基于锑纳米材料的锂电池用阻燃构件

摘要

本发明公开了一种基于锑纳米材料的锂电池用阻燃构件，包括：多孔膜层，其为凹型结构，多孔膜层包括第一多孔膜层和第二多孔膜层，第一多孔膜层与第二多孔膜层构成空腔结构，空腔结构中的空隙为0.1～0.25μm，空隙内填充有导热介质；基膜层，其附着在第二多孔膜层上；第一阻燃膜层，其沉积在位于左侧第二多孔膜上的基膜层上，第一阻燃膜层为含有掺杂纳米银的纳米三氧化二锑颗粒，且厚度为0.06～0.1μm；第二阻燃膜层，其沉积在位于右侧所述第二多孔膜上的基膜层上，第二阻燃膜层为含有掺杂纳米三氧化二锑的氯化锑颗粒，且厚度为0.02～0.08μm。本发明阻燃构件具有良好的阻燃和冲击性能，避免锂电池自燃或者爆炸。

权利要求

1.一种基于锑纳米材料的锂电池用阻燃构件，其特征在于，包括：多孔膜层，其为凹型结构，所述多孔膜层包括第一多孔膜层和第二多孔膜层，所述第一多孔膜层与所述第二多孔膜层构成空腔结构，所述空腔结构中的空隙厚度为0.1 0.25µm，~空隙内不完全填充满导热介质，其中，导热介质为导热石墨，其中，导热石墨的纳米颗粒平均粒径为75 105nm；

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基膜层，其附着在所述第二多孔膜层上，所述基膜层为苯乙烯-丙烯腈共聚物树脂膜，所述基膜层的厚度为0.25 0.3µm；

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第一阻燃膜层，其沉积在所述基膜层上，且所述第一阻燃膜层位于左侧所述第二多孔膜层上的基膜层上，所述第一阻燃膜层包含含有掺杂纳米银的纳米三氧化二锑颗粒，且所述第一阻燃膜层的厚度为0.06 0.1µm；

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第二阻燃膜层，其沉积在所述基膜层上，且所述第二阻燃膜层位于右侧所述第二多孔膜层上的基膜层上，所述第二阻燃膜层包含含有掺杂纳米三氧化二锑的氯化锑颗粒，且所述第二阻燃膜层的厚度为0.02 0.08µm；

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第三阻燃膜层，其包含纳米三氧化二锑颗粒，且所述第三阻燃膜层的厚度为0.03 0.07 ~µm，所述第三阻燃膜层沉积在所述第一阻燃膜层上。

2.如权利要求1所述的基于锑纳米材料的锂电池用阻燃构件，其特征在于，还包括第四阻燃膜层，其包含纳米三氧化二锑颗粒，且所述第四阻燃膜层的厚度为0.03 0.07 µm，所述~第四阻燃膜层沉积在所述第二阻燃膜层上。

3.如权利要求1所述的基于锑纳米材料的锂电池用阻燃构件，其特征在于，所述纳米三氧化二锑颗粒的平均粒径为55 85nm。

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说明书

基于锑纳米材料的锂电池用阻燃构件

技术领域

[0001] 本发明涉及阻燃膜技术领域。更具体地说，本发明涉及一种具有良好阻燃性能的基于锑纳米材料的锂电池用阻燃构件。

背景技术

[0002] 社会已经从原来的蒸汽时代，电气时代慢慢的转变成了信息化时代。由于技术和产品功能的需要，电子技术应用领域的日益扩大，电子产品的种类以及功能也日益增加，但是，在追逐商业利益的时候，电子产品的可靠性问题也愈来愈多，如造成人身心不愉快感觉的音响、图像型号，机器错误工作的型号噪音问题，更重要的是，电子产品中广泛使用的锂电池出现直接影响消费者生命和财产安全的自燃和爆炸问题也逐渐增多。

发明内容

[0003] 本发明的一个目的是解决至少上述问题或缺陷，并提供至少一个后面将说明的优点。

[0004] 本发明还有一个目的是提供一种具有良好阻燃性能以及冲击性的基于锑纳米材料的锂电池用阻燃构件，其能对电子产品中广泛使用的锂电池进行保护，避免了电子产品中锂电池在使用过程中自燃或者爆炸的问题。

[0005] 本发明还有一个目的是提供一种具有更好的导热性能的基于锑纳米材料的锂电池用阻燃构件，由于多孔膜层具有凹型结构的空腔结构，其包括第一多孔膜层和第二多孔膜层，所述第一多孔膜层与所述第二多孔膜层构成空腔结构，所述空腔结构中的空隙厚度为0.1～0.25μm，空隙内填充有导热介质，可将电子产品中锂电池使用过程中产生的热量扩散出去，避免锂电池使用或者充电过程中发热引起电池损伤或者自燃爆炸等问题，提高了使用安全性以及电子产品的寿命。

[0006] 为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，本发明提供了一种基于锑纳米材料的锂电池用阻燃构件，包括：

[0007] 多孔膜层，其为凹型结构，所述多孔膜层包括第一多孔膜层和第二多孔膜层，所述第一多孔膜层与所述第二多孔膜层构成空腔结构，所述空腔结构中的空隙厚度为0.1～0.25μm，空隙内填充有导热介质；

[0008] 基膜层，其附着在所述第二多孔膜层上；

[0009] 第一阻燃膜层，其沉积在所述基膜层上，且所述第一阻燃膜层位于左侧所述第二多孔膜层上的基膜层上，所述第一阻燃膜层为含有掺杂纳米银的纳米三氧化二锑颗粒，且所述第一阻燃膜层的厚度为0.06～0.1μm；

[0010] 第二阻燃膜层，其沉积在所述基膜层上，且所述第二阻燃膜层位于右侧所述第二多孔膜层上的基膜层上，所述第二阻燃膜层为含有掺杂纳米三氧化二锑的氯化锑颗粒，且所述第二阻燃膜层的厚度为0.02～0.08μm。

[0011] 优选的是，其中，所述基膜层为苯乙烯-丙烯腈共聚物树脂膜，所述基膜层的厚度为0.25～0.3μm。

[0012] 优选的是，其中，还包括第三阻燃膜层，其为纳米三氧化二锑颗粒，且所述第三阻燃膜层的厚度为0.03～0.07μm，所述第三阻燃膜层沉积在所述第二阻燃膜层上。

[0013] 优选的是，其中，还包括第四阻燃膜层，其为纳米三氧化二锑颗粒，且所述第四阻燃膜层的厚度为0.03～0.07μm，所述第四阻燃膜层沉积在所述第二阻燃膜层上。

[0014] 优选的是，其中，所述纳米三氧化二锑颗粒的平均粒径为55～85nm。

[0015] 优选的是，其中，导热介质为导热纳米级硅脂和/或导热石墨，其中纳米级硅脂和/或导热石墨的纳米颗粒平均粒径为75～105nm。

[0016] 本发明进一步通过制备基于锑纳米材料的锂电池用阻燃构件的方法来实现，所述方法包括如下步骤：

[0017] 步骤一、将含有掺杂纳米银的纳米三氧化二锑颗粒与粘合剂按质量比为100﹕1～230﹕1混合均匀后沉积在基膜层上形成第一阻燃膜层；

[0018] 步骤二、将掺杂纳米三氧化二锑的氯化锑颗粒与粘合剂按质量比为50﹕1～150﹕1混合均匀后沉积在基膜层上形成第二阻燃膜层；

[0019] 步骤三、将上述形成的复合膜包覆在第二多孔膜层上形成基于锑纳米材料的锂电池用阻燃构件。

[0020] 优选的是，其中，所述步骤二与步骤三之间还包括步骤：将纳米三氧化二锑颗粒与粘合剂按质量比为200﹕1～250﹕1混合均匀后沉积在第一阻燃膜层上形成第三阻燃膜层。

[0021] 优选的是，其中，所述步骤二与步骤三之间还包括步骤：将纳米三氧化二锑颗粒与粘合剂按质量比为200﹕1～250﹕1混合均匀后沉积在第二阻燃膜层上形成第四阻燃膜层。

[0022] 优选的是，其中，所述粘合剂为聚氨酯。

[0023] 本发明至少包括以下有益效果：

[0024] 1、本发明提供的基于锑纳米材料的锂电池用阻燃构件，通过设置多层阻燃膜层结构，对电子产品广泛使用的锂电池进行保护，提高了锂电池的阻燃性能，避免了电子产品中锂电池在使用过程中发生自燃或者爆炸问题；

[0025] 2、本发明提供的基于锑纳米材料的锂电池用阻燃构件，由于通过设置纳米结构的阻燃膜层，不仅提高阻燃的性能，结构层微型化，广泛使用在迷你型电子产品的锂电池保护中，且不需要对电子产品的进行结构改造；

[0026] 3、本发明提供的基于锑纳米材料的锂电池用阻燃构件，由于使用两层多孔膜层，采用凹型空腔结构，空隙中填充导热介质，将锂电池放置在凹型槽中，通过导热介质将锂电池使用过程或者充电过程中产生的热量扩散出去，降低锂电池本身的温度，延长锂电池的使用寿命；

[0027] 4、本发明提供的基于锑纳米材料的锂电池用阻燃构件，由于使用两层多孔膜层，采用双层空腔结构，空隙中填充导热介质，也同时提高了电子产品的弹性，抗冲击性能增强；

[0028] 5、本发明提供的基于锑纳米材料的锂电池用阻燃构件，由于导热介质为导热平均粒径为75～105nm的纳米级硅脂和/或导热石墨，可提高阻燃膜的导热性能；

[0029] 6、本发明基于锑纳米材料的锂电池用阻燃构件的制备方法通过控制纳米颗粒与粘合剂的比例，使得制得的阻燃膜层不仅保证阻燃性能好，同时不会致密性高而影响导热。

附图说明

[0030] 图1为本发明的一个实施例中基于锑纳米材料的锂电池用阻燃构件的横截面的结构示意图；

[0031] 图2为本发明的一个实施例中基于锑纳米材料的锂电池用阻燃构件的多孔膜层的结构示意图。

具体实施方式

[0032] 下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

[0033] 图1与图2示出了本发明提供的基于锑纳米材料的锂电池用阻燃构件，具体包括：

[0034] 多孔膜层1，其为凹型结构，所述多孔膜层1包括第一多孔膜层100和第二多孔膜层110，所述第一多孔膜层100与所述第二多孔膜层110构成空腔结构，所述空腔结构中的空隙
120厚度为0.1～0.25μm，空隙120内填充有导热介质；

[0035] 基膜层2，其附着在所述第二多孔膜层上，其中，基膜层2的结构与所述多孔膜层1匹配，同样也是凹型结构；

[0036] 第一阻燃膜层3，其沉积在所述基膜层1上，且所述第一阻燃膜层3位于左侧所述第二多孔膜层110上的基膜层上，所述第一阻燃膜层3为含有掺杂纳米银的纳米三氧化二锑颗粒，且所述第一阻燃膜层3的厚度为0.06～0.1μm；

[0037] 第二阻燃膜层4，其沉积在所述基膜层2上，且所述第二阻燃膜层4位于右侧所述第二多孔膜层110上的基膜层2上，所述第二阻燃膜层4为含有掺杂纳米三氧化二锑的氯化锑颗粒，且所述第二阻燃膜层4的厚度为0.02～0.08μm。

[0038] 其中，通过将凹型阻燃膜包覆在电子产品中的锂电池外，可有效阻燃，避免了电子产品中锂电池自燃或者爆炸给使用者造成巨大的生命和财产损失的问题；同时，通过采用纳米级的阻燃膜，结构微型化，不影响电子产品本身的结构造型，同时提高了阻燃性能；采用多孔膜设置在阻燃膜的最内层，通过双层空腔结构中的空隙设置的导热介质，可有效扩散电子产品中锂电池产生的热量。降低电子产品锂电池的温度。同样降低了锂电池自燃或者爆炸的概率。同时，通过间隙不完全填充满导热介质，使得阻燃膜具有一定的弹性，提高了阻燃膜的抗冲击性能。进而提高了锂电池的抗冲击性、抗压性及抗摔性。

[0039] 在其中一种实施例中，所述基膜层为苯乙烯-丙烯腈共聚物树脂膜，所述基膜层的厚度为0.25～0.3μm。选择具有阻燃功能的苯乙烯-丙烯腈共聚物树脂膜作为基膜层，不仅提高阻燃膜的阻燃性能，而且有利于纳米阻燃膜层沉积附着。

[0040] 在其中的一个实施例中，还包括第三阻燃膜层5，其为纳米三氧化二锑颗粒，且所述第三阻燃膜层5的厚度为0.03～0.07μm，所述第三阻燃膜层5沉积在所述第二阻燃膜层上。通过增加阻燃膜层的数量，提高阻燃膜的阻燃性能。

[0041] 增加第三阻燃膜层，使得适合放热量不同的锂电池，同时对自燃或者爆炸危险系数比较大的锂电池选择增加多层阻燃膜，降低自燃爆炸率，适用性广，可根据不同的锂电池选择增加第三阻燃膜层。可广泛应用于不同装置中的锂电池。

[0042] 在其中的一个实施例中，还包括第四阻燃膜层6，其为纳米三氧化二锑颗粒，且所述第四阻燃膜层6的厚度为0.03～0.07μm，所述第四阻燃膜层6沉积在所述第二阻燃膜层上。通过锂电池两边设置相同层数的阻燃膜层，对锂电池进行很好的保护，避免锂电池自燃或者爆炸。

[0043] 在另一种实施例中，所述纳米三氧化二锑颗粒的平均粒径为55～85nm。选择纳米颗粒小的阻燃成分制成阻燃膜，阻燃性能提高，结构层微型化，可应用于不同型号迷你微小化的电子产品，不会影响电子产品的构造结构。

[0044] 在另一种实施例中，导热介质为导热纳米级硅脂和/或导热石墨，其中纳米级硅脂和/或导热石墨的纳米颗粒平均粒径为75～105nm。采用纳米级的导热介质，提高导热率，增加阻燃膜的弹性，抗冲击性能增强。

[0045] 制备所述的基于锑纳米材料的锂电池用阻燃构件的方法，其特征在于，包括如下步骤：

[0046] 步骤一、将含有掺杂纳米银的纳米三氧化二锑颗粒与粘合剂按质量比为100﹕1～230﹕1混合均匀后沉积在基膜层上形成第一阻燃膜层；

[0047] 步骤二、将掺杂纳米三氧化二锑的氯化锑颗粒与粘合剂按质量比为50﹕1～150﹕1混合均匀后沉积在基膜层上形成第二阻燃膜层；

[0048] 步骤三、将上述形成的复合膜包覆在第二多孔膜层上形成基于锑纳米材料的锂电池用阻燃构件。

[0049] 在另一种实施例中，所述步骤二与步骤三之间还包括步骤：将纳米三氧化二锑颗粒与粘合剂按质量比为200﹕1～250﹕1混合均匀后沉积在第一阻燃膜层上形成第三阻燃膜层。

[0050] 在另一种实施例中，所述步骤二与步骤三之间还包括步骤：将纳米三氧化二锑颗粒与粘合剂按质量比为200﹕1～250﹕1混合均匀后沉积在第二阻燃膜层上形成第四阻燃膜层。

[0051] 在另一种实施例中，所述粘合剂为聚氨酯。

[0052] 选择聚氨酯作为粘合剂，由于其具有弹性高的优点，提高阻燃膜的弹性，增强其可塑性，但是其也具有一定的保温性能，为了使得电子产品产生的热量通过阻燃膜扩散出去，需要严格控制粘合剂的加入量。经实验表明，当聚氨酯粘合剂加入量高于250﹕1时，其大大增加了阻燃膜的保温性能，虽然起到阻燃作用，但是使得电子产品运行产生的热量不能很好地扩散出去，但是当聚氨酯粘合剂加入量低于50﹕1时，阻燃膜的纳米颗粒不能很好地粘合到一起，严重影响阻燃膜的阻燃性能。

[0053] 如上所述，根据本发明，通过双层空腔结构的多孔膜层包覆在锂电池的外围，阻燃构件结构与锂电池构造一致，在多孔膜的外部依次沉积基膜层、第一阻燃膜层、第二阻燃膜层，甚至第三阻燃膜层与第四阻燃膜层，提高了阻燃膜的阻燃性能，根据锂电池容量大小不同添加第三阻燃膜层和第四阻燃膜层，可广泛应用于电子产品的不同型号的锂电池中，避免电子产品的锂电池温度过高或者故障引起的自燃或者爆炸问题，同时通过在双层空腔结构的空隙中填充纳米级导热颗粒，提高了阻燃膜的导热性能，同时使得阻燃膜具有一定的弹性，抗冲击性能增强。

[0054] 尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。