一种温度响应型灭火微胶囊隔膜及其制备方法与流程

本发明属于电池隔膜，尤其涉及一种温度响应型灭火微胶囊隔膜及其制备方法。

背景技术：

1、锂离子电池的安全性与电解质和电极等燃烧组分的内部存在密切相关，一旦点火由内部/外部短路引发，可燃成分(尤其是脱锂氧化物基阴极和可燃电解质)促进热失控，这是由于不希望的放热反应导致内部温度快速上升的原因，最终导致电池爆炸。其中，锂离子电池中火灾的传播需要热量、燃料和氧化剂(火三角)的存在，因此，必须移除至少一个火三角成分才能停止连续燃烧反应。在这方面，研究人员通过在电解质中使用不可燃阻燃剂或灭火剂，或通过使用不可燃隔膜排除至少一个火三角成分。据报道，不可燃阻燃剂或灭火添加剂可有效抑制libs中的额外火灾蔓延，因为不可燃阻燃剂可降低传统电解质的闪点，灭火材料可清除活性自由基物种，这些物种可通过放热自由基链式反应加速热失控。然而，在大多数情况下需要大量的添加剂来确保高水平的电池安全性，这会降低电解质的整体离子导电性，导致电化学性能较差。

2、另一个值得注意的方法是采用不可燃的隔膜，而不是传统的聚(烯烃)基隔膜，因为前者显著的热/机械性能即使在高温下也能防止其收缩，这大大抑制了内部短路的发生，而不会出现显著的电化学衰退。然而，这不能最终抑制了严重的热失控，因为仍然存在于电池中的高度易燃成分可以被外部短路点燃，因此火灾很容易蔓延。为此我们提出一种温度响应型灭火微胶囊隔膜及其制备方法。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种温度响应型灭火微胶囊隔膜及其制备方法，旨在解决上述背景技术中提出的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、一种温度响应型灭火微胶囊隔膜的制备方法，包括以下步骤：

4、将4.0g pvdf-hfp共聚物溶解在80ml丙酮中，然后通过自动混合器将4.0g dmtp@pmma微胶囊阻燃剂分散，得到涂层溶液，将pe隔膜浸入涂层溶液中，并在室温下干燥2小时，得到涂覆dmtp@pmma微胶囊阻燃剂的隔膜。

5、进一步的，所述dmtp@pmma微胶囊阻燃剂的制备步骤如下：

6、步骤s1、将甲基丙烯酸甲酯和二甲基丙烯酸乙二醇酯添加到去离子水和tritonx-100的溶液中，同时用n2气体吹扫；

7、步骤s2、将步骤s1得到的混合物搅拌30分钟，直到形成均匀的溶液；然后在2000rpm的搅拌下将dmtp和2,2-偶氮二(2,4-二甲基戊腈)加入溶液中混合10分钟；然后将搅拌速率固定在200rpm，并将混合物加热至45℃，进行5小时聚合；

8、步骤s3、反应完成后，通过加入过量的氯化钠沉淀合成胶囊，并过滤沉淀物，然后用水和乙醇冲洗，最后将产物在室温下干燥1天，即得到dmtp@pmma微胶囊阻燃添加剂。

9、进一步的，所述步骤s1的具体操作为：

10、将60ml甲基丙烯酸甲酯和0.6ml作为交联剂的二甲基丙烯酸乙二醇酯添加到1000ml去离子水和5.0g作为表面活性剂的tritonx-100的溶液中，同时用n2气体吹扫以去除残留的活性氧。

11、进一步的，所述步骤s2的具体操作为：

12、将步骤s1得到的混合物搅拌30分钟，直到形成均匀的溶液；然后在2000rpm的搅拌下将60ml dmtp和0.6g作为引发剂的2,2-偶氮二(2,4-二甲基戊腈)加入溶液中混合10分钟；然后将搅拌速率固定在200rpm，并将混合物加热至45℃，进行5小时聚合。

13、一种根据上述所述的制备方法制得的温度响应型灭火微胶囊隔膜。

14、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

15、1、常规dmtp阻燃剂通过微胶囊包覆之后，实现了对dmtp阻燃剂的表面改性。另外，由于pmma材料合成工艺简单，原料廉价，且具有较好的力学性能等优点，极大地扩大dmtp阻燃剂的应用范围。

16、2、常规dmtp阻燃剂通过微胶囊包覆之后，设计不同壁厚的微胶囊阻燃剂可以实现阻燃剂的智能释放：对于未加热的样品，核材释放量约为1/10；当暴露在200℃时，近1/2的核材发生释放；在240℃时，约4/5核材发生释放，提高了阻燃剂的应用效率。

17、3、涂覆dmtp@pmma微胶囊阻燃剂的隔膜可实现电池的高度可靠的安全性，并保持所需的电化学性能。

技术特征：

1.一种温度响应型灭火微胶囊隔膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的温度响应型灭火微胶囊隔膜的制备方法，其特征在于，所述dmtp@pmma微胶囊阻燃剂的制备步骤如下：

3.根据权利要求1所述的温度响应型灭火微胶囊隔膜的制备方法，其特征在于，所述步骤s1的具体操作为：

4.根据权利要求1所述的温度响应型灭火微胶囊隔膜的制备方法，其特征在于，所述步骤s2的具体操作为：

5.一种根据权利要求1-4任一所述的制备方法制得的温度响应型灭火微胶囊隔膜。

技术总结
本发明适用于电池隔膜技术领域，提供了一种温度响应型灭火微胶囊隔膜及其制备方法，制备方法包括以下步骤：将4.0g PVDF‑HFP共聚物溶解在80mL丙酮中，然后通过自动混合器将4.0g DMTP@PMMA微胶囊阻燃剂分散，得到涂层溶液，将PE隔膜浸入涂层溶液中，并在室温下干燥2小时，得到涂覆DMTP@PMMA微胶囊阻燃剂的隔膜。本发明中，常规DMTP阻燃剂通过PMMA微胶囊外壳包覆后，扩大了DMTP阻燃剂的应用范围；并且设计不同壁厚的微胶囊阻燃剂可以实现阻燃剂的智能释放；涂覆DMTP@PMMA微胶囊阻燃剂的隔膜可实现电池的高度可靠的安全性，并保持所需的电化学性能。

技术研发人员：李伟峰,饶顺,高镇海,张富民
受保护的技术使用者：长沙汽车创新研究院
技术研发日：
技术公布日：2024/6/26