率为0.2～0.5mL/min。
[0026]可选地，步骤a的具体步骤为：
[0027]a
‑
1将水与乙醇配成溶液A；
[0028]a
‑
2将发泡微球和十六烷基三甲基溴化铵溶于溶液A，记为溶液B；
[0029]a
‑
3将正硅酸乙酯溶于溶液B，记为溶液C。
[0030]根据本申请的再一个方面，提供了一种电解液，包括LiPF6、碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯和胶囊，其中所述胶囊选自上述胶囊或根据上述上方法制备的胶囊。
[0031]可选地，所述碳酸乙烯酯与碳酸二甲酯的体积比为1：(1～2)。
[0032]可选地，所述碳酸乙烯酯与碳酸二甲酯的体积比选自1:1、1:1.25、1:1.5、1:1.75、1:2中的任意值或两值之间的范围值。
[0033]可选地，所述电解液中LiPF6的浓度为1～2mol/L。
[0034]可选地，所述电解液中LiPF6的浓度选自1mol/L、1.25mol/L、1.5mol/L、1.75mol/L、2.0mol/L中的任意值或两值之间的范围值。
[0035]可选地，所述胶囊占所述电解液质量的10～30％。
[0036]作为一种具体的应用，上述电解液应用于电池组装中，以NCM622作为正极、石墨作为负极、PP
‑
PE复合隔膜、上述电解液作为电解液，组装成铝塑膜软包电池。
[0037]本申请能产生的有益效果包括：
[0038]本申请所提供的胶囊，其应用于在过热条件下阻断电池电路，高温下，胶囊破裂发泡微球吸收电解质，二氧化硅阻断内电路，达到主动防护的作用。
附图说明
[0039]图1为本申请实施例1中二氧化硅包覆发泡微球的扫描电镜图；
[0040]图2为本申请实施例1中二氧化硅包覆发泡微球微观图；
[0041]图3为本申请实施例1与对比例热失效测试数据；
[0042]图4为本申请发泡微球在常温与120℃条件下的状态对比。
具体实施方式
[0043]下面结合实施例详述本申请，但本申请并不局限于这些实施例。
[0044]如无特别说明，本申请的实施例中的原料均通过商业途径购买。
[0045]本申请的实施例中分析方法如下：
[0046]利用场发射扫描电子显微镜(设备)得到二氧化硅包覆发泡微球的胶囊的扫描电镜图；
[0047]通过将组装好的铝塑膜软包电池至于高温防爆箱内进行热失效实验。
[0048]由于隔膜在120℃左右会发生融化导致正负极接触发生短路从而产生大量的热，将高温防爆箱的温度以30℃/min的升温速率提高至120℃，通过温度传感器记录电池温度变化。
[0049]实施例1
[0050](1)发泡微球的包覆：按体积比去离子水:乙醇＝2:1，配置500ml去离子水和乙醇混合液，称为溶液A；称取5g的直径为2～10μm的发泡微球和5g的十六烷基三甲基溴化铵加入至溶液A中，充分搅拌得溶液B；将8ml的正硅酸乙酯加入至溶液B，充分搅拌，称为溶液C；将3.5ml的27％氨水通过蠕动泵在1h缓慢通入溶液C，充分搅拌反应，过滤，清洗，50℃烘干至恒重后得包覆二氧化硅的发泡微球胶囊。所述发泡微球和包覆二氧化硅的发泡微球胶囊如图1和图2的B图所示，图2的A图为发泡微球，图2的B图为二氧化硅包覆的发泡微球，根据图1和图2可以得知，发泡微球包覆了一层二氧化硅保护层。
[005本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种胶囊，其特征在于，包括二氧化硅和发泡微球，所述二氧化硅包覆于所述发泡微球的表面。2.根据权利要求1所述的胶囊，其特征在于，所述二氧化硅与所述发泡微球的质量比为1：(0.2～1)；优选地，所述发泡微球的直径为2～10μm。3.一种权利要求1或2任意一项所述的胶囊的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：a将发泡微球、十六烷基三甲基溴化铵、正硅酸乙酯溶于醇溶剂中，搅拌，得到混合液；b将氨水通入步骤a制备的混合液中，反应，过滤，烘干得到包覆二氧化硅的发泡微球胶囊。4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述发泡微球与十六烷基三甲基溴化铵的质量比为1：(0.375～2.7)。5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述发泡微球的质量与正硅酸乙酯的体积比为(3～8)g：(5～15)mL。6.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述氨水与正硅酸乙酯的体积比为(2～5)：(5～15)；优选地，所述氨水的浓度为14～28％；优选地，所述醇溶剂包括水和乙醇，所述水和...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈成伟，孙丹，叶永顺，
申请(专利权)人：漳州明德工贸有限公司，
类型：发明
国别省市：