[发明专利]一种相变材料及其制备方法和应用

说明书

本发明属于锂离子电池制备技术领域，具体涉及一种相变材料及其制备方法和应用。该相变材料的原料包括相变微球，所述相变微球的原料包括水合有机盐和水溶性聚合物；所述水溶性聚合物的熔融温度不高于所述水合有机盐的相变温度；所述水合有机盐的相变温度为80‑200℃。本发明提供的相变材料具有导热系数高、相变吸热能力强、结构体系稳定可靠等优点，将其用于锂离子电池时，该相变材料能快速响应，当电池内部出现过热或热失控时能通过相变过程吸收电池内部产生的热量，保证锂离子电池的安全性。

技术领域

本发明属于锂离子电池制备技术领域，具体涉及一种相变材料及其制备方法和应用。

背景技术

当前，锂离子电池越来越追求高能量密度和长效循环稳定性，利用液态电解液组装的锂离子电池容易出现热失控进而引发火灾甚至爆炸等安全问题，安全性已成为制约锂离子电池发展的关键障碍。在过充、过热、挤压、撞击或短路等情况下，负极一侧的固态电解质钝化膜不稳定，极易热分解，使得液态电解液与负极活性物质接触发生化学放热反应，持续升高的温度促使正极材料分解放热，并释放出氧气等助燃气体，氧气等助燃气体与电解液之间会进一步发生放热反应；这些热量的迅速产生致使锂离子电池表现为热量的产生速度高于热量的散失速度，进而演变为热失控，最终导致锂离子电池起火、爆炸。

现有技术为了改善锂离子电池的安全性，通常会在正极片或负极片表面增加一层安全涂层吸收锂离子电池内部多余的热量。安全涂层的主要组成为纳米无机粒子和有机粘结剂，与正极极片或负极极片的界面接触阻抗通常较大，锂离子电池的循环寿命损失较多。同时锂离子电池因内部温度急剧升高，有机粘结剂参与的副反应增加，安全涂层结构容易出现坍塌失去保护作用。

发明内容

因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中锂离子电池内部产生热量高，导致电池出现热失控和因安全涂层设置保护的局限性等问题，从而提供了一种相变材料及其制备方法和应用。

为此，本发明提供了以下技术方案。

本发明提供了一种相变材料，其原料包括相变微球，

所述相变微球的原料包括水合有机盐和水溶性聚合物；

所述水合有机盐的相变温度为80-200℃；

所述水溶性聚合物的熔融温度不高于所述水合有机盐的相变温度。

所述水合有机盐为醋酸锂二水合物、草酸锂二水合物、柠檬酸锂四水合物、水杨酸锂一水合物和酒石酸锂一水合物中的至少一种；

优选地，所述水溶性聚合物为聚乙二醇、聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮、聚马来酸酐、聚丙烯酰胺和聚季铵盐中的至少一种。

所述水溶性聚合物与所述水合有机盐的质量比为(1-20)：(80-99)。

所述相变材料满足(1)-(2)中的至少一项，

(1)所述相变材料的原料还包括导电剂；

优选地，所述导电剂为炭黑、碳纳米管、石墨烯、碳纤维和石墨中的至少一种；

(2)所述相变材料的原料还包括粘结剂；

优选地，所述粘结剂为聚偏氟乙烯、聚丙烯酸酯、聚丙烯腈、丁苯橡胶、聚酰胺、聚酰亚胺、聚乙烯醇、阿拉伯胶、壳聚糖、明胶、羧甲基纤维素钠和淀粉中的至少一种。

所述相变微球、导电剂和粘结剂的质量比为(10-60):(20-80):(0.5-10)。

本发明还提供了一种上述相变材料的制备方法，包括，

配制得到水溶性聚合物溶液，然后将水合有机盐与水溶性聚合物溶液进行混合，形成水合有机盐的过饱和溶液；

减压、研磨后得到所述相变微球。