相变调温材料及其制备方法和应用与流程

本申请涉及电池领域，具体涉及相变调温材料及其制备方法和应用。

背景技术：

1、目前，电池隔膜可以隔绝正极极片和负极极片，避免电池短路现象的发生，能直接影响电池的安全性能和电化学性能。现有电池隔膜的耐热性低，在长时间使用下电池隔膜发生热收缩破坏，电池内部发生短路，温度急速上升，电池隔膜的热收缩加剧，从而导致电池发生严重的热失控现象，存在火灾和爆炸发生的可能性。相关技术中，在电池隔膜中加入耐热材料或热关断材料，可以改善电池隔膜的热收缩现象，但不可重复使用，易导致电池整体失效。因此，需要一种结构稳定性高，可重复使用，能降低电池隔膜的热收缩率的相变调温材料。

技术实现思路

1、鉴于此，本申请提供了一种相变调温材料及其制备方法和应用，该相变调温材料的结构稳定性高、循环性好，能快速降低环境温度，热吸收能力强，有利于其在电池隔膜中使用，提升电池隔膜的耐热性，降低电池隔膜的热收缩率。

2、第一方面，本申请提供了一种相变调温材料，所述相变调温材料包括内核和包覆内核的包覆层，所述内核的材质包括相变材料，所述包覆层的厚度和所述相变调温材料的粒径d50的比值为1:(3-8)。

3、可选的，所述包覆层的厚度和所述相变调温材料的粒径d50的比值为1:(5-7)。

4、可选的，所述包覆层的厚度为40nm-140nm。

5、可选的，所述相变调温材料的粒径d50为200nm-1000nm。

6、可选的，所述相变材料的相变温度为25℃-60℃。

7、可选的，所述相变材料的相变焓大于或等于150j/g。

8、可选的，所述包覆层和所述内核的质量比为(0.85-3.5):1。

9、可选的，所述包覆层的材质包括无机材料和有机-无机杂化材料中至少一种。

10、可选的，所述无机材料包括二氧化硅、二氧化钛、勃母石和碳酸钙中的至少一种。

11、可选的，所述有机-无机杂化材料包括聚甲基丙烯酸甲酯-二氧化硅和聚苯乙烯-有机改性氧化石墨烯中至少一种。

12、可选的，所述相变材料包括石蜡、脂肪酸、脂肪醇、糖醇、聚乙烯二醇和结晶水合盐中至少一种。

13、本申请提供的相变调温材料的结构稳定性高、热吸收能力强，能快速吸收周围热量。

14、第二方面，本申请提供了一种相变调温材料的制备方法，包括：将相变材料原料和包覆材料混合，反应形成包覆相变材料的包覆层，得到相变调温材料；所述相变调温材料包括内核和包覆所述内核的包覆层，所述内核的材质包括相变材料，所述包覆层的厚度和所述相变调温材料的粒径d50的比值为1:(3-8)。

15、可选的，所述相变材料原料和所述包覆材料的质量比为1:(0.5-2.5)。

16、可选的，所述包覆材料包括苯乙烯、甲基丙烯酸、甲基丙烯酸正定酯、丙烯酸正丁酯、甲基丙烯酰氧基三甲基硅烷、硅酸四乙酯、钛酸四丁酯和钛酸异丙酯中的至少一种。

17、本申请提供的相变调温材料的制备方法新颖，制备流程简单，可制得热吸收能力强、结构稳定性高的相变调温材料，有利于相变调温材料的广泛应用。

18、第三方面，本申请提供了一种电池隔膜，所述电池隔膜包括上述第一方面所述的相变调温材料或第二方面所述的制备方法制得的相变调温材料。

19、可选的，所述电池隔膜包括隔膜基体，所述相变调温材料位于所述隔膜基体内，和/或所述电池隔膜包括所述隔膜基体以及设置在所述隔膜基体表面的相变调温层，所述相变调温层的材质包括所述相变调温材料。

20、可选的，所述电池隔膜中，所述相变调温材料的负载量为0.5mg/cm2-10mg/cm2。

21、本申请提供的电池隔膜具有相变调温材料，相变调温材料的结构稳定性好，热吸收能力强，使得电池隔膜的耐热性好，热收缩率低，离子导电率高，使用寿命长，有利于提高电池隔膜的使用寿命。

22、第四方面，本申请提供了一种电池，所述电池包括正极极片、负极极片和设置在所述正极极片和所述负极极片之间的第三方面所述的电池隔膜。

23、本申请提供的电池安全性能高，电化学性能优异，有利于电池的广泛应用。

24、第五方面，本申请提供了一种用电设备，所述用电设备包括第四方面所述的电池。

25、本申请提供的用电设备综合性能优异，安全性能大幅提高，产品竞争力强。

技术特征：

1.一种相变调温材料，其特征在于，所述相变调温材料包括内核和包裹所述内核的包覆层，所述内核的材质包括相变材料，所述包覆层的厚度和所述相变调温材料的粒径d50的比值为1:(3-8)。

2.如权利要求1所述的相变调温材料，其特征在于，所述包覆层的厚度和所述相变调温材料的粒径d50的比值为1:(5-7)。

3.如权利要求1所述的相变调温材料，其特征在于，所述包覆层的厚度为40nm-140nm，所述相变调温材料的粒径d50为200nm-1000nm。

4.如权利要求1所述的相变调温材料，其特征在于，所述相变材料的相变温度为25℃-60℃，所述相变材料的相变焓大于或等于150j/g。

5.如权利要求1所述的相变调温材料，其特征在于，所述包覆层和所述内核的质量比为(0.85-3.5):1。

6.如权利要求1所述的相变调温材料，其特征在于，所述包覆层的材质包括无机材料和有机-无机杂化材料中至少一种，所述无机材料包括二氧化硅、二氧化钛、勃母石和碳酸钙中的至少一种，所述有机-无机杂化材料包括聚甲基丙烯酸甲酯-二氧化硅和聚苯乙烯-有机改性氧化石墨烯中至少一种。

7.如权利要求1所述的相变调温材料，其特征在于，所述相变材料包括石蜡、脂肪酸、脂肪醇、糖醇、聚乙烯二醇和结晶水合盐中至少一种。

8.一种相变调温材料的制备方法，其特征在于，包括

9.如权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述相变材料原料和所述包覆材料的质量比为1:(0.5-2.5)。

10.如权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述包覆材料包括苯乙烯、甲基丙烯酸、甲基丙烯酸正定酯、丙烯酸正丁酯、甲基丙烯酰氧基三甲基硅烷、硅酸四乙酯、钛酸四丁酯和钛酸异丙酯中的至少一种。

11.一种电池隔膜，其特征在于，所述电池隔膜包括上述权利要求1-7任意一项所述的相变调温材料或权利要求8-10任意一项所述的制备方法制得的相变调温材料。

12.如权利要求11所述的电池隔膜，其特征在于，所述电池隔膜包括隔膜基体，所述相变调温材料位于所述隔膜基体内，和/或所述电池隔膜包括所述隔膜基体以及设置在所述隔膜基体表面的相变调温层，所述相变调温层的材质包括所述相变调温材料。

13.如权利要求12所述的电池隔膜，其特征在于，所述电池隔膜中，所述相变调温材料的负载量为0.5mg/cm2-10mg/cm2。

14.一种电池，其特征在于，所述电池包括正极极片、负极极片和权利要求11-13任意一项所述的电池隔膜，所述电池隔膜设置在所述正极极片和所述负极极片之间。

15.一种用电设备，其特征在于，所述用电设备包括权利要求14所述的电池。

技术总结本申请提供了一种相变调温材料及其制备方法和应用。所述相变调温材料包括内核和包覆所述内核的包覆层，所述内核的材质包括相变材料，所述包覆层的厚度和所述相变调温材料的粒径D50的比值为1:(3‑8)。本申请提供的相变调温材料的结构稳定性高，吸热能力强，有利于相变调温材料的广泛应用。技术研发人员：陈丹丹,蒲秀好,李流沙,谭友斌受保护的技术使用者：比亚迪股份有限公司技术研发日：技术公布日：2024/6/23