【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于电化学储能材料，具体涉及一种热安全开关电池集流体及其制备方法和应用。
技术介绍
1、近年来，具有高能量密度、功率密度和快速充电能力的储能锂电池得到了快速发展以满足柔性、智能、便携、可穿戴电子产品以及电动汽车等电子设备的使用需求。然而，尽管当前的锂离子电池在长循环性能上有了显著的改进，但其仍存在严重的安全缺陷，尤其是在高倍率充放电、短路和过充等热滥用情况下有发生热失控的风险，甚至可能引起燃烧和爆炸，这些安全问题限制了其进一步的应用。
2、传统的防止锂电池热失控的措施主要涉及储能装置的物理设计，例如，将传感器、气体通道和热熔断器等组件集成到设备中，以监测热失控之前的热量和气体释放及电压变化。然而，这种物理设计通常很复杂，成本较高且不可逆。为了简易高效地控制热失控，热响应聚合物提供了一种智能可逆的策略，它们能够感知环境温度的变化并在自身温度达到热响应温度时发挥相应的热控功能。因此，热响应聚合物有潜力作为下一代智能储能锂电池的组件去克服储能装置的热失控问题。
3、在锂电池内部，普通的集流体穿刺时会产生大尺寸毛刺，造成内短路，且由于集流体尚未熔化，无法阻挡电流传递，易造成热失控。而热安全开关集流体的聚合物涂层能够在温度升高时阻断短路电流，电池损坏仅局限于刺穿位点形成“点断路”，快速融化从而不进一步传导电流，最终阻止电芯燃烧，防止热失控。
技术实现思路
1、针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本专利技术的目的在于提供一种热安全开关集流体及其制备方法和应用。在
2、为实现上述目的，按照本专利技术的第一方面，提供了一种热安全开关电池集流体的制备方法，包括如下步骤：
3、(1)将聚醚二醇、交联剂均匀溶解在溶剂中，得到前驱体溶液；
4、(2)在所述前驱体溶液中加入异氰酸酯和引发剂聚合，随后再混合导电剂，得到导电聚氨酯溶液；
5、(3)将所述导电聚氨酯溶液涂覆在金属箔上，烘干后得到热安全开关集流体。
6、作为本专利技术的优选，在步骤(1)中；
7、所述交联剂为丙三醇、季四戊醇、三聚氰胺、三(4-氨基苯基)胺、1,2,3-三氨基苯、1,2,4-氨基苯、1,3,5-三氨基苯中的一种；
8、所述交联剂的用量为所述聚醚二醇用量的5wt％～22wt％。
9、作为本专利技术的优选，在步骤(1)中；
10、所述聚醚二醇为聚乙二醇、聚丙二醇、聚己内酯二醇中的一种；
11、所述溶剂为n,n二甲基甲酰胺、n,n-二甲基乙酰胺、二甲基亚砜、四氢呋喃、二氯甲烷、氯仿、n甲基吡咯烷酮中的一种；
12、所述聚醚二醇的用量占所述溶剂用量的5wt％～20wt％。
13、作为本专利技术的优选，在步骤(2)中；
14、所述异氰酸酯为甲苯二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、二环己基甲烷二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、赖氨酸二异氰酸酯中的一种；
15、所述异氰酸酯的摩尔量与所述聚醚二醇和交联剂的总摩尔量比值为2:(1～4)。
16、作为本专利技术的优选，在步骤(2)中；
17、所述引发剂为二月桂酸二丁基锡、二丁基二氯化锡、辛酸亚锡中的一种；所述引发剂的用量为所述聚醚二醇的用量的0.1wt％～1wt％；
18、所述导电剂为导电炭黑、乙炔炭黑、科琴炭黑、碳球、碳纳米管、石墨烯中的一种；所述导电剂为所述聚醚二醇的10wt％～90wt％。
19、作为本专利技术的优选，在步骤(2)中；
20、所述聚合的反应时间为12～24h。
21、作为本专利技术的优选，在步骤(3)中；
22、所述金属箔的金属为铜、铝或铜铝合金箔中的一种。
23、作为本专利技术的优选，在步骤(3)中；
24、所述烘干的温度为40～80℃，烘干的时间为6～12h。
25、按照本专利技术的另一方面，提供了一种如本专利技术第一方面所述的制备方法制得的热安全开关电池集流体，所述热安全开关电池集流体包括：金属箔层以及导电聚氨酯涂层；其中，所述导电聚氨酯涂层具有热响应性。
26、按照本专利技术的又一方面，提供了一种如本专利技术另一方面所述的热安全开关电池集流体在锂电池中的应用。
27、总体而言，通过本专利技术所构思的以上技术方案与现有技术相比，主要具备以下的技术优点：
28、(1)在本专利技术中通过使用多官能团型交联剂制备的聚氨酯为三维交联网状结构，相比于现有技术中单分子链的线性结构，利用多官能团交联剂可以将图层制备成三维网状聚合物结构，制备的集流体涂层致密且具有热响应性。
29、(2)本专利技术所制备的聚氨酯涂层具有热响应性和形状记忆响应。具体的，本专利技术聚氨酯涂层具有较高热膨胀系数，并且为三维交联网状结构，能够在高温下发生热膨胀，将电极中的导电粒子分离，破坏导电通道，从而关闭电池；在电池恢复至室温后依然能够再次将导电粒子结合形成导电通道，从而达到电池的可逆使用，依然能够恢复至原有的比容量。
30、(3)本专利技术采用的集流体表面为含有导电剂的网状聚氨酯薄膜涂层，且具有较高的抗拉强度和机械强度，与金属箔之间有良好的结合度。
31、网状聚氨酯薄膜涂层牢固的粘结在金属箔上不会因为循环产生的体积应变而脱落及在电子传输过程中由于电流不均导致的击穿现象。其良好的弹性能够缓冲集流体的体积应力变化，与集流体之间结合较好。
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1.一种热安全开关电池集流体的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的热安全开关电池集流体的制备方法，其特征在于，在步骤(1)中；
3.根据权利要求1所述的热安全开关电池集流体的制备方法，其特征在于，在步骤(1)中；
4.根据权利要求1所述的热安全开关电池集流体的制备方法，其特征在于，在步骤(2)中；
5.根据权利要求1所述的热安全开关电池集流体的制备方法，其特征在于，在步骤(2)中；
6.根据权利要求1所述的热安全开关电池集流体的制备方法，其特征在于，在步骤(2)中；
7.根据权利要求1所述的热安全开关电池集流体的制备方法，其特征在于，在步骤(3)中；
8.根据权利要求1所述的热安全开关电池集流体的制备方法，其特征在于，在步骤(3)中；
9.如权利要求1-8任一项所述的制备方法制得的热安全开关电池集流体，其特征在于，所述热安全开关电池集流体包括：金属箔层以及导电聚氨酯涂层；其中，所述导电聚氨酯涂层具有热响应性。
10.如权利要求9所述的热安全开关电池
...【技术特征摘要】
1.一种热安全开关电池集流体的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的热安全开关电池集流体的制备方法，其特征在于，在步骤(1)中；
3.根据权利要求1所述的热安全开关电池集流体的制备方法，其特征在于，在步骤(1)中；
4.根据权利要求1所述的热安全开关电池集流体的制备方法，其特征在于，在步骤(2)中；
5.根据权利要求1所述的热安全开关电池集流体的制备方法，其特征在于，在步骤(2)中；
6.根据权利要求1所述的热安全开关电池...
【专利技术属性】
技术研发人员：裴非，武林，黄丹茹，林文杰，李真，黄云辉，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：
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