发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种电力储能系统用低烟无卤阻燃电池连接电缆，该电缆具有柔韧性高、弹性好、阻燃性好的优点，且能在-40℃-125℃的环境下长期使用，且使用寿命长。

为了解决上述技术问题，本发明提供了如下的技术方案：

本发明提供了一种电力储能系统用低烟无卤阻燃电池连接电缆，包括缆芯，所述缆芯外侧依次绕包有绝缘层、阻水层和阻燃层，所述阻燃层外侧设置有护套层；

所述缆芯为铜芯或镀锡铜芯，所述绝缘层为硅橡胶绝缘层或交联聚乙烯绝缘层，所述阻水层为聚酯纤维阻水带，所述阻燃层为无卤玻璃纤维带或耐火云母带；

所述外护套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重量份计的如下组分：第一基体树脂50～80份、第二基体树脂10～30份、相容剂5～15份、阻燃剂20～50份、协效阻燃剂5～10份、表面改性剂0.5～1份、助交联剂4～8份、抗氧剂0.2～1份和润滑剂0.2～1份；

其中，所述第一基体树脂选自EVA、PE、POE中的一种或多种；所述第二基体树脂由所述聚醚型聚氨酯弹性体和聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)组成，其质量比为1～2:1～2。

进一步地，所述缆芯的表面涂覆有厚度为10～50μm的保护层，所述保护层为聚醚酰亚胺保护层或聚醚醚酮保护层。聚醚酰亚胺和聚醚醚酮具有优异的耐高温性和阻燃性，能够很好地保护缆芯；同时还具有优良的电绝缘性，与绝缘层配合能够提高缆芯的绝缘性能。

进一步地，所述绝缘层的厚度为1～3mm，所述阻水层的厚度为50～200μm，所述阻燃层的厚度为100～300μm。

进一步地，所述相容剂为马来酸酐接枝苯乙烯共聚物，该相容剂能够提升PBT与第一基体树脂的相容性。

进一步地，所述阻燃剂是由无机氢氧化物阻燃剂和多聚磷酸酯类阻燃剂组成的，二者的质量比为2～5:1。其中，所述无机氢氧化物阻燃剂包括但不限于氢氧化铝、氢氧化镁，所述多聚磷酸酯类阻燃剂包括但不限于多聚磷酸铵、季戊四醇多聚磷酸铵。本发明将无机阻燃剂与有机阻燃剂复配使用，充分结合了无机阻燃剂和有机阻燃剂的优点，能够达到更好的阻燃效果。

进一步地，所述阻燃协效剂选自聚硅氧烷、纳米层状硅酸盐、纤维状硅灰石中的一种或多种。其中，所述聚硅氧烷包括侧链为烷基、取代烷基、苯基的有机聚硅氧烷，例如聚二甲基硅氧烷、所述纳米层状硅酸盐包括但不限于纳米蒙脱石、纳米高岭土。聚硅氧烷具有的低表面能使其在燃烧时易从聚合物内部迁移到表面，并迅速聚集成炭，隔绝了氧气，提高了阻燃效果。而纳米层状硅酸盐、纤维状硅灰石也能够促进形成稳定的炭层，提高阻燃效果。其次，通过阻燃协效剂的使用能够显著地减少主阻燃剂的用量，从而降低了主阻燃剂的大量使用对于电缆的柔韧性及力学性能的影响。另外，片层状的硅酸盐和纤维状的硅灰石还能够作为树脂基体的增韧剂，提高电缆的力学性能和耐老化性能。

进一步地，所述表面改性剂选自乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三(β-甲氧基乙氧基)硅烷和线型聚二甲基硅氧烷中的一种或几种。

进一步地，所述抗氧剂为受阻胺类抗氧剂与选自氧化锌、二氧化钛、气相法白炭黑中的任意一种复配形成的复配抗氧剂。这种复配的抗氧剂相比单一的抗氧剂的抗氧化效果更好，特别是气相法白炭黑，其加入树脂基体后，还能够提高材料的强度和韧性。

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。

进一步地，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。

本发明的无卤交联阻燃护套料的制备方法包括以下步骤：

在60℃～90℃的条件下，将阻燃剂、协效阻燃剂与表面改性剂加入到混合机中，于200～500rpm的转速下混合10～30min；

在90℃～120℃的条件下，向上述混合机中分别加入第一基体树脂、第二基体树脂、相容剂、助交联剂、抗氧剂和润滑剂，在500～1000rpm的转速下混合30～60min，得到混合料；

将上述混合料从混合机中排出，并加入到双螺杆挤出机中，在220-260℃的条件下挤出、造粒，冷却，得到无卤交联阻燃护套料。

本发明中，将原料进行分布混合，能够提高表面改性剂对阻燃剂和协效阻燃剂的改性效果，有利于改善阻燃剂和协效阻燃剂与树脂基料的相容性；另外，本发明将树脂原料在较高的温度下以高转速进行混合，树脂料表面呈现微熔状态并处于高表面能状态，从而能够与填料之间发生键合反应，实现更好的混合和改性效果。

上述护套料后续制备成线缆后，采用辐照的方式进行交联。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

1.为了提高电缆料的柔韧性和耐高低温性能，本发明通过选择EVA、PE、POE中的至少一种与聚醚型聚氨酯弹性体和聚对苯二甲酸丁二醇酯以特定的比例进行复配，再加入一定比例的阻燃剂、协效阻燃剂、表面改性剂、助交联剂、抗氧剂和润滑剂进行复合改性，得到的无卤交联阻燃护套料具有优异的综合性能，其拉伸强度超过了23MPa，断裂伸长率超过了380％，邵氏硬度低于75，氧指数超过33，由该无卤交联阻燃护套料制备的成品电缆在-40℃×240h后卷绕测试不开裂，在158℃下处理240h后，拉伸强度保留和断裂伸长率保留率均在96％以上。这种电缆能在-40℃-125℃的环境下长期使用，且使用寿命长，能够满足电力储能系统对于电缆的种种需求。

2.本发明的电力储能系统用低烟无卤阻燃电池连接电缆，在缆芯的表面涂覆厚度为10～50μm的聚醚酰亚胺涂层或聚醚醚酮涂层，聚醚酰亚胺和聚醚醚酮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，对于缆芯起到了很好的保护作用。

3.本发明在护套料配方中引入了聚对苯二甲酸丁二醇酯，其具有优异的耐热性，长期使用温度能够达到150℃，能够显著提高基体树脂的耐高温性能；并且聚对苯二甲酸丁二醇酯还具有良好的韧性以及很好的成炭性，有利于提高基体树脂的柔韧性和阻燃能力。

4.本发明在护套料配方中还引入了聚醚型聚氨酯弹性体，聚醚型聚氨酯弹性体具有良好的低温柔顺性，能够改善EVA、PE或POE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。通过控制聚醚型聚氨酯弹性体与聚对苯二甲酸丁二醇酯的质量比为1～2:1～2，能够平衡护套料的耐高温和耐低温性能，使其同时具备良好的耐高温和耐低温性能。

5.本发明的电力储能系统用低烟无卤阻燃电池连接电缆，通过在护套层内部设置由无卤玻璃纤维带或耐火云母带制成的阻燃层，从而降低了对护套层的阻燃要求，因此可降低护套料中阻燃剂的添加量，也就避免了阻燃填充料的大量加入对于护套材料柔韧性的影响。