【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、锂离子电池以其高能量密度、长循环寿命和较低的自放电率等优势成为主流动力电池类型。然而，随着对更高能量密度和超快充电技术的不断追求，锂离子电池在能量密度、循环寿命、充电速率和安全性等方面仍然面临一系列挑战，尤其是涉及到火灾和爆炸等安全问题。
2、在传统技术中，车用动力电池的安全性主要仰赖电池管理系统（bms）、热管理系统、火灾控制和灭火系统、安全阀和断路器的整合，同时还包括开发高度安全隔膜、电极材料和电解液等。在锂离子电池的安全防护中，采用阻燃剂是一种有效的技术手段，然而这往往以牺牲电池电化学性能为代价。目前，合成阻燃微胶囊被认为是降低阻燃剂对电池电化学性能影响的一种有效手段。然而，当前研发的微胶囊尺寸相对较大，对电池电化学性能仍存在一定的影响，因此亟需研发更小尺寸的新型微胶囊。
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，通过阻燃颗粒团聚形成，并在相邻阻燃颗粒之间形成间隙，增大阻燃复合材料的比表面积，提高导电有机层的导电性能。并且在电池即将或正在发生热失控时，导电有机层能够破裂释放阻燃剂，进而提高电池的安全性能。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交联的至少两个阻燃颗粒，所述阻燃颗粒包括阻燃剂，以及包覆于所述阻燃剂表面的导电有机层，相邻两个所述阻燃颗粒之间具有间隙，所述阻燃颗粒
3、在一些实施方式中，所述阻燃复合材料的平均粒径为30nm~200nm。
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、卤系阻燃剂、金属化合物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，所述导电有机层的材料包括离子导电有机材料和电子导电有机材料中的至少一种。
6、可选地，所述导电有机层的材料包括聚甲基丙烯酸甲酯（pmma）、聚乙烯醇（pva）、聚丙烯腈（pan）、聚合物聚醚（ppe）、聚苯胺（pani）、聚噻吩（pedot）和聚乙炔（paa）中的至少一种。
7、在一些实施方式中，所述导电有机层的平均厚度为20nm~50nm。
8、第二方面，本申请提供一种阻燃复合材料的制备方法，所述制备方法包括：
9、制备包含阻燃剂和导电聚合单体的第一混合液；
10、向所述第一混合液中加入引发剂，以使所述导电聚合单体在所述阻燃剂的表面发生聚合反应，得到第二混合液；
11、在所述聚合反应的温度下，向所述第二混合液中加入溶解盐，所述溶解盐在所述第二混合液中的浓度为饱和浓度，对所述第二混合液进行离心和干燥，制备得到所述的阻燃复合材料，所述阻燃复合材料包括交联的至少两个阻燃颗粒，所述阻燃颗粒包括阻燃剂，以及包覆于所述阻燃剂表面的导电有机层，相邻两个所述阻燃颗粒之间具有间隙。
12、在一些实施方式中，所述聚合反应的温度为75℃~85℃。
13、在一些实施方式中，所述溶解盐包括氯化钠、氯化钾和氯化镁中的至少一种。
14、在一些实施方式中，所述第一混合液中还包括乳化剂；可选地，所述乳化剂包括十二烷基苯磺酸钠、壬基酚环氧乙烯醚、三乙醇胺、偶氮二异丁腈和十二醇硫酸钠中的至少一种。
15、在一些实施方式中，所述引发剂包括过硫酸铵、过氧化酯和过氧化二苯甲酰中的至少一种。
16、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、卤系阻燃剂、金属化合物阻燃剂和电解液固化剂中的一种或多种。
17、在一些实施方式中，所述阻燃剂和所述导电聚合单体的质量之比为（1~3）：1。
18、在一些实施方式中，所述引发剂与所述导电聚合单体的质量之比为1：（80~120）。
19、在一些实施方式中，所述离心的转速为8000 rpm~9800 rpm。
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或采用如第二方面所述阻燃复合材料的制备方法制备得到的阻燃复合材料。
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的结构由众多具有胶囊结构的阻燃复合材料，相互交联构成的3d互联网状结构。其中，胶囊结构即导电有机层包覆阻燃剂的结构，是由多个胶囊结构形成具有间隙结构的团聚型阻燃复合材料，并且多个团聚型阻燃复合材料相互交联，最终构成的3d互联网状结构。这种3d互联网状结构通常具有较多的分子间隙，为锂离子提供了许多的嵌入位点。另外，3d互联网状结构也为锂离子和电子的传输提供了一个快速的网络通道。因此，该阻燃复合材料添加到电池中，有利于降低电池内阻和提高电池倍率性能；并且在电池即将或正在发生热失控时，导电有机层能够及时破裂释放阻燃剂，从而抑制电池热失控的发生。
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1.一种阻燃复合材料，其特征在于，所述阻燃复合材料包括交联的至少两个阻燃颗粒，所述阻燃颗粒包括阻燃剂，以及包覆于所述阻燃剂表面的导电有机层，相邻两个所述阻燃颗粒之间具有间隙，所述阻燃颗粒的平均粒径为10nm~50nm。
2.如权利要求1所述的阻燃复合材料，其特征在于，所述阻燃复合材料的平均粒径为30nm~200nm。
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中的至少一个：
4.如权利要求1-3任一项所述的阻燃复合材料，其特征在于，所述导电有机层的平均厚度为20nm~50nm。
5.一种阻燃复合材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：
6.如权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述聚合反应的温度为75℃~85℃。
7.如权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述溶解盐包括氯化钠、氯化钾和氯化镁中的至少一种。
8.如权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述制备方法满足如下条件中的至少一个：
9.如权利要求5-8任一项所述的制备方法，其特征在于
10.一种电池，其特征在于，所述电池包括权利要求1-4任一项所述的阻燃复合材料或采用权利要求5-9任一项所述阻燃复合材料的制备方法制备得到的阻燃复合材料。
...【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交联的至少两个阻燃颗粒，所述阻燃颗粒包括阻燃剂，以及包覆于所述阻燃剂表面的导电有机层，相邻两个所述阻燃颗粒之间具有间隙，所述阻燃颗粒的平均粒径为10nm~50nm。
2.如权利要求1所述的阻燃复合材料，其特征在于，所述阻燃复合材料的平均粒径为30nm~200nm。
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中的至少一个：
4.如权利要求1-3任一项所述的阻燃复合材料，其特征在于，所述导电有机层的平均厚度为20nm~50nm。
5.一种阻燃复合材料的制备方法，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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