本申请提供一种阻燃复合材料及其制备方法和应用，阻燃复合材料包括核材以及包覆于核材表面的粘性外壳，核材包括产气剂和阻燃剂。在电池即将或正在发生热失控时，产气剂分解产生气体致使具有弹性与特殊褶皱结构的粘性外壳膨胀至一定程度发生爆破，提高阻燃剂的分散效果，进而提高抑制性能。
【技术实现步骤摘要】
本申请涉及电池，特别是涉及一种阻燃复合材料及其制备方法和应用。
技术介绍
1、锂离子电池，凭借其高能量密度、长循环寿命和较低的自放电率等优势，已成为主流动力电池类型。然而，在追求更高能量密度和超快充电技术的同时，锂离子电池仍然面临一系列挑战，涉及能量密度、循环寿命、充电速率和安全性等方面。特别是在追求更高性能的背景下，火灾和爆炸等安全问题仍然是一个具有挑战性的问题。
2、热失控被认为是引发电池安全问题的一个主要因素。传统的车用动力电池安全性主要依赖于系统安全，包括电池管理系统（bms）、热管理系统、火灾控制和灭火系统、安全阀和断路器。目前，将阻燃剂掺混到电极材料中是一种有效的技术手段。这是由于阻燃剂可以提高材料的热稳定性、捕捉燃烧自由基等。虽然采用阻燃微胶囊可以在保证阻燃能力的前提下，降低对电池电化学性能的影响。但是，由于阻燃剂被外壳包覆无法快速分散到电池材料中，同时电极材料也会对阻燃剂的释放起到阻碍作用，使得阻燃效果下降。因此，如何提供一种能够在电极材料中快速分散的阻燃微胶囊，成为目前亟待解决的技术问题。
技术实现思路
1、基于此，本申请有必要提供一种阻燃复合材料，通过在产气剂和阻燃剂表面包覆一层粘性外壳，以替代极片中粘结剂的使用。不仅可以避免直接将阻燃剂引入到极片中，减小对电池容量的负面影响，而且通过产气剂分解产生气体引发胶囊膨胀，使得粘性外壳迅速破裂，实现阻燃剂的快速分散，从而提升抑制效果。进一步地，本申请还提供了一种所述阻燃复合材料的制备方法和应用。
>2、第一方面，本申请提供一种阻燃复合材料，所述阻燃复合材料包括核材以及包覆于所述核材表面的粘性外壳，所述核材包括阻燃剂和产气剂。3、在一些实施方式中，所述粘性外壳的材料包括聚偏氟乙烯、羧甲基纤维素钠和丁苯橡胶中的至少一种。
4、在一些实施方式中，所述阻燃剂包括磷系阻燃剂、氮系阻燃剂和卤系阻燃剂、金属阻燃剂和电解液固化剂中的至少一种。
5、在一些实施方式中，所述产气剂包括有机产气剂和无机产气剂。
6、可选地，所述产气剂包括碳酸二酐、偶氮二甲酰胺、尿素、硫酸铵、碳酸铵、硼酸铵、碳酸氢铵和碳酸氢钠中的至少一种。
7、在一些实施方式中，所述阻燃复合材料的颗粒平均直径为5μm~40μm。
8、在一些实施方式中，所述粘性外壳的平均厚度为30nm~100nm。
9、在一些实施方式中，所述粘性外壳的外表面具有褶皱结构。
10、在一些实施方式中，所述阻燃剂和所述产气剂的质量比为（1~5）：1。
11、第二方面，本申请提供一种如第一方面所述阻燃复合材料的制备方法，所述制备方法包括：
12、在包含阻燃剂和产气剂的混合材料表面包覆形成粘性外壳，制备得到所述的阻燃复合材料。
13、在一些实施方式中，所述包覆的方法包括溶液法、乳化法和喷雾干燥法中的至少一种。
14、在一些实施方式中，所述制备方法包括：
15、对具有粘性外壳的材料单体进行预处理，得到第一溶液；
16、将阻燃剂和产气剂进行预处理，得到第二溶液；
17、将所述第一溶液和所述第二溶液混合反应，使得所述材料单体发生聚合反应，制备所述阻燃复合材料。
18、在一些实施方式中，所述聚合反应为变温反应。
19、可选地，所述聚合反应的温度变化速度为2℃/min~5℃/min。
20、第三方面，本申请提供一种电池，所述电池包括如第一方面所述的阻燃复合材料。
21、与传统技术相比，本申请至少具有以下有益效果：
22、本申请的阻燃复合材料采用粘性外壳包覆产气剂和阻燃剂。在电池即将或正在发生热失控时，产气剂能够快速分解释放气体，使粘性外壳发生膨胀。由于粘性外壳具备一定的弹性，导致其膨胀达到一定程度后，粘性外壳才发生破裂，从而产生巨大的冲击波。这一过程产生的冲击波能够将阻燃剂迅速分散到电池中，充分发挥阻燃剂的抑制效果。值得注意的是，本申请的阻燃复合材料还具备部分替代极片中粘接剂的功能。相较于直接将阻燃剂添加到极片中，这种创新降低了阻燃剂对极片容量的不良影响。
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【技术保护点】
1.一种阻燃复合材料，其特征在于，所述阻燃复合材料包括核材以及包覆于所述核材表面的粘性外壳，所述核材包括阻燃剂和产气剂。
2.如权利要求1所述的阻燃复合材料，其特征在于，所述阻燃复合材料满足如下条件（1）-（3）中的至少一个：
3.如权利要求1所述的阻燃复合材料，其特征在于，所述阻燃复合材料还满足如下条件（4）-（5）中的至少一个：
4.如权利要求1所述的阻燃复合材料，其特征在于，所述粘性外壳的外表面具有褶皱结构。
5.如权利要求1-4任一项所述的阻燃复合材料，其特征在于，所述阻燃剂和所述产气剂的质量比为（1~5）：1。
6.一种权利要求1-5任一项所述阻燃复合材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：
7.如权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述包覆的方法包括溶液法、乳化法和喷雾干燥法中的至少一种。
8.如权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：
9.如权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述聚合反应为变温反应；
10.一种电池，其特征在于，所述电池包括权利要求1-5任一项所述的阻燃复合材料。
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【技术特征摘要】
1.一种阻燃复合材料，其特征在于，所述阻燃复合材料包括核材以及包覆于所述核材表面的粘性外壳，所述核材包括阻燃剂和产气剂。
2.如权利要求1所述的阻燃复合材料，其特征在于，所述阻燃复合材料满足如下条件（1）-（3）中的至少一个：
3.如权利要求1所述的阻燃复合材料，其特征在于，所述阻燃复合材料还满足如下条件（4）-（5）中的至少一个：
4.如权利要求1所述的阻燃复合材料，其特征在于，所述粘性外壳的外表面具有褶皱结构。
5.如权利要求1-4任一项所述的阻燃复合材料，其特征在...
【专利技术属性】
技术研发人员：李伟峰，饶顺，高镇海，冯新浡，刘洁，张富民，彭嘉骏，施家伟，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：
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