CN110225935A - 用于电动车的蓄电池模块 - Google Patents

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Abstract

公开了一种可以用于车辆的蓄电池模块的聚合物组合物。该聚合物组合物含有聚芳硫醚、导热颗粒材料、无机颗粒材料和纤维填料。该聚合物组合物表现出根据ISO测试号179‑1:2010在23℃的温度下测量的约3kJ/m2或更大的沙尔皮缺口冲击强度，和根据ASTM E 1461‑13确定的约0.7W/m‑K或更大的平面内热导率。

Description

用于电动车的蓄电池模块
相关申请
本申请要求于2017年1月24日提交的美国临时申请系列号62/449624的优先权，通过对其引用以其全部内容结合至本文。
发明背景
采用电能作为其动力的全部或一部分的电动车(例如电动车、混合动力车和插电式混合动力车)相对于更传统的燃气动力车辆可以提供许多优点。例如，与使用内燃机的车辆相比，电动车可以产生更少的不期望的排放产物并且可以表现出更大的燃料效率。随着电动车技术持续发展，需要提供用于这样的车辆的改进的蓄电池系统，以增加这样的车辆在不需要再次充电的情形下可以行驶的距离。在这方面，制造商已经开始开发具有高电荷密度的锂离子蓄电池组，并且可以因此储存高水平电荷。遗憾地是，锂蓄电池也倾向于对温度敏感，并且当达到过高温度时可因而发生失效。由于这个原因，在锂离子蓄电池模块外壳中经常采用导热金属以帮助在运行期间从电池组中传导开热量。虽然有一些效果，但是这些金属是昂贵的并且可以是相对重的，这降低了车辆的功率效率。虽然存在实现类似功能的导热聚合物，但是这些组合物倾向于由也是热敏性的聚合物形成，或该组合物缺乏满足大多数汽车应用的严格要求所必需的强度水平。
由于这样，目前存在对于可以用于这样的应用的改进的蓄电池模块和导热聚合物组合物的需求。
发明的概述
根据本发明的一种实施方案，公开了一种用于车辆蓄电池模块的聚合物组合物。该聚合物组合物包含聚芳硫醚、导热颗粒材料、无机颗粒材料和纤维填料。该组合物表现出根据ISO测试号179-1:2010在23℃的温度下测量的约3kJ/m2或更大的沙尔皮(Charpy)缺口冲击强度，和根据ASTM E 1461-13确定的约0.7W/m-K或更大的平面内热导率。在某些实施方案中，该蓄电池模块可以含有至少一个位于外壳内的电化学电池如锂离子蓄电池。如果期望的话，外壳(例如外壁、内壁、盖等)可以含有该聚合物组合物。外壳可以连接到也可以含有该聚合物组合物的框架上。
以下更详细地阐述了本发明的其他特征和方面。
附图说明
在余下的说明书中更具体地阐述了对本领域技术人员来说完整的且能够实现的本发明的内容，包括其最佳方式，包括参考附图，其中：
图1是可以采用本发明蓄电池模块的车辆的一种实施方案的透视图。
图2是可以采用本发明蓄电池模块的混合动力车的一种实施方案的示意性剖视图；和
图3是可以用于本发明的蓄电池模块的一种实施方案的局部分解图。
详细描述
本领域技术人员将理解，目前讨论的仅是示例性实施方案的描述，并非旨在限制本发明更宽的方面。
通常来说，本发明涉及一种用于电动车的蓄电池模块，其包括一个或多个电化学电池(例如锂离子电池、镍-金属-氢化物电池，锂聚合物电池等)。特别地，该模块的至少一部分含有导热聚合物组合物。通过选择性控制组合物中所用组分以及其相对浓度，本发明人已经发现该组合物可以表现出热导率、冲击强度(例如沙尔皮缺口冲击强度)和力学性能(例如拉伸模量和挠曲模量)的独特组合，这使其容易用于电动车的蓄电池模块。例如，该聚合物组合物可以表现出约3kJ/m2或更大、在一些实施方案中为约4kJ/m2或更大、在一些实施方案中为约5kJ/m2或更大、在一些实施方案中为约6至约30kJ/m2且在一些实施方案中为约6至约25kJ/m2的沙尔皮缺口冲击强度，根据ISO测试号179-1:2010(技术上等效于ASTM D256-10，方法B)在23℃下测量。该组合物也可以表现出约40兆帕(“MPa”)或更大、在一些实施方案中为约50MPa或更大、在一些实施方案中为约55至约200MPa且在一些实施方案中为约60至约150MPa的拉伸强度，以及为约15000MPa或更大、在一些实施方案中为约16000MPa或更大、在一些实施方案中为约17000至约50000MPa且在一些实施方案中为约18000至约25000MPa的拉伸模量，其中拉伸性能根据ISO测试号527:2012(技术上等效于ASTM D638-14)在23℃下确定。该组合物也可以表现出约70至约500MPa、在一些实施方案中为约80至约400MPa且在一些实施方案中为约90至约300MPa的挠曲强度和/或约15000MPa至约30000MPa、在一些实施方案中为约18000MPa至约25000MPa且在一些实施方案中为约19000MPa至约24000MPa的挠曲模量。挠曲性能可以根据ISO测试号178:2010(技术上等效于ASTM D790-10)在23℃下确定。
与传统知识相反，已经发现在不对热导率产生不利影响的情形下可以实现高冲击强度和拉伸/挠曲性能的这种平衡。以此方式，组合物能够产生用于从蓄电池模块传输掉热量的热路径以便使用期间可以迅速消除“热点”且可降低模块的整体温度。更特别地，该组合物具有约0.7W/m-K或更大、在一些实施方案中为约0.8W/m-K或更大、约1W/m-K或更大且在一些实施方案中为约1.5至约10W/m-K的平面内热导率，如根据ASTM E 1461-13来确定。
本发明人已经发现，实现具有这种独特性能组合的聚合物组合物的能力可以通过选择性控制组合物中所用的组分性质及其相对浓度来实现。例如该组合物可以采用聚芳硫醚与导热颗粒材料、无机颗粒填料以及纤维填料的组合。该导热颗粒材料典型地以相对于100重量份的组合物中所用的一种或多种聚芳硫醚为约5至约50份、在一些实施方案中为约8份至约40份且在一些实施方案中为约10至约35重量份的量采用。该无机颗粒填料可以同样以相对于100重量份的组合物中所用的一种或多种聚芳硫醚为约30至约70份、在一些实施方案中为约35至约60份且在一些实施方案中为约40至约55重量份的量采用，而纤维填料可以以相对于100重量份的组合物中所用的一种或多种聚芳硫醚为约50至约180份、在一些实施方案中为约80至约160份且在一些实施方案中为约90至约150重量份的量采用。例如该导热颗粒材料典型地占聚合物组合物的约1wt％至约20wt％、在一些实施方案中为约2wt％至约15wt％且在一些实施方案中为约3wt％至约10wt％，无机颗粒材料典型地占聚合物组合物的约1wt％至约30wt％、在一些实施方案中为约5wt％至约25wt％且在一些实施方案中为约10wt％至约20wt％，和纤维填料典型地占聚合物组合物的约25wt％至约70wt％、在一些实施方案中为约30wt％至约65wt％且在一些实施方案中为约40wt％至约60wt％。聚芳硫醚也典型地占聚合物组合物的约15wt％至约60wt％、在一些实施方案中为约20wt％至约55wt％且在一些实施方案中为约25wt％至约50wt％。
现在将更详细地描述本发明的各种实施方案。
I.聚合物组合物
A.聚芳硫醚
用于该聚合物组合物的聚芳硫醚通常具有下式的重复单元：
-[(Ar1)n-X]m-[(Ar2)i-Y]j-[(Ar3)k-Z]l-[(Ar4)o-W]p-
其中，
Ar1、Ar2、Ar3和Ar4独立地是6-18个碳原子的亚芳基单元；
W、X、Y和Z独立地是选自以下的二价连接基团：
–SO2–、–S–、–SO–、–CO–、–O–，–C(O)O–或1-6个碳原子的亚烷基(alkylene)或亚烷基(alkylidene)基团，其中该连接基团中至少之一是–S–；和
n、m、i、j、k、l、o和p独立地是0、1、2、3或4，条件是它们的总和不小于2。
亚芳基单元Ar1、Ar2、Ar3和Ar4可以是选择性取代的或未取代的。有利的亚芳基单元是亚苯基、联苯基、亚萘基、蒽和菲。聚芳硫醚典型地包括大于约30mol％、大于约50mol％、或大于约70mol％的芳硫醚(–S–)单元。例如聚芳硫醚可以包括至少85mol％的直接连接到两个芳环上的硫键。在一种特别的实施方案中，该聚芳硫醚是聚苯硫醚，在本文中定义为含有苯硫醚结构–(C6H4–S)n–(其中n是1或更大的整数)作为其组分。
可以用于制造聚芳硫醚的合成技术是本领域公知的。作为实例，一种生产聚芳硫醚的方法可以包括使提供氢硫化物离子(例如碱金属硫化物)的材料与二卤代芳族化合物在有机酰胺溶剂中反应。该碱金属硫化物可以例如是硫化锂、硫化钠、硫化钾、硫化铷、硫化铯或其混合物。当碱金属硫化物是水合物或水性混合物时，则碱金属硫化物可以在聚合反应进行中根据脱水操作来加工。碱金属硫化物也可以原位产生。另外，少量碱金属氢氧化物可以包括在反应中以除去杂质或与杂质反应(例如将这样的杂质变成无害的材料)，杂质例如碱金属聚硫化物或碱金属硫代硫酸盐，其可以以非常小的量与碱金属硫化物一起存在。
二卤代芳族化合物可以是但不限于邻二卤代苯、间二卤代苯、对二卤代苯、二卤代甲苯、二卤代萘、甲氧基二卤代苯、二卤代联苯、二卤代苯甲酸、二卤代二苯基醚、二卤代二苯基砜、二卤代二苯基亚砜或二卤代二苯基酮。二卤代芳族化合物可以单个使用或以其任意组合来使用。具体的示例性二卤代芳族化合物可以包括但不限于对二氯苯；间二氯苯；邻二氯苯；2,5-二氯甲苯；1,4-二溴苯；1,4-二氯萘；1-甲氧基-2,5-二氯苯；4,4'-二氯联苯；3,5-二氯苯甲酸；4,4'-二氯二苯基醚；4,4'-二氯二苯基砜；4,4'-二氯二苯基亚砜；和4,4'-二氯二苯基酮。卤素原子可以是氟、氯、溴或碘，并且同一二卤代芳族化合物中的两个卤素原子可以彼此相同或不同。在一种实施方案中，邻二氯苯、间二氯苯、对二氯苯或其两种或更多种化合物的混合物用作二卤代芳族化合物。如本领域已知的，还可以使用单卤代化合物(不必需是芳族化合物)与二卤代芳族化合物的组合以便形成聚芳硫醚的端基或调节聚芳硫醚的聚合反应和/或分子量。
一种或多种聚芳硫醚可以是均聚物或共聚物。例如选择性组合二卤代芳族化合物可以产生含有不少于两个不同单元的聚芳硫醚共聚物。例如当对二氯苯与间二氯苯或4,4'-二氯二苯基砜组合时，可以形成聚芳硫醚共聚物，其含有下式结构的链段：
和下式结构的链段：
或下式结构的链段：
一种或多种聚芳硫醚可以是线性、半线性、支化或交联的。线性聚芳硫醚典型地含有80mol％或更多的重复单元–(Ar–S)–。这样的线性聚合物也可以包括少量的支化单元或交联单元，但是支化或交联单元的量典型地小于聚芳硫醚总单体单元的约1mol％。线性聚芳硫醚聚合物可以是无规共聚物或嵌段共聚物，其含有上述重复单元。半线性聚芳硫醚可以同样具有引入聚合物中的少量一种或多种具有3个或更多个反应性官能团的单体的交联结构或支化结构。作为实例，用于形成半线性聚芳硫醚的单体组分可以包括一定量的每分子具有两个或更多个卤素取代基的聚卤代芳族化合物，其可以用于制备支化的聚合物。这样的单体可以用式R'Xn表示，其中每个X选自氯、溴和碘，n是3-6的整数，和R'是n价的多价芳基，其可以具有最高约4个甲基取代基，R'中的碳原子总数在6至约16的范围内。一些可用于形成半线性聚芳硫醚的每分子具有多于两个卤素取代基的聚卤代芳族化合物的实例包括1,2,3-三氯苯、1,2,4-三氯苯、1,3-二氯-5-溴苯、1,2,4-三碘苯、1,2,3,5-四溴苯、六氯苯、1,3,5-三氯-2,4,6-三甲基苯、2,2',4,4'-四氯联苯、2,2',5,5'-四碘联苯、2,2',6,6'-四溴-3,3',5,5'-四甲基联苯、1,2,3,4-四氯萘、1,2,4-三溴-6-甲基萘等及其混合物。
尽管不是必然需要的，线性聚芳硫醚可以是特别合适的，这归因于其可以改进冲击强度的相对高的结晶度。例如线性聚芳硫醚可以占聚合物组合物中所用的聚芳硫醚的约50wt％或更大、在一些实施方案中为约70wt％或更大且在一些实施方案中为约80wt％至100wt％(例如100wt％)。
B.导热颗粒材料
聚合物组合物中所用的导热颗粒材料可以具有高比表面积。比表面积可以例如约0.5m2/g或更大、在一些实施方案中为约1m2/g或更大且在一些实施方案中为约2至约40m2/g。比表面积可以根据标准方法确定，例如通过以氮气作为吸附气体的物理气体吸附方法(B.E.T.法)，如本领域所公知的且由Brunauer，Emmet和Teller(J.Amer.Chem.Soc.，第60卷，1938年2月，第309-319页)所描述的那样。该颗粒材料还可以具有约0.2至约1.0g/cm3，在一些实施方案中为约0.3至约0.9g/cm3且在一些实施方案中为约0.4至约0.8g/cm3的粉末振实密度，例如是根据ASTM B527-15来确定。
该导热颗粒材料也可以具有高固有热导率，例如约50W/m-K或更大、在一些实施方案中为约100W/m-K或更大且在一些实施方案中为约150W/m-K或更大。这样的材料的实例可以包括例如氮化硼(BN)、氮化铝(AlN)、氮化硅镁(MgSiN2)、石墨(例如膨胀石墨)、碳化硅(SiC)、碳纳米管、炭黑、金属氧化物(例如氧化锌、氧化镁、氧化铍、氧化锆、氧化钇等)、金属粉末(例如铝、铜、青铜、黄铜等)等及其组合。石墨特别适合用于本发明的组合物中。事实上，在某些实施方案中，石墨可以占聚合物组合物中所用的导热颗粒材料的大部分，例如占导热颗粒材料的约50wt％或更大、在一些实施方案中为约70wt％或更大且在一些实施方案中为约90wt％至100wt％(例如100wt％)。
该导热颗粒材料典型地具有约1至约100微米、在一些实施方案中为约2至约80微米且在一些实施方案中为约5至约60微米的平均尺寸(例如直径或长度)，例如根据ISO13320:2009使用激光衍射技术(例如用Horiba LA-960粒度分布分析仪)来确定。在某些实施方案中，颗粒材料可以具有“薄片”形状，其在于具有相对高的长径比(例如平均长度或直径除以平均厚度)，例如约4:1或更大、在一些实施方案中为约8:1或更大且在一些实施方案中为约10:1至约2000:1。该平均厚度可以例如是约10微米或更小、在一些实施方案中为约0.01微米至约8微米且在一些实施方案中为约0.05微米至约5微米。
C.无机颗粒填料
如所示的，无机颗粒填料也可以用于聚合物组合物。可以如本领域已知的那样采用各种类型的无机颗粒填料。例如粘土矿物可以特别适合用于本发明。这样的粘土矿物的实例包括例如滑石(Mg3Si4O10(OH)2)、埃洛石(Al2Si2O5(OH)4)、高岭石(Al2Si2O5(OH)4)、伊利石((K,H3O)(Al,Mg,Fe)2(Si,Al)4O10[(OH)2,(H2O)])、蒙脱石((Na,Ca)0.33(Al,Mg)2Si4O10(OH)2·nH2O)、蛭石((MgFe,Al)3(Al,Si)4O10(OH)2·4H2O)、坡缕石((Mg,Al)2Si4O10(OH)·4(H2O))、叶腊石(Al2Si4O10(OH)2)等及其组合。代替或除了粘土矿物之外，仍然还可以采用其他矿物填料。例如还可以采用其他合适的硅酸盐填料如硅酸钙、硅酸铝、云母、硅藻土、硅灰石等等。该无机颗粒填料典型地含有平均尺寸(例如直径或长度)是约1至约100微米、在一些实施方案中为约2至约80微米且在一些实施方案中为约5至约60微米的粒子，例如根据ISO 13320:2009使用激光衍射技术(例如使用Horiba LA-960粒度分布分析仪)来确定。在某些实施方案中，粒子可以具有通常球形形状，其在于它们具有接近1、例如约0.6至约2.0、在一些实施方案中为约0.7至约1.5且在一些实施方案中为约0.8至约1.2的长径比(例如平均长度或直径除以平均厚度)。由于其与高长径比材料相比的固有灵活性，使用通常球形的粒子可以帮助进一步改进组合物的整体韧性和冲击强度。在某些实施方案中，通常球形的碳酸钙粒子可以特别适合用于本发明。
D.纤维填料
纤维填料通常含有相对于其质量而言高拉伸强度的纤维。例如纤维的最终拉伸强度(根据ASTM D2101确定)典型地是约1000至约15000MPa、在一些实施方案中为约2000MPa至约10000MPa且在一些实施方案中为约3000MPa至约6000MPa。高强度纤维可由本质上也是电绝缘性材料如玻璃、陶瓷(例如氧化铝或二氧化硅)等及其混合物形成。玻璃纤维是特别合适的，例如E-玻璃、A-玻璃、C-玻璃、D-玻璃、AR-玻璃、R-玻璃、S1-玻璃、S2-玻璃等及其混合物。
纤维也可以具有相对高的长度，据信这进一步增强了热导率。例如纤维可以具有约1至约400微米、在一些实施方案中为约80至约250微米、在一些实施方案中为约100至约200微米且在一些实施方案中为约110至约180微米的体积平均长度。纤维也可以具有窄长度分布。即，至少约70体积％的纤维、在一些实施方案中为至少约80体积％的纤维且在一些实施方案中为至少约90体积％的纤维具有约1至约400微米、在一些实施方案中为约80至约250微米、在一些实施方案中为约100至约200微米且在一些实施方案中为约110至约180微米的长度。除了具有上述长度特征之外，纤维也可以具有相对高的长径比(平均长度除以名义直径)以帮助改进所得聚合物组合物的机械性能。例如纤维可以具有约2至约50、在一些实施方案中为约4至约40的长径比，且在一些实施方案中为约5至约20是特别有益的。该纤维可以例如具有约5至约35微米且在一些实施方案中为约8至约30微米的名义直径。
D.其他组分
聚合物组合物也可以包括各种另外的添加剂，例如有机硅烷化合物、润滑剂、颜料、抗氧化剂、紫外线稳定剂、表面活性剂、蜡、阻燃剂、抗滴漏添加剂、另外的聚合物以及加入以增强性能和加工性的其他材料。在某些实施方案中，例如聚合物组合物可以含有有机硅烷化合物以帮助改进聚芳硫醚和填料组分(例如纤维填料)之间的相容性。当使用时，这样的有机硅烷化合物典型地占聚合物组合物的约0.01wt％至约3wt％、在一些实施方案中为约0.02wt％至约1wt％且在一些实施方案中为约0.05至约0.5wt％。有机硅烷化合物可以例如是任何本领域已知的烷氧基硅烷如乙烯基烷氧基硅烷、环氧烷氧基硅烷、氨基烷氧基硅烷、巯基烷氧基硅烷及其组合。在一种实施方案中，例如有机硅烷化合物可以具有以下通式：
R5-Si-(R6)3，
其中，
R5是硫化物基团(例如-SH)，含有1-10个碳原子的烷基硫化物(例如巯基丙基、巯基乙基、巯基丁基等)，含有2-10个碳原子的链烯基硫化物，含有2-10个碳原子的炔基硫化物，氨基(例如NH2)，含有1-10个碳原子的氨基烷基(例如氨甲基、氨乙基、氨丙基、氨基丁基等)；含有2-10个碳原子的氨基链烯基，含有2-10个碳原子的氨基炔基等；
R6是1-10个碳原子的烷氧基如甲氧基、乙氧基、丙氧基等。
可以包括在混合物中的一些有机硅烷化合物的代表性实例包括巯基丙基三甲氧基硅烷、巯基丙基三乙氧基硅烷、氨丙基三乙氧基硅烷、氨乙基三乙氧基硅烷、氨丙基三甲氧基硅烷、氨乙基三甲氧基硅烷、乙烯三甲氧基硅烷、乙烯三乙氧基硅烷、乙炔三甲氧基硅烷、乙炔三乙氧基硅烷、氨乙基氨丙基三甲氧基硅烷、3-氨丙基三乙氧基硅烷、3-氨丙基三甲氧基硅烷、3-氨丙基甲基二甲氧基硅烷或3-氨丙基甲基二乙氧基硅烷、N-(2-氨乙基)-3-氨丙基三甲氧基硅烷、N-甲基-3-氨丙基三甲氧基硅烷、N-苯基-3-氨丙基三甲氧基硅烷、双(3-氨丙基)四甲氧基硅烷、双(3-氨丙基)四乙氧基二硅氧烷、γ-氨丙基三甲氧基硅烷、γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷、γ-氨丙基甲基二乙氧基硅烷、N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷、N-苯基-γ-氨丙基三甲氧基硅烷、γ-二烯丙基氨丙基三甲氧基硅烷、γ-二烯丙基氨丙基三甲氧基硅烷等及其组合。特别合适的有机硅烷化合物是3-氨丙基三乙氧基硅烷和3-巯基丙基三甲氧基硅烷。
如果期望的话，则其他聚合物也可以与聚芳硫醚一起采用。例如用于组合物的合适的聚合物可以包括聚酰胺(例如尼龙-6，尼龙-66等)、聚酯纤维(例如聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯等)、聚烯烃、液晶聚合物、聚芳醚酮(例如聚醚醚酮)、聚碳酸酯、聚苯醚等。
不管所用的特定组分如何，聚芳硫醚、导热颗粒材料、无机颗粒填料、纤维填料以及其他任选的添加剂可以熔融加工或共混在一起。该组分可以分别或组合提供到挤出机，其包括旋转安装且容纳在料筒(例如圆柱形料筒)中的至少一个螺杆，并且可以限定进料段和沿着螺杆长度位于进料段下游的熔融段。通常期望的是使得挤出机的混合和/或熔融段中所用的分配和/或分散元件的数目最小化。以此方式，可以使得挤出期间纤维长度降解的程度最小化，这增强了上述热导率。该纤维可以在聚芳硫醚供给点(例如料斗)的下游位置加入。该纤维也可以在聚芳硫醚下游的位置供给到挤出机，以进一步最小化纤维的降解。该导热颗粒材料和无机颗粒填料还典型地在聚芳硫醚供给点的下游位置加入到挤出机。挤出机的一个或多个段典型地被加热，例如约200℃至约450℃、在一些实施方案中为约220℃至约350℃且在一些实施方案中为约250℃至约350℃的温度以形成组合物。可以选择螺杆的速度以实现期望的停留时间、剪切速率、熔融加工温度等。例如螺杆速度可以是约50至约800转/分钟(“rpm”)、在一些实施方案中为约70至约150rpm且在一些实施方案中为约80至约120rpm。熔融共混期间的表观剪切速率也可以是约100秒-1至约10000秒-1、在一些实施方案中为约500秒-1至约5000秒-1且在一些实施方案中为约800秒-1至约1200秒-1。表观剪切速率等于4Q/πR3，其中Q是聚合物熔体的体积流量(“m3/s”)和R是熔融聚合物流过其中的毛细管(例如挤出机模口)的半径(“m”)。
所得聚合物组合物的结晶温度可以为约250℃或更低，在一些实施方案中为约100℃至约245℃且在一些实施方案中为约150℃至约240℃。聚合物组合物的熔融温度也可以为约250℃至约320℃且在一些实施方案中为约260℃至约300℃。熔融和结晶温度可以如本领域公知的使用差示扫描量热法根据ISO测试号11357:2007来确定。甚至在这样的熔融温度下，载荷下挠曲温度(“DTUL”)(一种短期耐热性的度量)与熔融温度之比可以继续保持相对高。例如所述比可以是约0.65至约1.00、在一些实施方案中为约0.70至约0.99且在一些实施方案中为约0.80至约0.98。具体的DTUL值可以例如是约250℃至约340℃、在一些实施方案中为约260℃至约330℃且在一些实施方案中为约270℃至约320℃。除此之外，这样高的DTUL值可以允许使用制造小尺寸公差的部件期间经常采用的高速加工。
II.蓄电池模块
如上所述，本发明的聚合物组合物可以用于蓄电池模块以帮助除去、传导和/或吸收热量。该蓄电池模块通常用于包装或含有电化学电池(例如蓄电池组)，将电化学电池元件彼此连接和/或与车辆电系统的其他部件连接，以及调节电化学电池元件和系统的其他特征。导热聚合物组合物可以用作蓄电池模块的独立部件(例如作为散热器)或其也可以起到模块的一些其他功能，例如用于一个或多个电化学电池的外壳或这种外壳连接到其上的框架。不管怎样，该部件可以使用各种不同的方法形成，例如通过模制(例如注塑，压塑等)、浇铸、热成型等。例如该部件可以使用单组分注塑方法来模制，其中将由聚合物组合物形成的粒料注入模具中、成形和其后冷却。所得部件的设计和形状可以如本领域已知的那样变化并且可以取决于多种不同的因素，例如具体的应用、所需的传热程度、部件位置和可用的空间量。
通常，蓄电池模块包括一个或多个位于外壳内的电化学电池(例如锂离子电池、镍-金属-氢化物电池、锂聚合物电池等)。例如该模块可采用两个或更多个、在一些实施方案中为3个或更多个且在一些实施方案中为4-20个电池。如果期望的话，则每个单个电池也可以单独包装在一个外壳中。此外，模块外壳可以与框架或盖连接，这有助于在使用期间保护和稳定一个或多个电池。可采用导热聚合物组合物来形成该模块的任何部件的全部或一部分，例如单个电池的壳体、模块外壳、框架等。
例如参考图3，显示了一种蓄电池模块22(例如蓄电池组)的特定实施方案。蓄电池模块22包括多个配置以储存电荷的电化学电池24。电池的形状可以根据期望而变化，例如是棱柱状、椭圆形、圆柱形、多边形等。电池24典型地包括多个负电极40、正电极42和交替堆叠在一起的隔膜。电池24可以使用接头如母线来彼此电连接或连接到蓄电池模块的其他部件上。蓄电池模块22也包括外壳26，其可以含有外壁36，该外壁36限定用于接纳一种或多种电化学电池24的隔室29。如果期望的话，外壳36也可以包括更多的内壁28以帮助进一步使单个电化学电池24彼此隔离。外壳26也可以含有盖30以关闭隔室29，该盖30可以任选地包括通道32，其与多个开口34流体连通以用于将电解液提供到隔室29中。一旦在外壳内提供，则可以密封开口34，以使得电解液保留在隔室29内。
如上所述，本发明的导热聚合物组合物可用于形成外壳36的一个或多个部件如外壁36、内壁28和/或盖30。在所示的实施方案中，例如该组合物用于形成外壁38。虽然没有具体显示，但应该理解的是蓄电池模块还可以含有本领域已知的其他部件。例如蓄电池模块可以含有使用已知技术(例如通过包覆成型等)连接到外壳上的框架。该框架可用于帮助将该模块连接到该车辆结构上，并且可由该导热聚合物组合物形成，或由传统材料(例如金属如铝)形成。
无论所采用的特定配置如何，蓄电池模块可用于各种车辆如电动车(EV)、混合动力车(HEV)、插电式混合动力车(PHEV)或使用电力推进的其它类型的车辆(统称为“电动车”)。车辆可为汽车、公共汽车、卡车、摩托车、船等形式。参见图1，例如示出了一种汽车(例如轿车)形式的合适的车辆10的实施方案，其具有用于为车辆10提供动力的全部或一部分的蓄电池系统20。虽然蓄电池系统20在图1中显示为位于行李箱中或车辆后部，但根据其他示例性实施方案，蓄电池模块20的位置可以有所不同。例如，可以基于车辆内的可用空间、车辆所期望的重量平衡、与模块20一起使用的其他部件(例如蓄电池管理系统、通风孔或冷却装置等)的位置以及多种其他考虑来选择蓄电池模块20的位置。图2显示了以混合动力车形式提供的一种特定具体车辆10A的剖面示意图。在这种实施方案中，蓄电池模块20A朝向车辆10A的后部接近燃料槽12来提供。当然，蓄电池模块20A也可以紧邻燃料槽12提供或可以提供在车辆10A后部(例如行李箱)分别的隔室中或可以提供在车辆10A中的其他地方。当车辆10A还采用汽油动力来帮助推动车辆10A时，可以提供内燃机14。电动机16、功率分配装置17和发电机18也作为车辆驱动系统的一部分来提供。这样的车辆10A可以仅通过蓄电池模块20A、仅通过发动机14或通过蓄电池模块20A和发动机14二者来提供动力或驱动。应当注意，根据其他示例性实施方案可以使用其他类型的车辆和车辆驱动系统的配置，且图2的示意图不应当被认为限制本申请中所述主题的范围。
参考以下实施例可以更好地理解本发明。
测试方法
熔融温度：熔融温度(“Tm”)可以通过本领域已知的差示扫描量热法(“DSC”)来确定。熔融温度是通过ISO测试号11357-2:2013确定的差示扫描量热法(DSC)峰值熔融温度。在DSC程序下，如ISO标准10350所述，使用在TA Q2000仪器上进行的DSC测量，将样品以20℃/分钟加热和冷却。
拉伸模量、拉伸应力和断裂拉伸伸长率：拉伸性能可以根据ISO测试号527:2012(技术上等效于ASTM D638-14)来测试。模量和强度测量可以在长度80mm、厚度10mm且宽度4mm的相同测试条样品上进行。测试温度可以是23℃，和测试速度可以是1或5mm/min。
挠曲模量和挠曲应力：挠曲性能可以根据ISO测试号178:2010(技术上等效于ASTMD790-10)来测试。该测试可以在64mm载体跨度上进行。测试可以在未切割的ISO 3167多用途棒的中心部分上进行。测试温度可以是23℃和测试速度可以是2mm/min。
缺口沙尔比冲击强度：缺口沙尔比冲击性能可以根据ISO测试号ISO 179-1:2010)(技术上等效于ASTM D256-10，方法B)来测试。该测试可以使用A类型缺口(0.25mm基部半径)和类型1样本尺寸(长度80mm，宽度10mm和厚度4mm)来进行。样本可以从多用途棒的中心使用单齿研磨机来切割。测试温度可以是23℃。
载荷下挠曲温度(“DTUL”)：载荷下的挠曲温度可以根据ISO测试号75-2:2013(技术上等效于ASTMD 648-07)确定。更具体地，长度80mm、厚度10mm且宽度4mm的测试条样品可以进行沿边(edgewise)三点弯曲测试，其中规定的负荷(最大外纤维应力)是1.8MPa。样本可以下降到有机硅油浴中，其中以2℃/分钟升温，直到其偏转0.25mm(对于ISO测试号75-2:2013来说是0.32mm)。
实施例
样品1由16wt％0203(线性PPS)、13wt％P25(支化PPS)、1wt％FORTRON 1100(线性PPS)、2wt％炭黑、50wt％玻璃纤维和18wt％云母形成。
样品2由33.62wt％0203(线性PPS)、1wt％黑色颜料、45wt％的玻璃纤维、5wt％的薄片石墨(3715RF174，Asbury)、0.08wt％的3-氨丙基三乙氧基硅烷、15wt％碳酸钙和0.3wt％的润滑剂(Glycolube P)形成。
测试样品1的热和力学性能，其结果提供在下表中。
样品1 样品2
热导率(平面内)(W/mK) 0.7 1.8
DTUL(1.8MPa)(℃) 260 275
沙尔比缺口(kJ/m<sup>2</sup>) 3.5 6.5
拉伸强度(MPa) 125 126
拉伸模量(MPa) 16,000 20,716
断裂拉伸伸长率(％) 0.8 0.8
挠曲强度(MPa) 190 204
挠曲模量(MPa) 18,000 20,709
挠曲伸长率(％) - 1.1
在不脱离本发明的主旨和范围的情形下，本发明的这些和其他改变和变化可以由本领域普通技术人员来实践。另外，应当理解，各种实施方案的方面可以整体或部分互换。此外，本领域普通技术人员将理解，前述描述仅作为实例，并非旨在限制在这样的附加权利要求中进一步描述的本发明。

Claims (29)

1.一种用于车辆蓄电池模块的聚合物组合物，其中该聚合物组合物包含聚芳硫醚、导热颗粒材料、无机颗粒材料和纤维填料，和其中该聚合物组合物表现出根据ISO测试号179-1:2010在23℃的温度下测量的约3kJ/m2或更大的沙尔皮缺口冲击强度，和根据ASTM E1461-13确定的约0.7W/m-K或更大的平面内热导率。
2.权利要求1的聚合物组合物，其中该聚合物组合物表现出根据ISO测试号527:2012在23℃的温度下确定的约15000MPa或更大的拉伸模量。
3.权利要求1的聚合物组合物，其中相对于100重量份该组合物中的聚芳硫醚，该导热颗粒材料占该组合物的约5至约50重量份。
4.权利要求1的聚合物组合物，其中相对于100重量份该组合物中所用的聚芳硫醚，该无机颗粒填料占该组合物的约30至约70重量份。
5.权利要求1的聚合物组合物，其中相对于100重量份该组合物中所用的聚芳硫醚，该纤维填料占约50至约180重量份。
6.权利要求1的聚合物组合物，其中聚芳硫醚占该组合物的约15wt％至约60wt％。
7.权利要求1的聚合物组合物，其中该聚芳硫醚是线性聚芳硫醚。
8.权利要求7的聚合物组合物，其中该组合物中所用的聚芳硫醚的50wt％或更多为线性聚芳硫醚。
9.权利要求1的聚合物组合物，其中该导热颗粒材料具有约50W/m-K或更大的固有热导率。
10.权利要求1的聚合物组合物，其中该导热颗粒材料包括石墨。
11.权利要求1的聚合物组合物，其中该导热颗粒材料为薄片形式。
12.权利要求1的聚合物组合物，其中该纤维填料包括玻璃纤维。
13.权利要求1的聚合物组合物，其中该无机颗粒材料含有长径比为约0.6至约2.0的粒子。
14.权利要求1的聚合物组合物，其中该无机颗粒材料含有碳酸钙粒子。
15.权利要求1的聚合物组合物，其中该组合物进一步含有有机硅烷化合物。
16.一种包含权利要求1的聚合物组合物的蓄电池模块，其中该蓄电池模块含有至少一个位于外壳内的电化学电池。
17.权利要求16的蓄电池模块，其中该外壳含有该聚合物组合物。
18.权利要求16的蓄电池模块，其中该蓄电池模块含有多个电化学电池。
19.权利要求18的蓄电池模块，其中该外壳含有外壁，其限定在其中接纳电化学电池的隔室。
20.权利要求18的蓄电池模块，其中该外壁含有该聚合物组合物。
21.权利要求19的蓄电池模块，其中该外壳含有用于隔离单个电化学电池的内壁。
22.权利要求21的蓄电池模块，其中该内壁含有该聚合物组合物。
23.权利要求19的蓄电池模块，其中该外壳含有关闭该隔室的盖。
24.权利要求23的蓄电池模块，其中该盖含有该聚合物组合物。
25.权利要求16的蓄电池模块，其中该电化学电池含有锂离子蓄电池。
26.权利要求16的蓄电池模块，其进一步含有与该外壳连接的框架。
27.权利要求26的蓄电池模块，其中该框架含有该聚合物组合物。
28.一种含有权利要求16的蓄电池模块的车辆。
29.权利要求28的车辆，其中该车辆是电动车、混合动力车或插电式混合动力车。
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