CN108039442A - 一种隔热阻燃材料及其制备方法与应用 - Google Patents

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Abstract

本发明属于隔热阻燃材料技术领域，具体涉及一种拥有动力电池系统的隔热阻燃材料，并进一步公开其制备方法与应用。本发明所述的隔热阻燃材料，以阻燃纤维材料为基材，并通过与气凝胶隔热材料相复合制得，所制得材料具有耐高温、阻燃、及超低导热率等优势，是性能极好的隔热阻燃材料，可广泛应用于动力电池系统的热解决方案，具有较好的保温、阻燃、缓冲等作用。

Description

一种隔热阻燃材料及其制备方法与应用
技术领域
本发明属于隔热阻燃材料技术领域，具体涉及一种用于动力电池系统的隔热阻燃材料，并进一步公开其制备方法与应用。
背景技术
近年来全球范围内大力提倡绿色能源，新能源汽车的发展受到各国政府大力支持，动力电池的发展也异常火爆。动力电池是指为交通运输工具提供动力的电池，一般是相对于为便携式电子设备提供能量的小型电池而言。根据电池反应原理的不同可分为铅酸动力电池、镍氢动力电池、锂离子动力电池等等。
动力电池系统具有高能量(EV)、高功率(HEV)、高能量密度、高倍率部分荷电状态下(HRPSOC)的循环使用(HEV)、工作温度范围宽(30-65℃)、使用寿命长(5-10年)、以及安全可靠的优势。
动力电池系统主要应用于：汽车和摩托车行业，为发动机的起动点火和车载电子设备的使用提供电能；工业电力系统，用于输变电站并为动力机组提供合闸电流，为公共设施提供备用电源以及通讯用电源；以及电动汽车和电动自行车行业，用以取代汽油和柴油，作为电动汽车或电动自行车的行驶动力电源。
当前常用的动力电池系统是由众多电池成组而成，但由于目前电池的技术局限，动力电池的使用受温度影响因素造成性能下降的因素较为明显，如：低温情况下电池充放电容量发挥大大降低；高温加速电解液挥发、极片的老化而减少了电池的使用寿命；在过量充电、内部短路等失效状态下，电池的温度会升高并发生热失控。由于众多电池是紧邻排列组成，热量极易扩散，从而引起其他电池发生热失控，这样的连锁反应将极大的增大电池系统的失效风险。因此，如何选择动力电池的热管理方式以提高电池的性能是动力电池的关键问题。
目前电池的热管理方式根据应用领域的不同，选择方式也各有不同，现有动力电池组多通过在电池间设置间隔热防护组件，以有效阻隔热失控电池的热扩散影响。但是，单纯的隔热作用并不能完全解决电池组的热量管理问题，对于隔热组件的阻燃性能也提出了新的要求。
发明内容
为此，本发明所要解决的技术问题在于提供一种隔热阻燃材料，并进一步公开其制备方法与用途。
为解决上述技术问题，本发明所述的一种隔热阻燃材料，所述材料以阻燃纤维为基材，并通过与气凝胶隔热材料相复合制得。
优选的，所述气凝胶选自硅系、碳系、硫系、金属氧化物系以及金属系气凝胶中的至少一种。
优选的，所述阻燃纤维包括耐高温毛毡。
更优的，所述耐高温毛毡包括玻纤毛毡、预氧丝毛毡或碳纤维毛毡。
本发明还公开了一种制备所述的隔热阻燃材料的方法，包括如下步骤：取所述气凝胶隔热材料溶于水或水性胶液中混匀，并将所述阻燃纤维浸入于上述混合液中，放置5-10分钟，并烘干，即得。
所述阻燃纤维与所述气凝胶隔热材料的用量比为100：1-1：1。
所述的制备所述的隔热阻燃材料的方法，所述水性胶液选自丙烯酸胶、聚氨酯胶、乙烯基醋酸乙烯酯胶、聚酯胶中的一种。
所述气凝胶隔热材料溶于所述水或水性胶液制得质量浓度为1-30wt％的胶液。
本发明还公开了所述的隔热阻燃材料用于制备动力电池系统用隔热阻燃缓冲组件的用途，所述隔热阻燃缓冲组件包括隔热阻燃缓冲垫，隔热阻燃缓冲条，隔热阻燃缓冲块。
本发明还公开了一种动力电池系统用隔热阻燃缓冲组件，由所述的隔热阻燃材料制得。
所述的动力电池系统用隔热阻燃缓冲组件，包括隔热阻燃缓冲垫，隔热阻燃缓冲条，隔热阻燃缓冲块。
本发明所述的隔热阻燃材料，以阻燃纤维材料为基材，并通过与气凝胶隔热材料经浸渍复合制得，所制得材料具有耐高温、阻燃、及超低导热率等优势，是性能极好的隔热阻燃材料，可广泛应用于动力电池系统的热解决方案，具有较好的保温、阻燃、缓冲等作用。
具体实施方式
实施例1隔热阻燃垫
本实施例所述隔热阻燃垫，是以玻纤毛毡为基材，并通过水与粉末状硅气凝胶隔热材料(二氧化硅)相复合制得。
本实施例所述隔热阻燃垫的制备方法包括如下步骤：先将气凝胶(10g)溶于水中制成均匀的质量浓度1wt％的混合液，然后将玻纤毛毡(1000g)完全浸入于上述混合液中，放置5-10分钟，最后放置于烘箱烘干水分。
经检测，制得的隔热阻燃垫导热率为0.1(m·K)，阻燃等级为UL94V-0。
实施例2隔热阻燃垫
本实施例所述隔热阻燃垫，是以预氧丝毛毡为基材，并通过丙烯酸胶与粉末状硅气凝胶隔热材料(二氧化硅)相复合制得。
本实施例所述隔热阻燃垫的制备方法包括如下步骤：
先将气凝胶(100g)溶于丙烯酸胶液中制成均匀的质量浓度为30wt％的混合胶液，然后将预氧丝毛毡(100g)完全浸入于上述混合液中，放置5-10分钟，最后放置于烘箱烘干水分。
经检测，制得的隔热阻燃垫导热率为0.09(m·K)，阻燃等级为UL94V-0。
实施例3隔热阻燃垫
本实施例所述隔热阻燃垫，是以碳纤维毛毡为基材，并通过聚氨酯胶液与粉末状硫系气凝胶隔热材料(硫化镉)相复合制得。
本实施例所述隔热阻燃垫的制备方法包括如下步骤：
先将气凝胶(10g)溶于聚氨酯胶液中制成均匀的质量浓度为20wt％的混合胶液，然后将碳纤维毛毡(200g)完全浸入于上述混合液中，放置5-10分钟，最后放置于烘箱烘干水分。
经检测，制得的隔热阻燃垫导热率为0.12(m·K)，阻燃等级为UL94V-0。
实施例4隔热阻燃垫
本实施例所述隔热阻燃垫，是以玻纤毛毡为基材，并通过水与粉末状金属氧化物系气凝胶隔热材料(氧化铝)相复合制得。
本实施例所述隔热阻燃垫的制备方法包括如下步骤：先将气凝胶(10g)溶于水中制成均匀的质量浓度为10wt％的混合液，然后将玻纤毛毡(500g)完全浸入于上述混合液中，放置5-10分钟，最后放置于烘箱烘干水分。
经检测，制得的隔热阻燃垫导热率为0.13(m·K)，阻燃等级为UL94V-0。实施例5隔热阻燃条
本实施例所述隔热阻燃条，是将实施例4中制得的隔热阻燃垫分切成条。制得的隔热阻燃条导热率为0.13(m·K)，阻燃等级为UL94V-0。
实施例6隔热阻燃块
本实施例所述隔热阻燃块，是将实施例4中制得的隔热阻燃垫分切成块。制得的隔热阻燃块导热率为0.13(m·K)，阻燃等级为UL94V-0。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种隔热阻燃材料，其特征在于，所述材料以阻燃纤维为基材，并通过与气凝胶隔热材料相复合制得。
2.根据权利要求1所述的隔热阻燃材料，其特征在于，所述气凝胶选自硅系、碳系、硫系、金属氧化物系以及金属系气凝胶中的至少一种。
3.根据权利要求1或2所述的隔热阻燃材料，其特征在于，所述阻燃纤维包括耐高温毛毡。
4.根据权利要求1-3任一项所述的隔热阻燃材料，其特征在于，所述耐高温毛毡包括玻纤毛毡、预氧丝毛毡或碳纤维毛毡。
5.一种制备权利要求1-4任一项所述的隔热阻燃材料的方法，其特征在于，包括如下步骤：取所述气凝胶隔热材料溶于水或水性胶液中混匀，并将所述阻燃纤维浸入于上述混合液中，放置5-10分钟，并烘干，即得。
6.根据权利要求5所述的制备所述的隔热阻燃材料的方法，其特征在于，所述阻燃纤维与所述气凝胶隔热材料的用量比为100：1-1：1。
7.根据权利要求5或6所述的制备所述的隔热阻燃材料的方法，其特征在于，所述水性胶液选自丙烯酸胶、聚氨酯胶、乙烯基醋酸乙烯酯胶、聚酯胶中的一种。
8.根据权利要求7所述的制备所述的隔热阻燃材料的方法，其特征在于，所述气凝胶隔热材料溶于所述水或水性胶液制得质量浓度为1-30wt％的胶液。
9.权利要求1-4任一项所述的隔热阻燃材料用于制备动力电池系统用隔热阻燃缓冲组件的用途，所述隔热阻燃缓冲组件包括隔热阻燃缓冲垫，隔热阻燃缓冲条，隔热阻燃缓冲块。
10.一种动力电池系统用隔热阻燃缓冲组件，其特征在于，由权利要求1-4任一项所述的隔热阻燃材料制得。
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