本發(fā)明涉及鋰離子電池領域，具體為一種具有智能控熱功能的殼體涂層及其制備方法。

背景技術：

自20世紀90年代鋰離子電池商業(yè)化以來，作為一種能量密度高、環(huán)保的新型二次電池，鋰離子電池被廣泛應用于便攜電子產品中。其作為新型的高能化學電源，目前也被作為動力電池應用于各類純電動、混合動力汽車中，電動汽車對鋰離子電池的性能提出了更高的要求，尤其是使用壽命及安全方面的需要。

鋰離子電池的循環(huán)壽命及電性能發(fā)揮與其工作溫度有很大關系，如果電池長期處于高溫狀態(tài)下工作，其循環(huán)壽命衰減速率較常溫條件會加快，有相關數據顯示電池60℃下的循環(huán)壽命較常溫下的循環(huán)壽命衰減3倍；如果電池長期處于低溫狀態(tài)下運作，其容量及其它電性能發(fā)揮會受到影響，因為低溫條件下鋰離子遷移速率會減慢且正負極的活性降低，進行低溫放電時，放電容量會較常溫下會降低30%甚至更多，在進行低溫充電或低溫循環(huán)時，鋰離子很容易在負極表面析出形成鋰支晶引發(fā)一定的安全隱患。如能保證電池的使用溫度維持在一定水平，即可使電池性能穩(wěn)定發(fā)揮并達到延長循環(huán)壽命的目的。目前針對鋰離子電池的熱控制方面，有相關專利報道在裸芯外包覆膜層或內芯添加阻燃材料，但其對電池性能會有一定影響；也有相關專利于模組之間進行熱管理，但單體電池本身的熱防護無法保障，且熱調控效果于模組不同位置相差較大。

技術實現要素：

本發(fā)明提供了一種具有智能控熱功能的殼體涂層及其制備方法，并將此殼體應用于鋰離子電池，實現對單體電池的智能控熱，且熱調節(jié)功能是通過外部的殼體實現不會對電池內芯結構等造成影響，從而避免對電池性能的影響。

本發(fā)明提供了一種具有智能控熱功能的殼體涂層，其特征在于：包括控熱涂層和支撐涂層，該支撐涂層包覆在控熱涂層的外層；所述控熱涂層包括20%~80%的相轉變溫度為20~40℃的六水氯化鈣或石蠟；所述支撐涂層為聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯或聚碳酸酯。

優(yōu)選地，所述控熱涂層還包括1%~10%的粘結劑。

優(yōu)選地，所述控熱涂層的厚度為2~20μm。

本發(fā)明還提供了一種具有智能控熱功能的殼體涂層的制備方法，具體步驟為：

（1）控熱涂層的制備方法：將粘結劑按1%~10%進行稱重，在溶劑中進行溶解分散；將控熱材料按20%~80%稱重后加入到分散好的粘結劑溶液中進行攪拌，混合后涂覆于鋰離子電池殼體表面；

（2）支撐涂層的制備方法：將聚合單體按99.9%~95%進行稱重，將聚合引發(fā)劑及增塑劑按0.1%~5%比例稱重后進行溶解，后涂覆于包含有聚合單體的殼體表面，然后控制溫度在80℃~170℃，實現聚合反應形成預聚物；將預聚物在已經涂覆控熱涂層的殼體表面進行涂覆，然后將殼體置于低溫聚合區(qū)間0℃~20℃，高溫聚合區(qū)間80℃~170℃的恒溫環(huán)境中進行聚合反應，實現鋁殼控熱層-支撐層的結構分布。

優(yōu)選地，所述步驟（1）中的控熱涂層制備所需溶劑為水、乙醇、N-甲基吡咯烷酮或碳酸酯類。

優(yōu)選地，所述步驟（1）中的粘結劑為聚偏氟乙烯。

優(yōu)選地，所述步驟（1）中的控熱材料為六水氯化鈣或石蠟。

優(yōu)選地，所述步驟（2）中的聚合單體為氯乙烯、苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯或碳酸酯。

優(yōu)選地，所述步驟（2）中的聚合引發(fā)劑為偶氮二異丁腈。

優(yōu)選地，所述步驟（2）中的增塑劑為鄰苯二甲酸二丁酯。

本發(fā)明的有益效果在于：

（1）本發(fā)明提供的一種具有智能控熱功能的殼體涂層及其制備方法，殼體表面進行功能化處理，實現電池智能控熱功能，從而保持電池工作溫度的相對恒定，實現電池性能的發(fā)揮及循環(huán)壽命的提升；

（2）本發(fā)明通過對殼體表面的功能化涂層處理，實現對鋰離子電池的智能控熱，本方法避免了于電芯內部進行控熱設計對電池性能造成的影響，也克服了傳統(tǒng)的于模塊間進行散熱造成的散熱效果不均等問題；

（3）本發(fā)明的智能控熱涂層結構為：內層控熱材料，外層支撐材料，其外層的支撐性基體將內層的控熱材料包覆，不會出現控熱材料在相變點附近發(fā)生相變吸收熱量而導致的泄漏問題。

（4）本發(fā)明所述的智能控熱涂層，控熱材料可以根據鋰離子電池中所需要的吸熱溫度及吸熱量而進行改變；支撐涂層的聚合單體、引發(fā)劑種類及控熱涂層的粘結劑種類可以根據所要進行復合的基底性狀進行調整，從而實現對不同質地殼體的功能化。

附圖說明

通過閱讀下文優(yōu)選實施方式的詳細描述，各種其他的優(yōu)點和益處對于本領域普通技術人員將變得清楚明了。附圖僅用于示出優(yōu)選實施方式的目的，而并不認為是對本發(fā)明的限制。而且在整個附圖中，用相同的參考符號表示相同的部件。在附圖中：

圖1是本發(fā)明的方形殼體的示意圖。

圖2是本發(fā)明的圓柱形殼體的示意圖。

圖3是本發(fā)明的涂層的示意圖。

具體實施方式

下面將參照附圖更詳細地描述本公開的示例性實施方式。雖然附圖中顯示了本公開的示例性實施方式，然而應當理解，可以以各種形式實現本公開而不應被這里闡述的實施方式所限制。相反，提供這些實施方式是為了能夠更透徹地理解本公開，并且能夠將本公開的范圍完整的傳達給本領域的技術人員。

附圖標記：1、3、5-殼體本體；2、4-功能化涂層；6-粘結劑；7-控熱涂層；8-支撐涂層。

實施例1

一種具有智能控熱功能的殼體涂層，包括方形殼體本體1，所述殼體本體1的表面上設有10μm的功能化涂層2，該功能化涂層2依次為可實現智能控熱功能的控熱涂層7和具有機械強度的支撐涂層8；所述支撐涂層8將控熱涂層7包覆；所述控熱涂層為相轉變溫度為25~30℃間的六水氯化鈣；所述支撐涂層材料為聚甲基丙烯酸。

一種具有智能控熱功能的殼體涂層的制備方法為：

在100ml燒瓶中，加入50ml的N-甲基吡咯烷酮NMP，然后加入3g的聚偏氟乙烯粉體，經4h的高速分散將粘結劑分散均勻，然后將相變溫度為25~30℃間的六水氯化鈣按10g稱重后加入粘結劑溶液中混合均勻，后將其涂覆于方形鋰離子電池的鋁殼表面；

另一燒瓶中，稱量0.1g克偶氮二異丁腈，30ml水，0.1g鄰苯二甲酸二丁酯，使其溶解完全，然后置于80℃水浴鍋中進行反應至預聚物形成甘油狀；將預聚物在已經進行控熱涂層處理的方形殼體表面進行涂覆，然后將殼體置于恒溫環(huán)境中進行低溫10℃及高溫130℃聚合，實現鋁殼控熱層-支撐層的結構分布及智能控熱功能。

實施例2

一種具有智能控熱功能的殼體涂層，包括方形殼體本體1，所述殼體本體1的表面上設有2μm的功能化涂層2，該功能化涂層2依次為可實現智能控熱功能的控熱涂層7和具有機械強度的支撐涂層8；所述支撐涂層8將控熱涂層7包覆；所述控熱涂層材料為相轉變溫度為20~40℃間的石蠟；所述支撐涂層材料為聚氯乙烯。

一種具有智能控熱功能的殼體涂層的制備方法為：

在100ml燒瓶中，加入50ml的乙醇，然后加入5g的聚偏氟乙烯粉體，經4h的高速分散將粘結劑分散均勻，然后將相變溫度為20~40℃間的石蠟20g在粘結劑溶液中混合均勻，后將其涂覆于方形鋰離子電池的鋁殼表面；

另一燒瓶中，稱量0.03g克偶氮二異丁腈，30ml氯乙烯，0.03g鄰苯二甲酸二丁酯，使其溶解完全，然后置于130℃水浴鍋中進行反應至預聚物形成甘油狀；將預聚物在已經進行控熱涂層處理的方形殼體表面進行涂覆，然后將殼體置于恒溫環(huán)境中進行低溫0℃及高溫80℃聚合，實現鋁殼控熱層-支撐層的結構分布及智能控熱功能。

實施例3

一種具有智能控熱功能的殼體涂層，包括圓形殼體本體3，所述殼體本體3的表面上設有20μm的功能化涂層4，該功能化涂層4依次為可實現智能控熱功能的控熱涂層7和具有機械強度的支撐涂層8；所述支撐涂層8將控熱涂層7包覆；所述控熱涂層材料為相轉變溫度為20~40℃間的石蠟；所述支撐涂層材料為聚苯乙烯。

一種具有智能控熱功能的殼體涂層的制備方法為：

在100ml燒瓶中，加入50ml的N-甲基吡咯烷酮NMP，然后加入1g的聚偏氟乙烯粉體，經4h的高速分散將粘結劑分散均勻，然后將相變溫度為20~40℃間的石蠟30g在粘結劑溶液中混合均勻，后將其涂覆于方形鋰離子電池的鋁殼表面；

另一燒瓶中，稱量1.5g克偶氮二異丁腈，30ml苯乙烯，1.5g鄰苯二甲酸二丁酯，使其溶解完全，然后置于170℃水浴鍋中進行反應至預聚物形成甘油狀；將預聚物在已經進行控熱涂層處理的方形殼體表面進行涂覆，然后將殼體置于恒溫環(huán)境中進行低溫20℃及高溫170℃聚合，實現鋁殼控熱層-支撐層的結構分布及智能控熱功能。

實施例4

一種具有智能控熱功能的殼體涂層，包括圓形殼體本體3，所述殼體本體3的表面上設有10μm的功能化涂層4，該功能化涂層4依次為可實現智能控熱功能的控熱涂層7和具有機械強度的支撐涂層8；所述支撐涂層8將控熱涂層7包覆；所述控熱涂層材料為相轉變溫度為25~30℃間的六水氯化鈣；所述支撐涂層材料為聚碳酸酯。

一種具有智能控熱功能的殼體涂層的制備方法為：

在100ml燒瓶中，加入50ml的碳酸酯，然后加入0.5g的聚偏氟乙烯粉體，經4h的高速分散將粘結劑分散均勻，然后將相變溫度為25~30℃間的六水氯化鈣40g在粘結劑溶液中混合均勻，后將其涂覆于方形鋰離子電池的鋁殼表面；

另一燒瓶中，稱量0.1g克偶氮二異丁腈，30ml碳酸酯，0.1g鄰苯二甲酸二丁酯，使其溶解完全，然后置于80℃水浴鍋中進行反應至預聚物形成甘油狀；將預聚物在已經進行控熱涂層處理的方形殼體表面進行涂覆，然后將殼體置于恒溫環(huán)境中進行低溫10℃及高溫130℃聚合，實現鋁殼控熱層-支撐層的結構分布及智能控熱功能。

以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實施方式，但本發(fā)明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本技術領域的技術人員在本發(fā)明揭露的技術范圍內，可輕易想到的變化或替換，都應涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內。因此，本發(fā)明的保護范圍應所述以權利要求的保護范圍為準。