本公開涉及涂料，尤其涉及一種導(dǎo)熱絕緣涂層、制備方法及鋰離子電池模組。

背景技術(shù)：

1、鋰離子電池作為一種電壓高、比能量高、循環(huán)壽命長、環(huán)保無污染的新型能源，被廣泛應(yīng)用于便攜式電子設(shè)備以及電動車、儲能設(shè)備方面。隨著鋰離子電池在新能源市場上所占份額越來越大，鋰離子電池技術(shù)的研究者也越來越多，對鋰離子電池性能及安全的要求也越來越高。儲能鋰離子電池模組隨著其功率和容量的增長，不同電芯間的溫差越來越大，易出現(xiàn)不均勻老化、產(chǎn)生枝晶、內(nèi)短路等問題，最終導(dǎo)致起火爆炸事故。

2、目前鋰離子電池模組的外殼通過覆上一層藍(lán)膜以實現(xiàn)絕緣效果，但該藍(lán)膜熱導(dǎo)率低，無法杜絕由不同電芯間溫差增大帶來的隱患。而其他常規(guī)絕緣復(fù)合材料又存在不連續(xù)傳熱通道引起的低熱導(dǎo)率問題，電池模組同樣難以及時傳導(dǎo)出內(nèi)部的熱量，從而無法通過模組冷卻系統(tǒng)散熱，引發(fā)電池失效和安全事故。

3、因此，針對上述問題，急需提高儲能鋰離子電池模組絕緣外殼的導(dǎo)熱能力，以降低電池模組中不同電芯之間的溫差，提升鋰離子電池的安全性。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、為了解決上述技術(shù)問題，本公開提供了一種導(dǎo)熱絕緣涂層、制備方法及鋰離子電池模組，所述導(dǎo)熱絕緣涂層熱導(dǎo)率高、穩(wěn)定性好，可有效提高鋰離子電池外殼的導(dǎo)熱性能和絕緣性能，從而提升電池的安全性。

2、第一方面，本公開提供了一種導(dǎo)熱絕緣涂層，所述導(dǎo)熱絕緣涂層的材料包括一維導(dǎo)熱納米纖維包覆的絕緣顆粒；

3、所述一維導(dǎo)熱納米纖維包括第一聚合物和分散在所述第一聚合物中的導(dǎo)熱劑；

4、所述絕緣顆粒的材料包括第二聚合物。

5、本公開中，一維導(dǎo)熱納米纖維包覆的絕緣顆粒具有較好的導(dǎo)熱性和絕緣性。其中，一維導(dǎo)熱納米纖維在絕緣顆粒表面形成了完備的導(dǎo)熱傳輸網(wǎng)絡(luò)，可促進(jìn)大容量儲能電池的散熱，降低電池模組內(nèi)部溫度分布的不均勻性，提升離子體系電池的運行一致性和電性能以及安全穩(wěn)定運行能力；同時絕緣顆粒以及一維導(dǎo)熱納米纖維均具有良好的絕緣特性，保證電池安全。

6、以下作為本公開優(yōu)選的技術(shù)方案，但不作為本公開提供的技術(shù)方案的限制，通過以下技術(shù)方案，可以更好地達(dá)到和實現(xiàn)本公開的技術(shù)目的和有益效果。

7、作為本公開優(yōu)選的技術(shù)方案，所述導(dǎo)熱劑包括氮化鋁、氧化鋁、氧化鎂、碳化硅或二氧化硅中的一種或多種，例如氮化鋁和氧化鋁的組合，氧化鋁和氧化鎂的組合，碳化硅和二氧化硅的組合等。

8、優(yōu)選地，所述導(dǎo)熱劑的粒徑為100-1500nm，例如100nm、200nm、500nm、800nm、1000nm、1200nm或1500nm等，但并不限于所列舉的數(shù)值，該范圍內(nèi)其他未列舉的數(shù)值同樣適用，優(yōu)選為200-500nm。

9、適宜的導(dǎo)熱劑的粒徑有助于提升一維導(dǎo)熱納米纖維的傳熱效果。

10、優(yōu)選地，所述第一聚合物包括聚砜、聚醚砜樹脂或聚乙烯基吡咯烷酮中的一種或多種，例如聚砜和聚醚砜樹脂的組合，聚醚砜樹脂和聚乙烯基吡咯烷酮的組合，聚砜、聚醚砜樹脂和聚乙烯基吡咯烷酮的組合等。

11、優(yōu)選地，所述導(dǎo)熱劑和所述第一聚合物的質(zhì)量比為(0.8-1.5):10，例如0.8:10、1.0:10、1.2:10或1.5:10等，但并不限于所列舉的數(shù)值，該范圍內(nèi)其他未列舉的數(shù)值同樣適用。

12、本公開中，適宜的原料配比有助于提升一維導(dǎo)熱納米纖維的導(dǎo)熱性能。若是導(dǎo)熱劑添加量過少，會使導(dǎo)熱效果變差；而添加過多則會無法有效構(gòu)建得到一維導(dǎo)熱納米纖維網(wǎng)絡(luò)。

13、作為本公開優(yōu)選的技術(shù)方案，所述第二聚合物包括熱固性樹脂。

14、優(yōu)選地，所述絕緣顆粒的粒徑為100-200μm，例如100μm、120μm、140μm、160μm、180μm或200μm等，但并不限于所列舉的數(shù)值，該范圍內(nèi)其他未列舉的數(shù)值同樣適用。

15、作為本公開優(yōu)選的技術(shù)方案，所述一維導(dǎo)熱納米纖維與所述絕緣顆粒的質(zhì)量比為(0.3-0.8):10，例如0.3:10、0.4:10、0.5:10、0.6:10、0.7:10或0.8:10等，但并不限于所列舉的數(shù)值，該范圍內(nèi)其他未列舉的數(shù)值同樣適用。

16、本發(fā)明中，適宜的組分配比使制得的導(dǎo)熱網(wǎng)絡(luò)更加完備，具有更好的導(dǎo)熱性與絕緣性。若是一維導(dǎo)熱納米纖維含量過多，會導(dǎo)致后期在應(yīng)用過程中的成膜性變差。

17、第二方面，本公開提供了一種如第一方面所述的導(dǎo)熱絕緣涂層的制備方法，所述制備方法包括以下步驟：

18、將導(dǎo)熱劑和第一聚合物與有機溶劑混合，得到靜電紡絲液；

19、采用熔融擠出造粒法將第二聚合物制備成絕緣顆粒；

20、所得靜電紡絲液采用靜電紡絲技術(shù)，所得絕緣顆粒采用靜電噴涂技術(shù)，在待處理物體表面進(jìn)行同步噴涂，固化后得到導(dǎo)熱絕緣涂層。

21、本公開中，所述制備方法通過靜電紡絲和靜電噴涂聯(lián)用，在靜電場的作用下，使一維導(dǎo)熱纖維包覆在絕緣顆粒表面，構(gòu)建快速導(dǎo)熱網(wǎng)絡(luò)。同時，通過靜電作用，將一維導(dǎo)熱納米纖維包覆的絕緣顆粒涂料噴涂在待處理物體表面，固化后形成導(dǎo)熱絕緣涂層。所述制備方法簡單高效，有利于工業(yè)化生產(chǎn)應(yīng)用。

22、作為本公開優(yōu)選的技術(shù)方案，所述導(dǎo)熱劑、所述第一聚合物與所述有機溶劑的質(zhì)量比為(0.8-1.5):10:(40-150)，例如0.8:10:40、1.0:10:60、1.0:10:80、1.2:10:100或1.5:10:150等，但并不限于所列舉的數(shù)值，該范圍內(nèi)其他未列舉的數(shù)值同樣適用。

23、優(yōu)選地，所述有機溶劑包括二甲基甲酰胺。

24、作為本公開優(yōu)選的技術(shù)方案，所述熔融擠出造粒法包括：將第二聚合物或第二聚合物前驅(qū)體依次經(jīng)熔融擠出、冷卻和粉碎，得到絕緣顆粒。

25、優(yōu)選地，所述第二聚合物前驅(qū)體包括第二聚合物基材與固化劑。

26、第二聚合物基材與固化劑在熔融擠出過程發(fā)生反應(yīng)，從而固化形成第二聚合物。

27、第二聚合物基材的選擇如環(huán)氧樹脂等。

28、固化劑的選擇包括間苯二胺、間苯二甲胺、4,4'二胺基二苯砜、乙二胺、二乙烯三胺或多乙烯多胺中的一種或多種，例如間苯二胺和間苯二甲胺的組合，乙二胺和二乙烯三胺的組合等。

29、優(yōu)選地，所述第二聚合物基材與所述固化劑的質(zhì)量比為100:(5-10)，例如100:5、100:6、100:7、100:8、100:9或100:10等，但并不限于所列舉的數(shù)值，該范圍內(nèi)其他未列舉的數(shù)值同樣適用。

30、作為本公開優(yōu)選的技術(shù)方案，所述靜電紡絲技術(shù)中，電壓為50-60kv，例如50kv、52kv、54kv、56kv、58kv或60kv等，但并不限于所列舉的數(shù)值，該范圍內(nèi)其他未列舉的數(shù)值同樣適用。

31、優(yōu)選地，所述靜電噴涂技術(shù)中，電壓為50-60kv，例如50kv、52kv、54kv、56kv、58kv或60kv等，但并不限于所列舉的數(shù)值，該范圍內(nèi)其他未列舉的數(shù)值同樣適用。

32、優(yōu)選地，所述噴涂的距離為200-300mm，例如200mm、220mm、240mm、260mm、280mm或300mm等，但并不限于所列舉的數(shù)值，該范圍內(nèi)其他未列舉的數(shù)值同樣適用。

33、優(yōu)選地，所述固化的溫度為100-120℃，例如100℃、105℃、110℃、115℃或120℃等，但并不限于所列舉的數(shù)值，該范圍內(nèi)其他未列舉的數(shù)值同樣適用。

34、第三方面，本公開提供了一種鋰離子電池模組，包括電池組外殼以及封裝于所述電池組外殼內(nèi)的電池電芯，所述電池組外殼表面覆有如第一方面所述的導(dǎo)熱絕緣涂層或如第二方面制備得到的導(dǎo)熱絕緣涂層。

35、作為本公開優(yōu)選的技術(shù)方案，所述導(dǎo)熱絕緣涂層的厚度為33-100μm，例如33μm、50μm、80μm、90μm或100μm等，但并不限于所列舉的數(shù)值，該范圍內(nèi)其他未列舉的數(shù)值同樣適用。

36、本公開實施例提供的技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點：

37、本公開所述的導(dǎo)熱絕緣涂層克服了常規(guī)絕緣復(fù)合材料涂層中不連續(xù)傳熱通道所引起的低熱導(dǎo)率問題，顯著提升了電池的散熱功率，降低了大尺寸儲能鋰離子電池模組中不同電芯間的溫差，增強電池外表面的溫度均一性，從而確保了電池在運行過程中的一致性，使電池實現(xiàn)同步老化，不因運行不一致而快速衰減；同時該涂層具有良好的絕緣性能，保證了電池的安全性。