一种基于蛭石改性的电池灭火材料及其制备方法

本发明涉及锂离子电池灭火材料，尤其是涉及一种基于蛭石改性的电池灭火材料及其制备方法。

背景技术：

1、随着锂离子电池储能技术的发展，锂离子电池储能电站逐渐成为电网发输变配用等环节的重要组成部分。但是，储能电站运行一段时间以后，锂离子电池性能逐渐变得参差不齐，电池内阻的增加会加大储能电站热失控风险，有可能造成火灾严重事故，从而影响储能电站的安全运行。为了尽可能减少锂离子电池发生火灾造成的人身财产损失，高效的锂离子电池灭火材料的开发与应用，是解决储能电站安全问题的重要抓手。

2、一般的电池灭火方法主要是通过水、沙喷洒起火电池，从而实现灭火。但由于电池内部存在活性材料和易燃有机电解液，采用此类传统方法灭火往往不能及时有效地扑灭火灾。蛭石是一种水合镁铝硅酸盐矿物，在加热时会发生显著膨胀，膨胀后的蛭石结构紧密，但密度低，同时导热系数低，可以用作很好的隔热灭火材料。由于蛭石作为隔热材料具有耐高温、热稳定性好等特点，目前已经在化工、冶金、建筑等行业得到了广泛的应用。为了进一步提高蛭石材料的隔热灭火性能，对其进行改性，提高其在高温下的膨胀系数是研制高效蛭石灭火材料的关键。

3、现有技术中，中国专利cn201810615992.7公开了一种耐火材料用改性蛭石的制备方法，将蛭石粉末用1mol/l的氯化镁溶液浸泡改性，然后放入烘箱中烘干，改性蛭石的膨胀速度更快可以起到更好的防火作用。但是该方法仅考虑采用氯化镁溶液对蛭石改性，且不适用于电池领域灭火；

4、中国专利cn201610907607.7则公开了一种蛭石改性膨胀制备方法，方法包括一下：采用0.1～1mol/l的硝酸钾、氯化钾溶液、硝酸镁、氯化镁溶液、草酸溶液，分别对蛭石进行浸泡改性，对浸泡好的蛭石滤去溶液、干燥，然后在90～550℃下加热数分钟，得到膨胀蛭石。但该方法中未呈现改性后蛭石变化特征，且未考虑蛭石粒径对改性效果的影响，因此该方法的实际应用效果是有待进一步验证的。

5、此外，中国专利cn202210826681.1公开了一种蛭石复配阻燃材料的制备方法，方法所述的蛭石复配阻燃材料包括蛭石、碳纳米管、磷酸硼、氢氧化锡。多种阻燃剂的复配，构建了高性能、立体化的阻燃剂，通过在蛭石层板上生长碳纳米管，利用共沉淀法，构建插层的多级结构阻燃剂，实现制备复合阻燃材料。但该方法中复配材料改性的实验较为复杂，碳纳米管大大增加了阻燃材料的成本，而且复配材料的选取不利于实现大规模的制备与应用的问题。

技术实现思路

1、本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种基于蛭石改性的电池灭火材料及其制备方法，能够进一步提升蛭石在高温下的膨胀系数，同时能够实现大规模制备及应用。

2、本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：一种基于蛭石改性的电池灭火材料，具体通过复配无机盐溶液对蛭石进行改性后制备而成。

3、进一步地，所述复配无机盐溶液由nahco3与kcl组成。

4、一种基于蛭石改性的电池灭火材料制备方法，包括以下步骤：

5、s1、将蛭石用蒸馏水洗多次；

6、s2、常温下将蛭石放入配制好的设定浓度的复配无机盐溶液中进行改性操作，得到改性蛭石；

7、s3、对改性蛭石进行加热操作，再经冷却得到膨胀改性蛭石，即得到电池灭火材料。

8、进一步地，所述设定浓度的复配无机盐溶液具体由浓度比为1：1的nahco3与kcl配制而成。

9、进一步地，所述步骤s2中改性操作包括搅拌、更换新鲜复配无极盐溶液以及去溶液、烘干、研磨处理。

10、进一步地，所述步骤s2具体包括以下步骤：

11、s21、常温下将蛭石放入配制好的设定浓度的复配无机盐溶液中进行搅拌，并按照设定时间间隔更换新鲜复配无机盐溶液后再进行搅拌，重复本步骤n次；

12、s22、将浸泡后的蛭石取出后去溶液、烘干再研磨，得到设定粒径下的改性蛭石。

13、进一步地，所述步骤s21具体是采用磁力搅拌器在设定转数下进行搅拌操作。

14、进一步地，所述步骤s3具体是将改性蛭石放入管式炉中进行加热操作。

15、进一步地，所述步骤s3具体包括以下步骤：

16、s31、将改性蛭石放入管式炉中，按照设定温度进行恒温加热、并持续设定加热时间；

17、s32、将加热后发生膨胀的改性蛭石从管式炉中取出，再冷却至室温，即得到膨胀改性蛭石。

18、进一步地，所述膨胀改性蛭石的膨胀系数计算公式具体为：

19、

20、δv＝v2-v1

21、δt＝t2-t1

22、其中，v1为加热前温度为t1时的改性蛭石体积，v2为加热后温度上升到设定温度t2时的膨胀改性蛭石体积，δv为膨胀前后的体积变量，δt为膨胀前后的温度变量。

23、与现有技术相比，本发明具有以下优点：

24、本发明通过复配无机盐溶液对蛭石进行改性，在高温下的膨胀系数更高，膨胀后的改性蛭石能更有效地隔绝空气，具备更好的灭火效果。

25、本发明中，复配无机盐溶液由nahco3与kcl组成，改性后蛭石中同时含有na+、k+，通过复配协同效应更有利于消除火焰自由基，在电池着火受热后，喷洒的改性蛭石迅速膨胀，从而有效阻隔电池与空气的接触，起到更好的灭火作用。

26、本发明提出的制备方法中，仅需将蛭石放入配制好的设定浓度的复配无机盐溶液中进行搅拌、更换新鲜复配无极盐溶液后再搅拌操作，之后通过去溶液、烘干、研磨处理，即可得到设定粒径下的改性蛭石，在对改性蛭石进行加热操作后冷却，即可得到膨胀改性蛭石，整个制备过程简单有效，且复配无机盐材料易于获取、成本低廉，适于大规模制备及应用。

技术特征：

1.一种基于蛭石改性的电池灭火材料，其特征在于，具体通过复配无机盐溶液对蛭石进行改性后制备而成。

2.根据权利要求1所述的一种基于蛭石改性的电池灭火材料，其特征在于，所述复配无机盐溶液由nahco3与kcl组成。

3.一种基于蛭石改性的电池灭火材料制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

4.根据权利要求3所述的一种基于蛭石改性的电池灭火材料制备方法，其特征在于，所述设定浓度的复配无机盐溶液具体由浓度比为1：1的nahco3与kcl配制而成。

5.根据权利要求3所述的一种基于蛭石改性的电池灭火材料制备方法，其特征在于，所述步骤s2中改性操作包括搅拌、更换新鲜复配无极盐溶液以及去溶液、烘干、研磨处理。

6.根据权利要求5所述的一种基于蛭石改性的电池灭火材料制备方法，其特征在于，所述步骤s2具体包括以下步骤：

7.根据权利要求6所述的一种基于蛭石改性的电池灭火材料制备方法，其特征在于，所述步骤s21具体是采用磁力搅拌器在设定转数下进行搅拌操作。

8.根据权利要求3所述的一种基于蛭石改性的电池灭火材料制备方法，其特征在于，所述步骤s3具体是将改性蛭石放入管式炉中进行加热操作。

9.根据权利要求8所述的一种基于蛭石改性的电池灭火材料制备方法，其特征在于，所述步骤s3具体包括以下步骤：

10.根据权利要求9所述的一种基于蛭石改性的电池灭火材料制备方法，其特征在于，所述膨胀改性蛭石的膨胀系数计算公式具体为：

技术总结本发明涉及一种基于蛭石改性的电池灭火材料及其制备方法，该电池灭火材料具体通过复配无机盐溶液对蛭石进行改性后制备而成，其中，复配无机盐溶液由NaHCO<subgt;3</subgt;与KCl组成。制备方法包括以下步骤：将蛭石用蒸馏水洗多次；常温下将蛭石放入配制好的设定浓度的复配无机盐溶液中进行改性操作，得到改性蛭石；对改性蛭石进行加热操作，再经冷却得到膨胀改性蛭石，即得到电池灭火材料。与现有技术相比，本发明通过一定浓度的NaHCO<subgt;3</subgt;与KCl复配溶液后对蛭石改性，改性后蛭石中同时含有Na+、K+，通过复配协同效应更有利于消除火焰自由基，在电池着火受热后，喷洒的改性蛭石迅速膨胀，能够有效阻隔电池与空气的接触，起到更好的灭火作用。技术研发人员：廖强强,姚斌,张子夏,高灵美,张冰瑶,郭志鹏,黄磊,蔡永翔,刘伟,陈鑫,王鸿浙,王露焱,蔡曜泽受保护的技术使用者：上海电力大学技术研发日：技术公布日：2024/4/7