一种储能系统用电缆

摘要

本发明公开了一种储能系统用电缆，包括中心导体、XLPO绝缘层和护套层；XLPO绝缘层包覆在中心导体的外侧，其外周紧密包覆有所述护套层；护套层是由无卤交联阻燃护套料制备而成的，其包括按质量分数计的如下组分：第一基体树脂40～80份、第二基体树脂20～30份、阻燃改性剂30～110份、助交联剂3～6份、防老化剂0.5～2份、抗氧剂0.1～1份和润滑剂0.1～1份；其中，所述第一基体树脂是由第一EVA树脂、聚醚型聚氨酯弹性体和相容剂组成，所述第二基体树脂由第二EVA树脂和SEBS弹性体组成；所述第一EVA树脂中VA含量为15％～25％，所述第二EVA树脂中VA含量为45％～55％。本发明公开了一种储能系统用电缆，具有柔韧性高、弹性好、阻燃性好的优点，且在‑40℃‑125℃的工作温度下使用寿命长。

权利要求

1.一种储能系统用电缆，其特征在于，包括中心导体、XLPO绝缘层和护套层；所述中心导体为通过交叉正规绞合所形成的退火裸铜或镀锡绞合导体；所述XLPO绝缘层包覆在中心导体的外侧，其外周紧密包覆有所述护套层；

所述护套层是由无卤交联阻燃护套料制备而成的，所述无卤交联阻燃护套料包括按质量分数计的如下组分：第一基体树脂40 80份、第二基体树脂20 30份、阻燃改性剂30 110~ ~ ~

份、助交联剂3 6份、防老化剂0.5 2份、抗氧剂0.1 1份、润滑剂0.1 1份和无机填充剂2 5~ ~ ~ ~ ~

份；

其中，所述第一基体树脂是由第一EVA树脂、聚醚型聚氨酯弹性体和相容剂组成，所述第二基体树脂由第二EVA树脂和SEBS弹性体组成；所述第一EVA树脂中VA含量为15% 25%，所~

述第二EVA树脂中VA含量为45% 55%；

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所述第一基体树脂中，第一EVA树脂、聚醚型聚氨酯弹性体与相容剂的质量比为（2 6）：~

1：（0.2 0.5）；所述第二基体树脂中，第二EVA树脂与SEBS弹性体的质量比为1：（0.5 1）；

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所述相容剂为PE‑g‑MAH或者乙烯‑丙烯酸酯‑马来酸酐共聚物, 所述相容剂的接枝率为0.5 1.5％，其在190℃×2.16kg条件下的熔融指数为0.5 2g/10min；

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所述阻燃改性剂是由氢氧化物阻燃剂、多聚磷酸酯类阻燃剂和八钼酸铵组成的，三者的质量比为（5 8）：（2.5 5）：1；

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所述无机填充剂为蒙脱土或陶土；或所述无机填充剂由蒙脱土和陶土组成，两者的质量比为1：1 2。

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2.根据权利要求1所述的一种储能系统用电缆，其特征在于，所述中心导体的表面涂覆有聚醚酰亚胺保护层，所述聚醚酰亚胺保护层的厚度为10 50μm。

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3.根据权利要求1所述的一种储能系统用电缆，其特征在于，所述阻燃改性剂是由氢氧化镁、季戊四醇多聚磷酸铵、八钼酸铵按5:3:1的质量比复配得到的。

4.根据权利要求1所述的一种储能系统用电缆，其特征在于，所述抗氧剂选自抗氧剂

1010、抗氧剂2246、抗氧剂1035、抗氧剂1024和抗氧剂264中的一种或多种，所述防老化剂为防老剂4010NA或防老剂RD。

5.根据权利要求1所述的一种储能系统用电缆，其特征在于，所述润滑剂选自硬脂酸钙、硬脂酸锌、聚乙烯蜡、四[β‑（3，5‑二叔丁基‑4‑羟基苯基）丙酸]季戊四醇酯中的一种或多种，所述助交联剂选自三烯丙基异三聚氰酸酯、三烯丙基氰脲酸酯、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯中的一种或多种。

6.根据权利要求1所述的一种储能系统用电缆，其特征在于，所述蒙脱土为经硅烷或钛酸酯处理过的纳米蒙脱土，所述陶土的粒度为0.5 10μm。

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说明书

一种储能系统用电缆

技术领域

[0001] 本发明涉及电缆技术领域，具体涉及一种储能系统用电缆。

背景技术

[0002] 由于人们所需的能源都具有很强的时间性和空间性，为了合理利用能源并提高能量的利用率，需要使用一种装置，把一段时期内暂时不用的多余能量通过某种方式收集并
储存到储能系统(ESS)中，在使用高峰时再提取使用，或运往能量紧缺的地方再使用。随着
光伏、风电、核能等新能源的日趋成熟和规模化，储能发展是解决可再生清洁能源高渗透率
的关键所在。电力系统的“发电、输电、配电、用电”环节均可体现出储能的价值。

[0003] 储能电缆是储能系统中常用到储能电缆，一般是指电池储能系统中电池间、电池组间、电池组到汇流箱或变流器间的连接电缆。该电缆应用于额定电压为DC600V、DC1000V
及DC1500V直流系统，最高耐温等级为125℃。鉴于储能电缆的特殊使用环境，因此对电缆的
热寿命、耐高低温、耐酸碱、耐电池酸、耐盐雾、抗UV、低烟无卤以及燃烧性能等方面都有严
格要求。此电缆使用环境温度范围为‑40℃‑+90℃，可在室内、室外移动、室外三个使用场景
中应用。

[0004] 目前储能系统用电缆绝缘和护套材料主要包括：‑40℃‑90℃等级材料，如：PVC材料、TPE材料、交联弹性体(EPDM或CPE)和交联聚烯烃材料(XLPO)；‑40℃‑125℃等级材料，
如：交联聚烯烃材料(XLPO)、硅橡胶材料。

[0005] 储能系统电缆的布线方式对整体线缆的柔韧性有很高的要求，同时需要在柔软高弹性和阻燃之间寻求平衡。另外，因为储能设备长期处于工作状态，其对线缆材料的使用寿
命将是一个较大的挑战。因此，开发一种柔韧性高、弹性好、阻燃性好且使用寿命长的储能
电缆用料十分必要。

发明内容

[0006] 本发明要解决的技术问题是提供一种储能系统用电缆，该电缆具有柔韧性高、弹性好、阻燃性好的优点，且在‑40℃‑125℃的工作温度下使用寿命长。

[0007] 为了解决上述技术问题，本发明提供了如下的技术方案：

[0008] 本发明提供了一种储能系统用电缆，包括中心导体、XLPO绝缘层和护套层；所述中心导体为通过交叉正规绞合所形成的退火裸铜或镀锡绞合导体；所述XLPO绝缘层包覆在中
心导体的外侧，其外周紧密包覆有所述护套层；

[0009] 所述护套层是由无卤交联阻燃护套料制备而成的，所述无卤交联阻燃护套料包括按质量分数计的如下组分：第一基体树脂40～80份、第二基体树脂20～30份、阻燃改性剂30
～110份、助交联剂3～6份、防老化剂0.5～2份、抗氧剂0.1～1份和润滑剂0.1～1份；

[0010] 其中，所述第一基体树脂是由第一EVA树脂、聚醚型聚氨酯弹性体和相容剂组成，所述第二基体树脂由第二EVA树脂和SEBS弹性体组成；所述第一EVA树脂中VA含量为15％～
25％，所述第二EVA树脂中VA含量为45％～55％。

[0011] 进一步地，所述中心导体的表面涂覆有聚醚酰亚胺保护层，所述聚醚酰亚胺保护层的厚度为10～50μm。

[0012] 进一步地，所述第一基体树脂中，第一EVA树脂、聚醚型聚氨酯弹性体与相容剂的质量比为(2～6)：1：(0.2～0.5)；所述第二基体树脂中，第二EVA树脂与SEBS弹性体的质量
比为1：(0.5～1)。

[0013] 进一步地，所述相容剂为PE‑g‑MAH或者乙烯‑丙烯酸酯‑马来酸酐共聚物,所述相容剂的接枝率为0.5～1.5％，其在190℃×2.16kg条件下的熔融指数为0.5～2g/10min。

[0014] 进一步地，所述阻燃改性剂是由氢氧化物阻燃剂、多聚磷酸酯类阻燃剂和八钼酸铵组成的，三者的质量比为(5～8)：(2.5～5)：1。

[0015] 进一步地，所述阻燃改性剂是由氢氧化镁、季戊四醇多聚磷酸铵、八钼酸铵按5:3:1的质量比复配得到的。

[0016] 进一步地，所述抗氧剂选自抗氧剂1010、抗氧剂2246、抗氧剂1035、抗氧剂1024和抗氧剂264中的一种或多种，所述防老化剂为防老剂4010NA或防老剂RD。

[0017] 进一步地，所述润滑剂选自硬脂酸钙、硬脂酸锌、聚乙烯蜡、四[β‑(3，5‑二叔丁基‑4‑羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯中的一种或多种。所述助交联剂选自三烯丙基异三聚氰酸酯
(TAIC)、三烯丙基氰脲酸酯(TAC)、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯(TMPTMA)中的一种或多
种。

[0018] 进一步地，所述无卤交联阻燃护套料中还包含2～5份无机填充剂，所述无机填充剂由蒙脱土和陶土组成，两者的比例为1：1～2。其中，蒙脱土的加入能够提高护套料的阻燃
性能，而陶土的加入能够提升护套料的阻燃性和电气绝缘性能。

[0019] 进一步地，所述蒙脱土为经硅烷或钛酸酯处理过的纳米蒙脱土，所述陶土的粒度为0.5～10μm。

[0020] 本发明的无卤交联阻燃护套料的制备方法包括以下步骤：

[0021] (1)将第一EVA树脂与聚醚型聚氨酯弹性体在转速200‑500rpm的条件下混合均匀，得到第一基体树脂；将第二EVA树脂与SEBS弹性体在转速200‑500rpm的条件下混合均匀，得
到第二基体树脂；

[0022] (2)将阻燃改性剂和无机填充剂在转速200‑500rpm的条件下混合均匀，然后依次加入相容剂、助交联剂、抗氧剂、润滑剂和防老化剂，再次搅拌5‑10min，在150‑250℃下挤
出、造粒，冷却，得到无卤交联阻燃护套料。

[0023] 上述电缆料后续制备成线缆后，采用辐照的方式进行交联。

[0024] 与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

[0025] 1.本发明的储能系统用电缆，在中心导体的表面涂覆厚度为10～50μm的聚酰亚胺涂层，聚醚酰亚胺具有优异的绝缘性和和阻燃性，除了作为导体的绝缘保护材料以外，更主
要的还是作为耐高温保护材料，对于中心导体起到了很好的保护作用。

[0026] 2.本发明的储能系统用电缆，采用低VA含量的第一EVA树脂与高VA含量的第二EVA树脂复配作为基体树脂，其中高VA含量的第二EVA树脂具有良好的耐寒性能、耐油性能、柔
韧性和抗冲击性，同时极性很好，从而提高了与填料的相容性以及阻燃性能；而低VA含量的
第一EVA树脂具有良好的流动性，提高了电缆料的加工性能。另外，通过辐照交联，进一步提
高了EVA树脂材料的使用温度和机械强度。

[0027] 3.EVA树脂在低温下使用时存在变硬、不耐穿刺的缺陷，本发明通过引入SEBS弹性体对EVA进行了改性。SEBS弹性体具有很好的柔韧性，耐热性以及良好的相容性和共混性，
与EVA共混后，可提高EVA的柔软性，提升其断裂延伸性能；通过交联，还能有效提升EVA/
SEBS弹性体共混体系的拉伸强度和撕裂强度。

[0028] 4.本发明在电缆料配方中还引入了聚醚型聚氨酯弹性体，其具有良好的低温柔顺性，能够改善EVA的低温韧性；并且聚醚型聚氨酯弹性体的粘度较低，能够改善树脂材料的
加工性能；另外，聚醚型聚氨酯弹性体具有良好的耐水解性能，可长期使用，有利于提升电
缆的使用寿命。

[0029] 5.本发明的储能系统用电缆，具有良好的低温柔韧性，在‑40℃下处理240h后卷绕不开裂，在158℃下处理240h后，拉伸强度保留和断裂伸长率保留率均在94％以上。

附图说明

[0030] 图1为本发明的储能系统用电缆的截面结构示意图；

[0031] 其中：1、中心导体；2、聚醚酰亚胺保护层；3、XLPO绝缘层；4、护套层。

具体实施方式

[0032] 下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。

[0033] 除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具
体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相
关的所列项目的任意的和所有的组合。

[0034] 下述实施例中所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法，所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。

[0035] 实施例1

[0036] 本实施例提供了一种储能系统用电缆，包括中心导体1、XLPO绝缘层3和护套层4；所述中心导体1通过交叉正规绞合所形成的退火裸铜绞合导体，所述中心导体1的表面涂覆
有厚度为10～50μm厚的聚醚酰亚胺保护层2；所述XLPO绝缘层3包覆在中心导体1的外侧，其
外周紧密包覆有所述护套层4。

[0037] 所述护套层是由无卤交联阻燃护套料制备而成的，所述无卤交联阻燃护套料包括按质量分数计的如下组分：第一EVA树脂45份、聚醚型聚氨酯弹性体10份、PE‑g‑MAH 5份、第
二EVA树脂15份、SEBS弹性体15份、阻燃改性剂36份、TAIC 3份、防老化剂4010NA 1份、抗氧
剂1010 0.2份、硬脂酸钙0.2份、纳米蒙脱土1份。其中，所述第一EVA树脂中VA含量为20％，
所述第二EVA树脂中VA含量为50％。所述阻燃改性剂是由氢氧化镁、季戊四醇多聚磷酸铵、
八钼酸铵按5:3:1的质量比复配得到的。

[0038] 所述无卤交联阻燃护套料的制备方法包括以下步骤：

[0039] (1)将第一EVA树脂与聚醚型聚氨酯弹性体加入高速混合机中，设置转速为500rpm，搅拌至混合均匀，得到第一基体树脂；将第二EVA树脂与SEBS弹性体加入高速混合
机中，设置转速为500rpm，搅拌至混合均匀，得到第二基体树脂。

[0040] (2)将阻燃改性剂和无机填充剂加入高速混合机中，设置转速为500rpm，搅拌至混合均匀；然后依次加入相容剂、主交联剂、抗氧剂、润滑剂和防老化剂，再次搅拌5‑10min，在
180‑200℃下挤出、造粒，冷却，得到无卤交联阻燃护套料。

[0041] 实施例2‑5，对比例1‑3

[0042] 实施例2‑5，对比例1‑3的无卤交联阻燃护套料的配方如表1所示。

[0043] 表1实施例及对比例的无卤交联阻燃护套料的配方

[0044]

[0045]

[0046] 需要指出的是，上述第一EVA树脂中VA含量为20％，所述第二EVA树脂中VA含量为50％，相容剂的的接枝率为1.0％，其在190℃×2.16kg条件下的熔融指数为0.5～0.6g/
10min。纳米蒙脱土为经钛酸酯处理过的纳米蒙脱土，陶土的粒径为0.5～10μm。

[0047] 按照与实施例中同样的方法，将配方中的各组分制备成无卤交联阻燃护套料。

[0048] 性能检测

[0049] 参考标准CQC 1143&PPP 58049A《电力储能系统用电池连接电缆》，对实施例和对比例的无卤交联阻燃护套料进行性能测试，所得结果如表2所示。

[0050] 表2实施例和对比例的无卤交联阻燃护套料的性能测试结果

[0051]

[0052]

[0053] 从上表的结果可以看出，与对比例相比，本发明的无卤交联阻燃护套料在多个指标上优于对比例，特别是经过158℃×240h处理后，其拉伸强度保留率和断裂伸长率保留率
显著地优于对比例。

[0054] 综上，本发明的储能系统用电缆，具有柔韧性高、弹性好、阻燃性好的优点，可在‑40℃‑125℃的工作温度下长期使用，且使用寿命长。

[0055] 以上所述实施例仅是为充分说明本发明而所举的较佳的实施例，本发明的保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在本发明基础上所作的等同替代或变换，均在本发明
的保护范围之内。本发明的保护范围以权利要求书为准。