[发明专利]一种用于锂离子电池包外壳的隔热阻燃防火涂层材料

说明书

本发明公开了一种用于锂离子电池包外壳的隔热阻燃防火涂层材料，涂层组分包括卤族负荷环氧树脂体系、阻燃剂、发泡膨胀剂、成炭剂、碳基增强填料、和空心微珠；涂层涂覆在锂电池包壳体的内板或者金属外板表面上；所述卤族负荷环氧树脂体系为涂层的成膜组分，其中的氯化橡胶、氯化醇酸树脂、氯化聚酯，聚偏二氯乙烯或氯化石蜡用于提高难燃自熄性能，其中阻燃剂，发泡膨胀剂和成碳剂在火灾的高温下联合作用迅速膨胀20倍以上阻隔火苗的蔓延，赢得逃生时间。本发明提出的涂层能与壳体形成一体，具有隔热保温阻燃防火的性能，能够经受振动、冲击、温度的冷热循环不脱落，在火灾时能够有效提高了锂离子电池的使用安全性。

技术领域

本发明涉及锂离子电池技术领域，具体为一种用于锂离子电池包外壳的隔热阻燃防火涂层材料。

背景技术

锂离子电池主要由正极材料、负极材料、电解质和隔膜组成，主要依靠锂离子在两个电极之间的充电放电往返嵌入和脱嵌工作。电池一般采用含有锂元素的材料作为正极材料，但有些材料化学稳定性和热稳定性较差，在过充、撞击、短路过程中很容易引发火灾及爆炸事故。锂离子电池的安全性是抑制锂离子电池及相关新能源行业发展的主要制约因数之一。

锂离子电池内部的电解液是易燃液体，电极是可燃材料，锂电池在过充、短路、过热、穿刺或碰撞等情况下发生热失控，容易起火甚至爆炸，手机、电动自行车或电动汽车因电池着火引发火灾的案例时有发生。锂离子电池在过充过放、过热、机械碰撞等内外部因素的作用下，容易引起电池隔膜崩溃、内部短路，从而导致热失控的发生，这是锂离子电池发生安全问题的本质原因。

此外，锂离子电池目前采用的电解液有机溶剂大多属于易燃或可燃液体，这又增加了其发生火灾的隐患。就目前传统的安全消防措施而言，并不能有效抑制锂离子电池的热失控，从而导致初期火灾迅速蔓延，进而演变为大规模火灾。国家在GB8384-2020《电动汽车安全要求》中规定，电动汽车在起火之前，要求电池单体发生热失控后，电池系统在5分钟内不起火不爆炸，为乘员预留安全逃生时间。

目前有采用传统泡沫棉隔热材料，耐火保温隔热毡复合材料作为电池包的保温层，其形状需要根据实际需求进行裁剪加工，由于电池包内模组表面形状不规整，周边布置有高压铜排和低压线束，因此将保温层仿形粘贴在下箱体和上壳体内壁很复杂，很难填补每一个缝隙和边界的空间，不是理想的隔热防火技术。目前比较新型的技术是气凝胶隔热片应用在锂离子动力电池模组中时，尽管可以获得低的导热系数阻隔电芯在大倍率下充放电急剧产生的热量扩散；但是当电芯发生热失控时只能起到隔热作用，在一定程度上延缓火势蔓延，保障电池组在5分钟内不燃烧，不爆炸，但难以提高更长的逃生时间，而且也存在需要裁剪片材粘贴电池包不能完全符合电池包壳体的形状留下缝隙和连接的问题。因此，气凝胶隔热片在提高新能源汽车动力电池组安全性能方面存在局限性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于锂离子电池包外壳的隔热阻燃防火涂层材料，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：包括卤族负荷环氧树脂与胺类固化的成膜体系20-60％、阻燃剂15-40％、发泡膨胀剂5-15％、成炭剂5-15％、碳基增强填料1-5％和空心微珠1-10％，所述卤族负荷环氧树脂体系由卤代环氧树脂与氯化橡胶、氯化醇酸树脂、氯化聚酯、聚偏二氯乙烯或者氯化石蜡构成；

涂层涂覆在锂电池包壳体的内板或者金属外板表面上。

优选的，所述卤族负荷环氧树脂膜中的卤代环氧树脂为四氯双酚A型环氧树脂或者四溴双酚A型环氧树脂与用于提高难燃自熄性能的氯化橡胶、氯化醇酸树脂、氯化聚酯、聚偏二氯乙烯，氯化石蜡其中的任意一种或者两种以上组合的成膜树脂体系。

优选的，所述阻燃剂包括聚磷酸盐、有机磷酸酯、硼酸铵和硫酸铵中任意的一种或者两种以上的组合，优选聚磷酸铵，聚合度大等于1000。

优选的，所述发泡膨胀剂包括三聚氰胺、双氰胺、碳酸铵和偶氮化合物的任意一种或者两种以上的组合。