CN111133020B - 树脂组合物 - Google Patents

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Abstract

本申请涉及能够将电池单元固定在电池模块和电池组中的粘合剂组合物。根据本申请的一个实例，提供了双组分氨基甲酸酯类粘合剂组合物，其具有优异的储存稳定性和可加工性并且能够在短时间内提供相关用途中所需的物理特性。

Description

树脂组合物
技术领域
相关申请的交叉引用
本申请要求基于于2018年3月28日提交的韩国专利申请第10-2018-0035748号和于2019年3月14日提交的韩国专利申请第10-2019-0029278号的优先权的权益，它们的公开内容通过引用整体并入本文。
技术领域
本申请涉及树脂组合物。
背景技术
二次电池包括镍镉电池、镍氢电池、镍锌电池或锂二次电池等，其中其典型实例为锂二次电池。
锂二次电池主要分别使用锂氧化物和碳材料作为正电极活性材料和负电极活性材料。锂二次电池包括：电极组合件，其中分别涂覆有正电极活性材料和负电极活性材料的正极板和负极板设置有介于其间的隔离件；以及外部材料，其中密封并容置有电极组合件和电解质，锂二次电池根据外部材料的种类可以分类为罐型二次电池和袋型二次电池。这样的单个二次电池可以被称为电池单元。
在诸如汽车或电力存储系统的中型和大型装置的情况下，为了容量和功率，可以使用其中大量电池单元彼此电连接的电池模块，或者可以使用其中复数个这样的电池模块连接的电池组。
构造如上所述的电池模块或电池组的方法之一是使用能够将复数个电池单元固定在电池模块内的粘合剂材料。此时，粘合剂材料可以通过形成在电池模块的表面上的粘合剂材料注入孔被注入到电池模块中。
另一方面，可用于上述应用中的粘合剂材料可以包括双组分氨基甲酸酯类粘合剂组合物。然后，双组分氨基甲酸酯类粘合剂组合物可以包含填料以确保用于电池模块的粘合剂材料所需的散热能力。
发明内容
技术问题
本申请的一个目的是提供具有优异的储存稳定性和可加工性的用于电池模块的树脂组合物。
本申请的另一个目的是提供具有优异的散热性、粘合力、耐寒性、耐热性、绝缘性和粘合可靠性的用于电池模块的树脂组合物。
本申请的另一个目的是提供电池模块和电池组。
本申请的以上目的和其他目的可以通过本申请全部解决，这在下面详细描述。
技术方案
本申请提供了以下实施方案。
实施方案1.一种双组分氨基甲酸酯类组合物，包含含有基于酯的多元醇树脂的主要组合物部分；含有多异氰酸酯的固化剂组合物部分；填料；和基于磷酸酯的阴离子分散剂，
其中相对于100重量份的所述基于酯的多元醇树脂和所述多异氰酸酯的总和，所述阴离子分散剂以小于20重量份的量包含在内。
实施方案2.根据实施方案1所述的双组分氨基甲酸酯类组合物，其中所述主要组合物部分或所述固化剂组合物部分包含填料和阴离子分散剂。
实施方案3.根据实施方案2所述的双组分氨基甲酸酯类组合物，其中相对于100重量份的所述基于酯的多元醇树脂内容物和所述多异氰酸酯内容物的总和，所述填料以50重量份至2,000重量份的量包含在内。
实施方案4.根据实施方案2所述的双组分氨基甲酸酯类组合物，其中相对于100重量份的所述多异氰酸酯，所述固化剂组合物部分包含小于20重量份的所述阴离子分散剂。
实施方案5.根据实施方案2所述的双组分氨基甲酸酯类组合物，其中相对于100重量份的所述基于酯的多元醇树脂，所述主要组合物部分包含小于20重量份的所述阴离子分散剂。
实施方案6.根据实施方案4或5所述的双组分氨基甲酸酯类组合物，其中相对于100重量份的所述填料，所述阴离子分散剂以0.01重量份至5重量份的量包含在内。
实施方案7.根据实施方案2所述的双组分氨基甲酸酯类组合物，其中根据在将各组合物部分的组分混合之后在24小时内在室温下测量的，所述主要组合物部分或所述固化剂组合物部分的初始粘度V1为1,000,000cP或更小，但是当使用流变特性测量装置ARES在0.01/秒至10.0/秒的剪切速率范围内测量V1时，V1是在2.5/秒的点处测量的粘度值。
实施方案8.根据实施方案7所述的双组分氨基甲酸酯类组合物，其中所述主要组合物部分或所述固化剂组合物部分在至少2个月之后满足以下关系表达式1：
[关系表达式1]
V2/V1≥2
其中，V1为所述主要组合物部分或所述固化剂组合物部分的初始粘度，以及V2为在将组分混合之后并且在预定时间超过24小时之后测量的粘度，其中当使用流变特性测量装置ARES在0.01/秒至10.0/秒的剪切速率范围内测量V2时，它是在2.5/秒的点处测量的粘度值。
实施方案9.根据实施方案1所述的氨基甲酸酯类树脂组合物，其中所述填料的含湿量为1000ppm或更少。
实施方案10.根据实施方案1所述的双组分氨基甲酸酯类组合物，其中所述基于酯的多元醇树脂为其中在差示扫描量热法DSC分析中未观察到结晶温度Tc和熔融温度Tm的无定形多元醇，或者具有低于15℃的熔融温度Tm。
实施方案11.根据实施方案1所述的双组分氨基甲酸酯类组合物，其中所述基于酯的多元醇树脂和所述多异氰酸酯各自的粘度小于10,000cP。
实施方案12.根据实施方案1所述的双组分氨基甲酸酯类组合物，其中所述基于酯的多元醇树脂和多异氰酸酯的混合物在固化之后的玻璃化转变温度(Tg)低于0℃。
实施方案13.根据实施方案1所述的双组分氨基甲酸酯类组合物，其中所述基于酯的多元醇树脂由下式2或3表示：
[式2]
Figure GDA0003362086620000041
[式3]
Figure GDA0003362086620000042
其中，X为羧酸衍生的单元，Y为多元醇衍生的单元，n为2至10的范围内的数，以及m为1至10的范围内的数。
实施方案14.根据实施方案13所述的双组分氨基甲酸酯类组合物，其中所述羧酸衍生的单元X为选自以下的一种或更多种单元：邻苯二甲酸单元、间苯二甲酸单元、对苯二甲酸单元、偏苯三酸单元、四氢化邻苯二甲酸单元、六氢化邻苯二甲酸单元、四氯邻苯二甲酸单元和脂肪酸单元。
实施方案15.根据实施方案13所述的双组分氨基甲酸酯类组合物，其中所述多元醇衍生的单元Y为选自以下的任一种或两种或更多种单元：乙二醇单元、丙二醇单元、1,2-丁二醇单元、2,3-丁二醇单元、1,3-丙二醇单元、1,3-丁二醇单元、1,4-丁二醇单元、1,6-己二醇单元、新戊二醇单元、1,2-乙基己二醇单元、1,5-戊二醇单元、1,9-壬二醇单元、1,10-癸二醇单元、1,3-环己烷二甲醇单元、1,4-环己烷二甲醇单元、甘油单元和三羟甲基丙烷单元。
实施方案16.根据实施方案1所述的双组分氨基甲酸酯类组合物，其中所述多异氰酸酯为非芳族多异氰酸酯。
实施方案17.根据实施方案1所述的双组分氨基甲酸酯类组合物，其中所述填料包括氧化铝、氮化铝AlN、氮化硼BN、氮化硅、SiC或BeO。
实施方案18.根据实施方案13所述的双组分氨基甲酸酯类组合物，其中所述羧酸衍生的单元X为选自以下的一种或更多种单元：草酸单元、己二酸单元、壬二酸单元、癸二酸单元、琥珀酸单元、苹果酸单元、戊二酸单元、丙二酸单元、庚二酸单元、辛二酸单元、2,2-二甲基琥珀酸单元、3,3-二甲基戊二酸单元、2,2-二甲基戊二酸单元、马来酸单元、富马酸单元和衣康酸单元。
实施方案19.一种电池模块，包括：具有顶板、底板和侧壁的模块壳体，其中由所述顶板、所述底板、和所述侧壁形成内部空间；
存在于所述模块壳体的所述内部空间中的复数个电池单元；和
通过使根据实施方案1所述的组合物固化而形成并且与所述复数个电池单元接触的树脂层。
实施方案20.一种电池组，包括一个或更多个根据实施方案19所述的电池模块。
实施方案21.一种汽车，包括根据实施方案19所述的电池模块或根据实施方案20所述的电池组。
在与本申请有关的一个实例中，本申请涉及用于电池模块或电池组的组合物。具体地，本申请的组合物可以为用于通过注入电池模块的壳体中并接触存在于电池模块中的电池单元而将一个或更多个电池单元固定在模块壳体中的组合物，如下所述。
在本申请中，可以使用氨基甲酸酯类组合物作为所述组合物。具体地，在本申请中，可以使用双组分氨基甲酸酯类组合物。双组分氨基甲酸酯意指通过将基于异氰酸酯的化合物和基于多元醇的化合物混合而形成的聚氨酯，这区别于单一组合物中具有氨酯基的单组分聚氨酯。
在双组分聚氨酯的情况下，包含多元醇等的主要材料和包含异氰酸酯等的固化剂可以在室温下反应并固化。即，本申请的组合物可以为室温固化型。在本申请中，术语“室温”为没有特别温热或冷却的状态，其可以意指约10℃至30℃的范围内的任何温度，例如约15℃或更高、18℃或更高、20℃或更高、或者约23℃或更高且约27℃或更低的温度。固化反应可以通过催化剂例如二月桂酸二丁基锡(DBTDL)来辅助。因此，双组分氨基甲酸酯类组合物可以包含主要组分(多元醇)和固化剂组分(异氰酸酯)的物理混合物，和/或可以包含主要组分和固化剂组分的反应产物(固化产物)。
本申请的双组分氨基甲酸酯类组合物可以包括包含至少多元醇树脂的主要组合物部分(或主要部分)和包含至少多异氰酸酯的固化剂组合物部分(或固化剂部分)。因此，树脂组合物的固化产物可以包含多元醇衍生的单元和多异氰酸酯衍生的单元二者。此时，多元醇衍生的单元可以为通过使多元醇与多异氰酸酯进行氨酯反应而形成的单元，以及多异氰酸酯衍生的单元可以为通过使多异氰酸酯与多元醇进行氨酯反应而形成的单元。
在该组合物中，可以使用添加剂以确保用途或根据其用途所需的功能。例如，如果需要，可以使用填料确保过程中的触变性或者确保物理特性例如，导热性、绝缘性、耐热性(TGA分析)和散热性(导热性)。填料包含在树脂组合物中的形式或方式没有特别限制。例如，填料可以以其预先包含在主要组合物部分和/或固化剂组合物部分中的状态用于形成氨基甲酸酯类组合物。或者，填料还可以以这样的方式使用：在将主要组合物部分和固化剂组合物部分混合的过程中将单独制备的填料混合在一起。然后，填料可以过量使用，如下所述。
因此，如果根据需要使用过量的填料，则组合物的粘度可能增加，其中粘度的这种增加存在组合物进入到电池模块中的可注射加工性降低的问题。可以考虑使用分散剂防止由于填料的使用而引起的粘度增加。另一方面，根据分散剂的种类，在与组合物中的异氰酸酯基的反应中，分散剂的官能团与应参与氨酯键合的多元醇可以是竞争关系。如果多元醇与异氰酸酯之间的氨酯反应由于分散剂官能团的存在而未充分发生，则注入模块中的组合物的固化速率可能减慢，这可能导致如下问题：当后接根据另外的过程移动或翻转模块的操作时，粘合剂被泄露，或组件之间的界面被升高，以及组件被污染。然后，不充分的固化是确保散热粘合剂材料所需的预定物理特性的障碍。因此，为了防止由于过量使用填料而引起的粘度过度增加，在使用填料的同时，应通过适当的固化来确保适当的粘度，并且最终，应实现散热粘合剂材料所需的物理特性。本申请的发明人对这一点进行了认真研究，并且作为结果，他们完成了本申请的发明。
在这方面，除了填料之外，本申请的双组分氨基甲酸酯类组合物还包含阴离子分散剂，以抑制由于使用填料而引起的粘度增加。
具体地，相对于100重量份的基于酯的多元醇树脂内容物和多异氰酸酯内容物的总和，组合物可以包含小于20重量份的阴离子分散剂。当将阴离子分散剂的含量控制在以上范围内时，可以通过分散剂抑制由填料引起的粘度增加，并且同时可以通过阴离子分散剂的反应基团来防止固化反应的减弱或固化速率的延缓。阴离子分散剂的含量下限没有特别限制，但是考虑到上述阴离子分散剂的含量限制意义，其可以为约1重量份或更大、3重量份或更大、5重量份或更大、或者10重量份或更大。
在一个实例中，主要组合物部分和/或固化剂组合物部分中可以包含填料。此外，在含有填料的主要组合物部分或固化剂组合物部分中可以包含分散剂，并且分散剂可以包含在主要组合物部分或固化剂组合物部分中，无论填料是否包含在内。
具体地，当主要组合物部分和/或固化剂组合物部分中包含分散剂时，相对于各组合物部分中包含的树脂或化合物组分的量，分散剂的含量可以小于20重量份。当满足以上含量范围时，可以在抑制与填料和分散剂使用相关的缺点的同时通过填料使用充分实现期望的物理特性，如上所述。
例如，当固化剂组合物部分中包含填料和分散剂时，具有高反应性的异氰酸酯在室温下与分散剂的官能团缓慢反应，其中它们之间的反应增加固化剂组合物部分(在与主要组合物部分混合之前单独储存)的粘度，并且作为结果，这导致固化剂组合物部分的储存稳定性劣化的问题。因此，当固化剂组合物部分包含分散剂时，相对于100重量份的多异氰酸酯，优选以小于20重量份的量包含分散剂。当满足以上范围时，可以使上述与分散剂的添加相关的问题最小化，同时防止由于填料的使用而引起的粘度过度增加。
此外，当主要组合物部分中也包含填料和分散剂时，在将主要组合物部分和固化剂组合物部分混合时，在主要组合物部分中的分散剂也与异氰酸酯反应时可能使氨基甲酸酯类组合物的固化反应延迟，并且当相对于100重量份的多元醇树脂，将主要组合物部分中使用的分散剂的含量控制为小于20重量份时，注入电池模块中的粘合剂材料被给予适当的固化速率，并因此，固化组合物可以具有期望的物理特性。
在一个实例中，阴离子分散剂可以为基于磷酸酯的分散剂。基于磷酸酯的分散剂没有特别限制，只要其包含下式1的单元即可。
[式1]
Figure GDA0003362086620000071
在上式1中，R1和R2各自独立地表示氢、具有1至20个碳原子的烷基、或具有n个带有1至4个碳原子的氧化烯重复单元的聚氧化烯。重复单元n可以为1至5。
待与上式1的一个末端键合的其他官能团或化学结构的类型或极性没有特别限制。例如，只要分散剂可以通过式1的官能团吸附在填料的表面上，并且通过与式1的官能团的一个末端键合的其他官能团或化学结构可以获得分散所需的空间位阻、空间排斥或离子排斥效果，就足够了。
在一个实例中，相对于100重量份的总填料组分，可以以0.01重量份至5重量份的量包含分散剂。当满足以上范围时，可以通过分散剂适当地控制由于填料使用而引起的粘度增加。
在一个实例中，如在将各组合物部分的组分混合(例如，将填料和分散剂与多元醇或异氰酸酯混合)之后在24小时内在室温下测量的，主要组合物部分或固化剂组合物部分的初始粘度(V1)可以为1,000,000cP或更小。此时，当使用流变特性测量装置(rheologicalproperty measuring device，ARES)在0.01/秒至10.0/秒的剪切速率范围内测量初始粘度(V1)时，它可以是在2.5/秒的点处测量的粘度值。例如，当固化剂组合物部分包含异氰酸酯、填料和分散剂时，通过将它们混合而制备的固化剂组合物部分的粘度随时间推移而增加，其中在24小时内测量的粘度值可以为1,000,000cP或更小。更具体地，固化剂组合物部分的初始粘度值可以为500,000cP或更小、400,000cP或更小、300,000cP或更小、或者200,000cP或更小。同样，当主要组合物部分包含多元醇、填料和分散剂时，主要组合物部分的初始粘度值可以为500,000cP或更小、450,000cP或更小、400,000cP或更小、或者350,000cP或更小。初始粘度值的下限没有特别限制，但是例如，在固化剂组合物部分中，其可以为50,000cP或更大、或者100,000cP或更大；以及在主要组合物部分中，其可以为50,000cP或更大、100,000cP或更大、150,000cP或更大、或者200,000cP或更大。初始粘度满足该值的事实意味着由于通过添加分散剂而引起的充分的分散效果而使粘度不会过大，并因此，其意味着可以顺利地进行注射过程。
在另一个实例中，主要组合物部分和固化剂组合物部分各自在至少2个月之后可以满足以下关系表达式1。此时，在2个月之后可以意指在60天或1,440小时之后。
[关系表达式1]
V2/V1≥2
在以上关系表达式1中，V1为主要组合物部分或固化剂组合物部分的初始粘度，V2为在将组分混合之后并且在预定时间(对于主要组合物部分或固化剂组合物部分而言)超过24小时之后测量的粘度，其中当使用流变特性测量装置(ARES)在0.01/秒至10.0/秒的剪切速率范围内测量V2时，它是在2.5/秒的点处测量的粘度值。在至少两个月之后确保为初始粘度的两倍或更大的粘度值的事实意味着各组合物部分的储存稳定性是优异的。
在一个实例中，可以使用基于酯的多元醇树脂作为主要组合物部分中包含的多元醇树脂。当使用基于酯的多元醇时，有利于在使树脂组合物固化之后确保电池模块中优异的粘合性和粘合可靠性。
在一个实例中，作为基于酯的多元醇，例如，可以使用基于羧酸的多元醇或基于己内酯的多元醇。
基于羧酸的多元醇可以通过使包含羧酸的组分和包含多元醇(例如，二醇或三醇)的组分反应而形成，以及基于己内酯的多元醇可以通过使包含己内酯的组分和包含多元醇(例如，二醇或三醇)的组分反应而形成。此时，羧酸可以为二羧酸。
在一个实例中，多元醇可以为由下式2或3表示的多元醇。
[式2]
Figure GDA0003362086620000091
[式3]
Figure GDA0003362086620000092
在式2和3中，X为羧酸衍生的单元，以及Y为多元醇衍生的单元。多元醇衍生的单元可以为例如三醇单元或二醇单元。此外，n和m可以为任意数。
在上式中，羧酸衍生的单元为通过使羧酸与多元醇反应而形成的单元，以及多元醇衍生的单元为通过使多元醇与羧酸或己内酯反应而形成的单元。
即，当多元醇的羟基与羧酸的羧基反应时，通过缩合反应消除水(H2O)分子而形成酯键，其中在羧酸通过缩合反应形成酯键之后，上式2中的X意指除酯键部分以外的部分。此外，在多元醇通过缩合反应形成酯键之后，Y为除酯键以外的部分。酯键示出于式2中。
此外，在多元醇与己内酯形成酯键之后，式3中的Y也表示除酯键以外的部分。酯键示出于式3中。
另一方面，当上式中的多元醇衍生的单元Y为衍生自具有三个或更多个羟基的多元醇的单元例如三醇单元时，可以在所述式结构中的Y部分中实现支化结构。
在上式2中，羧酸衍生的单元X的种类没有特别限制，但是为了确保期望的物理特性，其可以为选自以下的任一种单元：邻苯二甲酸单元、间苯二甲酸单元、对苯二甲酸单元、偏苯三酸单元、四氢化邻苯二甲酸单元、六氢化邻苯二甲酸单元、四氯邻苯二甲酸单元、草酸单元、己二酸单元、壬二酸单元、癸二酸单元、琥珀酸单元、苹果酸单元、戊二酸单元、丙二酸单元、庚二酸单元、辛二酸单元、2,2-二甲基琥珀酸单元、3,3-二甲基戊二酸单元、2,2-二甲基戊二酸单元、马来酸单元、富马酸单元、衣康酸单元和脂肪酸单元。在上述范围内从低玻璃化转变温度的观点出发，脂族羧酸衍生的单元可以优于芳族羧酸衍生的单元。
另一方面，在式2和3中，多元醇衍生的单元Y的种类没有特别限制，但是为了确保期望的物理特性，其可以为选自以下的一者或更多者：乙二醇单元、二甘醇单元、丙二醇单元、1,2-丁二醇单元、2,3-丁二醇单元、1,3-丙二醇单元、1,3-丁二醇单元、1,4-丁二醇单元、1,6-己二醇单元、新戊二醇单元、1,2-乙基己二醇单元、1,5-戊二醇单元、1,9-壬二醇单元、1,10-癸二醇单元、1,3-环己烷二甲醇单元、1,4-环己烷二甲醇单元、甘油单元和三羟甲基丙烷单元。
另一方面，在上式2中，n为任意数，并且可以考虑树脂组合物或作为其固化产物的树脂层的期望物理特性来选择范围。例如，n可以为约2至10、或2至5。
此外，在上式3中，m为任意数，并且可以考虑树脂组合物或作为其固化产物的树脂层的期望物理特性来选择范围。例如，m为约1至10、或1至5。
如果式2和3中的n和m在以上范围之外，则多元醇的可结晶性表现变得更强，这可能不利地影响组合物的可注射加工性。
多元醇的分子量可以考虑如下所述的低粘度特性、耐久性或粘合性等进行调节，其可以在例如约300至2,000的范围内。如果其在以上范围之外，则在固化之后树脂层的可靠性可能差，并且可能出现与挥发性组分有关的问题。
在本申请中，多异氰酸酯可以意指包含两个或更多个异氰酸酯基团的化合物。
在本申请中，固化剂组合物部分中包含的多异氰酸酯的种类没有特别限制。
在一个实例中，为了确保期望的物理特性，可以使用不包含芳族基团的非芳族异氰酸酯化合物。即，使用脂族系列或脂环族系列可能是有利的。当使用芳族多异氰酸酯时，反应速率可能太快并且固化产物的玻璃化转变温度可能提高，因此可能难以确保适合于本申请的组合物的用途的可加工性和物理特性。
例如，可以使用脂族或脂族环状多异氰酸酯或其改性产物。具体地，可以使用脂族多异氰酸酯，例如六亚甲基二异氰酸酯、三甲基六亚甲基二异氰酸酯、赖氨酸二异氰酸酯、降冰片烷二异氰酸酯、亚乙基二异氰酸酯、亚丙基二异氰酸酯或四亚甲基二异氰酸酯；脂族环状多异氰酸酯，例如反式环己烷-1,4-二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、双(异氰酸根合甲基)环己烷二异氰酸酯或二环己基甲烷二异氰酸酯；或者前述的一种或更多种碳二亚胺改性的多异氰酸酯或异氰脲酸酯改性的多异氰酸酯；等等。此外，可以使用以上列出的化合物中的两者或更多者的混合物。
树脂组合物中的多元醇衍生的树脂组分与多异氰酸酯衍生的树脂组分之比没有特别限制，其可以适当调节以使得可以进行它们之间的氨酯反应。
如上所述，为了确保过程中所需的散热性(导热性)或触变性，组合物中可以包含过量的填料，如果使用过量的填料，则组合物的粘度增加，以致在将组合物注入电池模块的壳体时的可加工性可能劣化。因此，其在包含过量填料的同时需要足以不妨害可加工性的低粘度特性。此外，当仅显示出低粘度时，也难以确保可加工性，因此可能必要的是：需要适当的触变性，在固化时表现出优异的粘合力，并且固化本身在室温下进行。然后，基于酯的多元醇有利于确保固化之后的粘合性，但是是高度结晶的，因此在室温下变成蜡态是高度可能的，并且由于粘度增加而不利于确保适当的可注射加工性。即使将其通过熔化而降低粘度来使用，由于在存储过程中自然发生的可结晶性而发生在组合物的注射或应用过程中结晶所导致的粘度增加，这可以在与填料混合之后继续，并因此，可加工性可能降低。考虑到这一点，本申请中使用的基于酯的多元醇可以满足以下特性。
在本申请中，基于酯的多元醇可以为无定形或足够低结晶的多元醇。在此，“无定形”意指在DSC(差示扫描量热法)分析中未观察到结晶温度(Tc)和熔融温度(Tm)的情况。可以使用已知的装置例如Q2000(TA instruments)进行DSC分析。具体地，可以在-80℃至60℃的范围内以10℃/分钟的速率进行DSC分析，并且例如，可以进行这样的方法：其中以上述速率将温度从25℃升高至50℃，然后将温度再次降低至-70℃并再次升高至50℃。在此，“足够低结晶”意指在DSC分析中观察到的熔点或熔融温度(Tm)低于15℃(其为约10℃或更低、5℃或更低、0℃或更低、-5℃或更低、-10℃或更低、或者-20℃或更低左右)的情况。此时，熔点的下限没有特别限制，但是例如，熔点可以为约-80℃或更高、约-75℃或更高、或者约-70℃或更高。当多元醇是结晶的或具有高(室温)可结晶性(例如，不满足熔点范围)时，取决于温度的粘度差容易地增加，因此在将填料和树脂混合的过程中，可能不利地影响填料的分散度和最终混合物的粘度，可加工性降低，并因此，可能变得难以满足用于电池模块的粘合剂组合物所需的耐寒性、耐热性和耐水性。
图1为示出作为用于确定基于酯的多元醇的无定形特性或足够低的可结晶特性的实例的几种多元醇的DSC分析结果的图。根据本申请，可以确定样品#1为无定形的，并且可以确定样品#2和#3为足够低的结晶的。另一方面，在熔融温度(Tm)为33.52℃的样品#4的情况下，可以说可结晶性是高的。
氨基甲酸酯类组合物中包含的多元醇树脂组分和异氰酸酯组分在固化之后的玻璃化转变温度(Tg)可以低于0℃。在本申请中，术语“在固化之后的玻璃化转变温度”可以为对基于2250cm-1附近的NCO峰的转化率为80％或更大的固化产物测量的玻璃化转变温度，所述转化率在室温和30％至70％相对湿度下持续24小时的固化状态的基础上通过FT-IR分析来确定。玻璃化转变温度可以在使多元醇树脂和异氰酸酯组分(没有任何填料)固化之后来测量。
当满足玻璃化转变温度范围时，即使在可以使用电池模块或电池组的低温下也可以在相对短的时间内确保脆特性，从而确保抗冲击特性和抗振特性。另一方面，如果不满足上述范围，则固化产物的粘性可能过高或者热稳定性可能降低。在一个实例中，氨基甲酸酯类组合物在固化之后的玻璃化转变温度的下限可以为约-70℃或更高、-60℃或更高、-50℃或更高、-40℃或更高、或者约-30℃或更高，并且上限可以为约-5℃或更低、-10℃或更低、-15℃或更低、或者约-20℃或更低。
在一个实例中，组合物中包含的填料可以为至少导热填料。在本申请中，术语导热填料可以意指热导率为约1W/mK或更大、约5W/mK或更大、约10W/mK或更大、或者约15W/mK或更大的材料。具体地，导热填料的热导率可以为约400W/mK或更小、约350W/mK或更小、或者约300W/mK或更小。可用的导热填料的种类没有特别限制，但是当同时考虑绝缘特性等时，其可以为陶瓷填料。例如，可以使用陶瓷颗粒，例如氧化铝、AlN(氮化铝)、BN(氮化硼)、氮化硅、SiC或BeO。填料的形状或比例没有特别限制，其可以考虑氨基甲酸酯类组合物的粘度、在组合物的固化树脂层中沉降的可能性、期望的耐热性或热导率、绝缘特性、填充效果或分散性等来适当地调节。通常，填料的尺寸越大，包含其的组合物的粘度越高，并且填料在树脂层中沉淀的可能性越高。此外，尺寸越小，耐热性趋于增加。因此，考虑到上述的点，可以选择具有适当类型和尺寸的填料，并且如果需要，也可以使用两种或更多种填料。考虑到填充量，使用球形填料是有利的，但是考虑到网络结构形成或传导性，也可以使用诸如针样形态或扁平形态的形式的填料。填料的热导率可以根据已知的方法来测量，其中填料的热导率可以通过使填料熔化然后制成样品的方法来测量。
在一个实例中，组合物可以包含平均粒径在0.001μm至80μm的范围内的导热填料。在另一个实例中，填料的平均粒径可以为0.01μm或更大、0.1μm或更大、0.5μm或更大、1μm或更大、2μm或更大、3μm或更大、4μm或更大、5μm或更大、或者约6μm或更大。在另一个实例中，填料的平均粒径可以为约75μm或更小、约70μm或更小、约65μm或更小、约60μm或更小、约55μm或更小、约50μm或更小、约45μm或更小、约40μm或更小、约35μm或更小、约30μm或更小、约25μm或更小、约20μm或更小、约15μm或更小、约10μm或更小、或者约5μm或更小。平均粒径可以使用PSA(粒度分析)设备来测量。在一个实例中，当对于颗粒按尺寸从1至100排列时，平均粒径可以意指D(50)，其是排序为第50的粒度。
为了获得优异的散热性能，可以考虑使用高含量的导热填料。例如，相对于100重量份的总树脂组分(即，基于酯的多元醇树脂内容物和多异氰酸酯内容物的总和)，可以以约50重量份至2,000重量份的量使用填料。在另一个实例中，可以使用超过总树脂组分的填料内容物。具体地，相对于100重量份的基于酯的多元醇树脂内容物和多异氰酸酯内容物的总和，填料可以以如下量来使用：约100重量份或更多、约150重量份或更多、约200重量份或更多、约250重量份或更多、约300重量份或更多、约350重量份或更多、约400重量份或更多、约500重量份或更多、约550重量份或更多、约600重量份或更多、或者约650重量份或更多。在一个实例中，当在以上范围内使用填料时，其可以以相同的量分布在主要组合物部分和固化剂组合物部分中。
在一个实例中，填料的含湿量可以为1,000ppm或更小。含湿量可以用KarlFishcer滴定仪(KR831)在10％相对湿度和5.0或更小的偏差的条件下测量。此时，含湿量可以为树脂组合物中使用的全部填料的平均含湿量。在本申请中，也可以选择性地使用满足以上条件的填料，或者在将待使用的填料在约200℃的温度下的烘箱中干燥之后，也可以将填料的含湿量调节成满足所述含湿量范围。在另一个实例中，填料含湿量的上限可以为800ppm或更小、600ppm或更小、或者400ppm或更小，并且下限可以为100ppm或更大、或者200ppm或更大。
如上所述，当以高含量使用导热填料时，包含填料的主要组合物部分或固化剂组合物部分或者包含它们的组合物的粘度可能增加。如上所述，当树脂组合物的粘度太高时，可注射加工性差，由此可能无法在整个树脂层中充分实现树脂层所需的物理特性。考虑到这一点，优选使用可以为液体或具有足够流动性的低粘度组分作为树脂组分。
在一个实例中，基于酯的多元醇树脂组分和多异氰酸酯组分各自的粘度可以为10,000cP或更小。具体地，树脂组分的粘度可以为8,000cP或更小、6,000cP或更小、4,000cP或更小、2,000cP、或者1,000cP或更小。优选地，粘度的上限可以为900cP或更小、800cP或更小、700cP或更小、600cP或更小、500cP或更小、或者400cP或更小。虽然没有特别限制，但是各树脂组分的粘度的下限可以为50cP或更大、或者100cP或更大。如果粘度太低，则可加工性可以是良好的，但是由于原料的分子量低，因此挥发的可能性可能增加，并且耐热性/耐寒性、阻燃性和粘合力可能劣化，其中这样的缺点可以通过满足下限范围来防止。树脂的粘度可以例如使用Brookfiled LV型粘度计在室温下测量。
除了以上之外，还可以使用多个种类的填料。例如，可以考虑使用诸如石墨的(基于)碳填料，以确保树脂组合物的固化树脂层的绝缘特性。或者，可以使用诸如热解法二氧化硅、粘土或碳酸钙的填料。填料的形式或含量比没有特别限制，其可以考虑树脂组合物的粘度、在树脂层中沉降的可能性、触变性、绝缘特性、填充效果或分散性来选择。
此外，树脂组合物还可以包含阻燃剂或阻燃助剂。在这种情况下，可以没有任何特别限制地使用已知的阻燃剂，并且例如，可以应用固相形式的阻燃剂或液体阻燃剂。阻燃剂包括例如有机阻燃剂(例如，三聚氰胺氰脲酸酯)和无机阻燃剂(例如，氢氧化镁)。当填充在树脂层中的填料的量大时，也可以使用液体型阻燃材料(TEP、磷酸三乙酯、或TCPP、三(1,3-氯-2-丙基)磷酸酯等)。此外，还可以添加能够用作阻燃增效剂的硅烷偶联剂。
所述组合物可以包含上述构成，并且可以为溶剂型组合物、基于水的组合物或无溶剂型组合物，但是考虑到下面描述的制造过程的便利性，无溶剂型可以是合适的。
在固化之后，本申请的组合物可以具有适合于如下所述的用途的物理特性。在本说明书中提及的物理特性中，当所测量的温度影响物理特性时，除非另外说明，否则物理特性可以为在室温下测量的物理特性。此外，与物理特性有关的表述“在固化之后”可以以与关于玻璃化转变温度的上述相同含义使用。
在一个实例中，树脂组合物在固化之后在室温下可以具有预定的粘合力(S1)。具体地，树脂层的粘合力可以为约150gf/10mm或更大、200gf/10mm或更大、250gf/10mm或更大、300gf/10mm或更大、350gf/10mm或更大、或者400gf/10mm或更大。当粘合力满足以上范围时，可以确保适当的抗冲击性和抗振性。树脂层粘合力的上限没有特别限制，其可以为约1,000gf/10mm或更小、900gf/10mm或更小、800gf/10mm或更小、700gf/10mm或更小、600gf/10mm或更小、或者500gf/10mm或更小左右。当粘合力太高时，存在附接有经固化的组合物的袋部撕裂的风险。具体地，在发生其中在驾驶车辆时由于事故而引起电池模块的形状变形的冲击的情况下，当电池单元通过固化树脂层附接得太牢固时，在袋被撕裂时，电池内部的危险材料可能露出或爆炸。可以根据以下实施例中公开的方法相对于铝袋测量粘合力。例如，在将用于制造电池单元的铝袋切成宽度为约10mm之后，将树脂组合物装载在玻璃板上，并且将切割的铝袋装载在其上使得树脂组合物与袋的PET(聚(对苯二甲酸乙二醇酯))侧接触，然后使树脂组合物在25℃和50％RH的条件下固化24小时，在用拉伸测试仪(质构分析仪)以180°的剥离角和300mm/分钟的剥离速度剥离铝袋时，测量粘合力。
在另一个实例中，即使在高温度/高湿度下，树脂组合物在固化之后的粘合力也可以保持在相当高的水平。具体地，在本申请中，在预定条件下进行的高温度/高湿度加速测试之后通过相同方法测量的粘合力(S2)相对于在室温下测量的粘合力(S1)的比率[(S2/S1)×100]％可以为70％或更大、或者80％或更大。在一个实例中，可以在40℃至100℃的温度和75％RH或更大的湿度的条件下将与用于测量室温粘合力的样品相同的样品储存10天之后测量高温度/高湿度加速测试。当满足粘合力和关系时，即使电池模块的使用环境改变，也可以保持优异的粘合耐久性。
在一个实例中，树脂组合物在固化之后可以具有优异的耐热性。就这一点而言，在对不含填料的状态下的仅树脂组分的固化产物测量热重分析(TGA)时，本申请的组合物的5％重量损失温度可以为120℃或更高。此外，在对包含填料的状态下的树脂组合物的固化产物测量热重分析(TGA)时，本申请的组合物的800℃平衡可以为70重量％或更大。在另一个实例中，800℃℃平衡可以为约75重量％或更大、约80重量％或更大、约85重量％或更大、或者约90重量％或更大。在另一个实例中，800℃℃平衡可以为约99重量％或更小。此时，热重分析(TGA)可以在60cm3/分钟的氮气(N2)气氛下以20℃/分钟的升温速率在25℃至800℃的范围内测量。通过控制树脂和/或填料的种类或者其含量可以确保与热重分析(TGA)相关的耐热特性。
在一个实例中，树脂组合物在固化之后可以具有优异的电绝缘性。在如下所述的电池模块结构中，当树脂层表现出预定的电绝缘性时，可以保持电池模块的性能并且可以确保稳定性。例如，如根据ASTM D149测量的，树脂组合物的固化产物的介电击穿电压可以为约10kV/mm或更大、15kV/mm或更大、或者20kV/mm或更大。介电击穿电压的值越高，树脂层显示出越优异的绝缘性，因此其没有特别限制，但是考虑到树脂层的组成等，其可以为约50kV/mm或更小、45kV/mm或更小、40kV/mm或更小、35kV/mm或更小、或者30kV/mm或更小。例如，通过调节上述填料和树脂组分的含量可以确保在以上范围内的介电击穿电压。
在本申请的另一个实例中，本申请涉及电池模块。模块包括模块壳体和电池单元。电池单元可以容置在模块壳体中。模块壳体中可以存在一个或更多个电池单元，并且模块壳体中可以容置复数个电池单元。容置在模块壳体中的电池单元的数量根据应用等进行调节，其没有特别限制。容置在模块壳体中的电池单元可以彼此电连接。
模块壳体可以包括至少形成其中可以容置电池单元的内部空间的侧壁和底板。此外，模块壳体还可以包括用于密封内部空间的顶板。侧壁、底板和顶板彼此一体地形成，或者组装彼此单独的侧壁、底板和/或顶板，使得可以形成模块壳体。这样的模块壳体的形状和尺寸没有特别限制，并且可以根据应用或者容置在内部空间中的电池单元的类型和数量等适当地选择。
在此，由于至少有两个板构成模块壳体，因此术语顶板和底板是具有用于区分它们的相对概念的术语。即，并不意指在实际使用状态下，顶板必须存在于上部处，而底板必须存在于下部处。
图2为示出示例性模块壳体10的图，其是包括一个底板10a和四个侧壁10b的盒形模块壳体10的实例。模块壳体10还可以包括密封内部空间的顶板10c。
图3为从上方观察的其中容置有电池单元20的图2的模块壳体10的示意图。
可以在模块壳体的底板、侧壁和/或顶板中形成孔。当通过注射工艺形成树脂层时，孔可以为用于注入用于形成树脂层的材料(即树脂组合物)的注入孔，如下所述。孔的形状、数量和位置可以考虑用于形成树脂层的材料的注入效率来调节。在一个实例中，孔可以至少形成在底板和/或顶板上。
在一个实例中，孔可以形成在侧壁、底板或顶板的总长度的约1/4至3/4点处或约3/8至7/8点处或大致中间。通过经由形成在该点处的注入孔注入树脂组合物，树脂层可以被注入成具有宽的接触面积。如图4所示，1/4、3/4、3/8或7/8点为例如基于底板等的任一端面E测量的至孔形成位置的距离A相对于总长度L的比率。形成长度L和距离A的端部E可以为任何端部E，只要从同一端部E测量长度L和距离A即可。在图4中，注入孔50a为位于底板10a的大致中间部分的形式。
注入孔的尺寸和形状没有特别限制，并且可以考虑待在下面描述的树脂层材料的注入效率来调节。例如，孔可以具有圆形形状、椭圆形形状、多边形形状(例如，三角形或正方形)或无定形形状。注入孔的数量和间距没有特别限制，并且可以进行调节以使树脂层可以与底板等具有宽的接触面积，如上所述。
可以在形成有注入孔的顶板和底板等的端部处形成观察孔(例如，图4中的50b)。例如，当通过注入孔注入树脂层的材料时，可以形成这样的观察孔以用于观察注入的材料是否被良好地注入至侧壁、底板或顶板的端部。观察孔的位置、形状、尺寸和数量没有特别限制，只要它们形成为使得可以确定注入的材料是否被适当地注入即可。
模块壳体可以为导热壳体。术语导热壳体意指这样的壳体：其中整个壳体的热导率为10W/mK或更大，或者包括具有如上所述的热导率的至少一部分。例如，如上所述的侧壁、底板和顶板中的至少一者可以具有上述热导率。在另一个实例中，侧壁、底板和顶板中的至少一者可以包括具有所述热导率的部分。例如，如下所述，本申请的电池模块可以包括与顶板和电池单元接触的第一含填料的固化树脂层；和与底板和电池单元接触的第二含填料的固化树脂层，其中至少第二含填料的固化树脂层可以为导热树脂层，由此可以说，至少底板可以具有导热性或者可以包括导热部。
在此，导热的顶板、底板、侧壁或导热部的热导率可以为20W/mK或更大、30W/mK或更大、40W/mK或更大、50W/mK或更大、60W/mK或更大、70W/mK或更大、80W/mK或更大、90W/mK或更大、100W/mK或更大、110W/mK或更大、120W/mK或更大、130W/mK或更大、140W/mK或更大、150W/mK或更大、160W/mK或更大、170W/mK或更大、180W/mK或更大、190W/mK或更大、或者约195W/mK或更大。热导率的值越高，从模块的散热特性等的观点出发越有利，并且上限没有特别限制。在一个实例中，热导率可以为约1,000W/mK或更小、900W/mK或更小、800W/mK或更小、700W/mK或更小、600W/mK或更小、500W/mK或更小、400W/mK或更小、300W/mK或更小、或者250W/mK或更小，但不限于此。表现出如上所述的热导率的材料的种类没有特别限制，并且例如，包括金属材料如铝、金、纯银、钨、铜、镍、或铂。模块壳体可以完全由如上所述的导热材料构成，或者模块壳体的至少一部分可以为由所述导热材料构成的部分。因此，模块壳体可以具有上述范围的热导率，或者包括具有前述热导率的至少一部分。
在模块壳体中，具有以上范围内的热导率的部分可以为与如下所述的树脂层和/或绝缘层接触的部分。此外，具有所述热导率的部分可以为与诸如冷却水的冷却介质接触的部分。当其具有这样的结构时，由电池单元产生的热可以被有效地排出到外部。
此外，容置在模块壳体中的电池单元的类型没有特别限制，并且可以应用各种已知的电池单元。在一个实例中，电池单元可以为袋型。参照图5，袋型电池单元100通常可以包括电极组合件、电解质和袋外部材料。
图5为示意性地示出示例性袋型单元的配置的分解透视图，以及图6为图5的配置的组合透视图。
包括在袋型电池单元100中的电极组合件110可以为这样的形式：其中至少一个正极板和至少一个负极板设置有介于其间的各隔离件。电极组合件110可以为其中一个正极板和一个负极板与隔离件缠绕在一起的缠绕型，或者为其中复数个正极板和复数个负极板交替地与介于其间的各隔离件层合的堆叠型。
袋外部材料120可以配置成配备有例如外绝缘层、金属层和内粘合剂层的形式。这样的外部材料120保护内部元件例如电极组合件110和电解质，以补充电极组合件110和电解质的电化学特性，并且考虑散热等。这样的金属薄膜可以介于由绝缘材料形成的绝缘层之间，以确保与诸如电极组合件110和电解质的元件或袋型电池单元100外部的其他元件电绝缘。此外，所述袋还可以包括例如聚合物树脂层(基材)，例如PET。
在一个实例中，外部材料120可以包括上袋121和下袋122，其中在上袋121和下袋122中的至少一者中可以形成凹形内部空间I。电极组合件110可以容置在该袋的内部空间I中。在上袋121和下袋122各自的外周表面上设置有密封部S，并且这些密封部S彼此接合，使得可以密封容置电极组合件110的内部空间。
电极组合件110的各电极板设置有电极极耳(electrode tab)，并且一个或更多个电极极耳可以连接至电极引线。电极引线可以介于上袋121和下袋122的密封部S之间，并且暴露于外部材料120的外部以用作袋型电池单元100的电极端子。
如上所述的袋型单元的形状仅是一个实例，并且在本申请中应用的电池单元不限于上述种类。在本申请中，各种形状的已知袋型单元或其他类型的单元都可以用作电池单元。
本申请的电池模块还可以包括树脂层。具体地，本申请的电池模块可以包括其中含填料的组合物被固化的固化树脂层。固化树脂层可以由如上所述的氨基甲酸酯类组合物形成。
作为树脂层，电池模块可以包括与顶板和电池单元接触的第一含填料的固化树脂层；以及与底板和电池单元接触的第二含填料的固化树脂层。第一含填料的固化树脂层和第二含填料的固化树脂层中的一者或更多者可以包含如上所述的氨基甲酸酯类组合物的固化产物，从而具有如上所述的预定粘合力、耐寒性、耐热性和绝缘性。此外，第一含填料的固化树脂层和第二含填料的固化树脂层可以具有以下特性。
在一个实例中，树脂层可以为导热树脂层。在这种情况下，导热树脂层的热导率可以为约1.5W/mK或更大、约2W/mK或更大、2.5W/mK或更大、3W/mK或更大、3.5W/mK或更大、或者4W/mK或更大。所述热导率可以为50W/mK或更小、45W/mK或更小、40W/mK或更小、35W/mK或更小、30W/mK或更小、25W/mK或更小、20W/mK或更小、15W/mK或更小、10W/mK或更小、5W/mK或更小、4.5W/mK或更小、或者约4.0W/mK或更小。当树脂层为如上所述的导热树脂层时，附接有树脂层的底板、顶板和/或侧壁等可以为上述热导率为10W/mK或更大的部分。此时，表现所述热导率的模块壳体部分可以为与冷却介质例如冷却水等接触的部分。树脂层的热导率使用已知的热盘设备测量，其是例如根据ASTM D5470标准或ISO 22007-2标准测量的值。这样的树脂层的热导率可以例如通过适当地调节树脂层中包含的如上所述的填料及其含量来确保。
在一个实例中，在电池模块中，树脂层或施加有树脂层的电池模块的热阻可以为5K/W或更小、4.5K/W或更小、4K/W或更小、3.5K/W或更小、3K/W或更小、或者约2.8K/W。当调节树脂层或施加有树脂层的电池模块以表现出以上范围内的热阻时，可以确保优异的冷却效率或散热效率。热阻的测量可以如下进行：在驱动电池模块的同时根据模块上的单元位置附接温度传感器，并且基于由传感器测量的温度计算热阻。测量热阻的方法没有特别限制，并且例如，热阻可以根据ASTM D5470标准或ISO 22007-2标准来测量。
在一个实例中，树脂层可以为形成为即使在预定的热冲击测试中也保持耐久性的树脂层。热冲击测试可以以本领域中已知的方式进行。例如，当一个循环由将电池模块保持在-40℃的低温下30分钟然后在将温度增加至80℃之后再次将其保持30分钟构成时，其可以为在重复100次循环的热冲击测试之后，不会从电池模块的模块壳体或电池单元剥离或开裂的树脂层。例如，当将电池模块应用于需要长保质期(例如，在汽车的情况下约15年或更长)的产品(例如，汽车)时，可能需要与以上相同水平的性能以确保耐久性。
在一个实例中，树脂层可以为阻燃树脂层。在本申请中，术语阻燃树脂层可以意指在UL 94V测试(垂直燃烧测试)中显示出V-0等级的树脂层。这可以确保对火和可能发生在电池模块中的其他事故的稳定性。
在一个实例中，树脂层的比重可以为5或更小。在另一个实例中，所述比重可以为4.5或更小、4或更小、3.5或更小、或者3或更小。显示出该范围内的比重的树脂层有利于制造轻质电池模块。比重的值越低，越有利于模块的轻量化，因此下限没有特别限制。例如，比重可以为约1.5或更大、或者2或更大。可以调节添加至树脂层的组分使得树脂层表现出以上范围内的比重。例如，当添加填料时，可以使用施加即使在低比重下也能够确保期望的热导率的填料(如果可能的话，即具有低比重的填料或经表面处理的填料)的方法等。
在一个实例中，如果可能的话，优选树脂层不包含挥发性物质。例如，树脂层的非挥发性组分的比例可以为90重量％或更大、95重量％或更大、或者98重量％或更大。在此，非挥发性组分及其比例可以以以下方式指定。即，非挥发性组分可以限定为在将树脂层保持在100℃下约1小时之后的剩余部分。因此，非挥发性组分的比例可以基于树脂层的初始重量和在将树脂层保持在100℃下约1小时之后的比例来测量。
在一个实例中，树脂层在固化过程期间或在固化之后具有低收缩率是有利的。这可以防止在模块的制造或使用过程期间可能发生的剥离或空隙的出现。收缩率可以在能够表现出上述效果的范围内适当调节，并且可以例如小于5％、小于3％或小于约1％。收缩率的值越低，收缩率越有利，因此下限没有特别限制。
在一个实例中，树脂层可以具有低的热膨胀系数(CTE)，以防止在模块的制造或使用过程期间可能发生的剥离或空隙的出现等。热膨胀系数可以例如小于300ppm/K、小于250ppm/K、小于200ppm/K、小于150ppm/K、或小于约100ppm/K。热膨胀系数的值越低，该系数越有利，因此下限没有特别限制。测量热膨胀系数的方法没有特别限制。例如，其使用TMA(热机械分析仪)在膨胀模式和0.05N载荷下在-40度至125度的范围内在5℃/分钟的条件下进行测量，其中热膨胀系数可以以基于修改的长度来确定指定温度区间内的长度变化率的方式进行测量。
在一个实例中，为了赋予电池模块良好的耐久性或抗冲击性，树脂层可以具有适当水平的拉伸强度。例如，树脂层可以配置成具有约1.0MPa或更大的杨氏模量。杨氏模量可以为例如，对于在-40℃至80℃的范围内的每个点在低温(约-40℃)、室温(约25℃)和高温(约80℃)下以拉伸模式测量时的斜率值。温度越高，测量的杨氏模量越低。例如，本申请的树脂层的杨氏模量可以为1.0Mpa或更大，更具体地，在10Mpa至500Mpa的范围内。当杨氏模量小于以上范围时，固定大重量单元的功能不好；而当其太大时，脆特性强，以致在诸如车辆碰撞的冲击情况下可能出现裂纹。
在一个实例中，树脂层表现出适当的硬度可以是有利的。例如，如果树脂层的硬度太高，则由于树脂层具有脆特性而可能不利地影响可靠性。当考虑到这一点时，通过控制树脂层的硬度，可以确保抗冲击性和抗振性，并且可以确保产品的耐久性。树脂层的肖氏A型硬度可以为例如小于100、99或更小、98或更小、95或更小、或者93或更小，或者肖氏D型硬度可以为例如小于约80、约70或更小、约65或更小、或者约60或更小。硬度的下限没有特别限制。例如，肖氏A型硬度可以为60或更大，或者肖氏00型硬度可以为5或更大、或者约10或更大左右。以上范围内的硬度可以通过控制填料的含量等来确保。肖氏硬度可以根据已知的方法使用各个类型的硬度计(例如，肖氏A硬度计)来测量。已知的方法为ASTM D2240等。
通过在如上所述的电池模块中形成满足所述特性的固化树脂层，可以提供具有对外部冲击或振动的优异耐久性的电池模块。
在本申请的电池模块中，与树脂层接触的侧壁、底板和顶板中的至少一者可以为上述导热侧壁、底板或顶板。另一方面，在本说明书中，术语接触还可以意指这样的情况：其中例如，顶板、底板和/或侧壁或电池单元与树脂层直接接触，或者在其间存在其他元件例如绝缘层等。此外，与导热侧壁、底板或顶板接触的树脂层可以与目标热接触。此时，热接触可以意指这样的状态：树脂层与底板等直接接触，或者在树脂层与底板等之间存在其他元件例如如下所述的绝缘层等，但是其他元件不妨碍从电池单元到树脂层以及从树脂层到底板等的热传递。在此，短语“不妨碍热传递”意指这样的情况：即使在树脂层与底板等之间存在其他元件(例如，如下所述的绝缘层或引导部)时，其他元件和树脂层的总热导率为约1.5W/mK或更大、约2W/mK或更大、2.5W/mK或更大、3W/mK或更大、3.5W/mK或更大、或者4W/mK或更大，或者即使在存在其他元件时，树脂层和与其接触的底板等的总热导率也包括在该范围内。热接触的热导率可以为50W/mK或更小、45W/mK或更小、40W/mK或更小、35W/mK或更小、30W/mK或更小、25W/mK或更小、20W/mK或更小、15W/mK或更小、10W/mK或更小、5W/mK或更小、4.5W/mK或更小、或者约4.0W/mK或更小。当存在其他元件时，该热接触可以通过控制其他元件的热导率和/或厚度来实现。
导热树脂层可以与底板等热接触，并且还可以与电池单元热接触。通过采用这样的结构，大大减少了在一般的电池模块或作为这样的模块的组合件的电池组的构造中先前需要的模块的各种紧固部件或冷却设备等，并且同时可以实现其中散热特性得到确保并且每单位体积容置更多电池单元的模块。因此，本申请可以提供在更紧凑和更轻的同时具有高功率的电池模块。
图7为电池模块的示例性截面图。在图7中，模块可以为这样的形式：其包括壳体，所述壳体包括侧壁10b和底板10a；容置在壳体内的复数个电池单元20；以及与电池单元20和壳体二者接触的树脂层30。图7为存在于底板10a侧上的树脂层30的图，但是本申请的电池模块还可以包括以与图7相同的形式位于顶板侧上的树脂层。
在以上结构中，与树脂层30接触的底板等可以为如上所述的导热底板等。
相对于底板等的总面积，树脂层与底板等之间的接触面积可以为约70％或更大、约75％或更大、约80％或更大、约85％或更大、约90％或更大、或者约95％或更大。接触面积的上限没有特别限制，并且可以为例如100％或更小、或者小于约100％。
当顶板或底板是导热的并且与其接触的固化树脂层也是导热的时，导热部或导热底板等可以为与冷却介质(例如，冷却水)接触的部分。即，如图7示意性所示，通过以上结构可以容易地将热H排出至底板等，并且通过使该底板等与冷却介质CW接触，即使在更简化的结构中，也可以容易地进行热释放。
第一固化树脂层和第二固化树脂层各自的厚度可以在例如约100μm至5mm的范围内、或在约200μm至5mm的范围内。在本申请的结构中，考虑到期望的散热特性或耐久性，可以将树脂层的厚度设定为适当的厚度。所述厚度可以为树脂层的最薄部分的厚度、最厚部分的厚度、或平均厚度。
如图7所示，在模块壳体的内部的至少一个表面(例如，与树脂层30接触的底板10a的表面)上也可以存在可以引导容置的电池单元20的引导部10d。此时，引导部10d的形状没有特别限制，并且可以考虑待应用的电池单元的形状来采用适当的形状。引导部10d可以与底板等一体地形成，或者可以单独附接至其。考虑到上述热接触，引导部10d可以使用导热材料(例如，金属材料，如铝、金、纯银、钨、铜、镍或铂)形成。此外，虽然未在图中示出，但是在容置的电池单元20之间还可以存在中间层(interleaf)或粘合剂层。在此，中间层可以在使电池单元进行充电和放电时充当缓冲。
在一个实例中，电池模块还可以包括在模块壳体与电池单元之间或者在树脂层与模块壳体之间的绝缘层。图8示意性地示出了其中绝缘层40形成在树脂层30与形成于壳体的底板10a上的引导部10d之间的情况。通过添加绝缘层，可以防止诸如由于在使用期间可能发生的冲击使单元与壳体之间接触而导致的电短路现象或火灾的问题。绝缘层可以使用具有高绝缘性和热导率的绝缘片来形成，或者可以通过施加或注入表现出绝缘特性的材料来形成。例如，在如下所述的用于制造电池模块的方法中，形成绝缘层的过程可以在注入树脂组合物之前进行。可以在形成绝缘层时施加所谓的TIM(热界面材料)等。或者，绝缘层可以由粘合剂材料形成，并且例如，绝缘层还可以使用几乎没有或没有填料(例如导热填料)的树脂层来形成。作为可以用于形成绝缘层的树脂组分，可以例示丙烯酸类树脂、PVC(聚(氯乙烯))、烯烃树脂(例如PE(聚乙烯))、环氧树脂、有机硅或橡胶组分(例如EPDM(乙烯丙烯二烯单体)橡胶)等，但不限于此。绝缘层的根据ASTM D149所测量的绝缘击穿电压可以为约5kV/mm或更大、约10kV/mm或更大、约15kV/mm或更大、20kV/mm或更大、25kV/mm或更大、或者30kV/mm或更大。介电击穿电压的值越高，表现出的绝缘性越好，因此其没有特别限制。例如，绝缘层的介电击穿电压可以为约100kV/mm或更小、90kV/mm或更小、80kV/mm或更小、70kV/mm或更小、或者60kV/mm或更小。绝缘层的厚度可以考虑绝缘层的绝缘特性和热导率等设定为适当的范围，并且例如可以为约5μm或更大、10μm或更大、20μm或更大、30μm或更大、40μm或更大、50μm或更大、60μm或更大、70μm或更大、80μm或更大、或者90μm或更大左右。此外，厚度的上限没有特别限制，并且可以为例如约1mm或更小、约200μm或更小、190μm或更小、180μm或更小、170μm或更小、160μm或更小、或者150μm或更小。
在本申请的另一个实例中，本申请涉及用于制造电池模块(例如上述电池模块)的方法。
本申请的制造方法可以包括如下步骤：将树脂组合物注入上述模块壳体中；将电池单元容置在模块壳体中；以及使树脂组合物固化以形成树脂层。
将树脂组合物注入模块壳体中的步骤和将电池单元容置在模块壳体中的步骤的顺序没有特别限制。例如，可以首先将树脂组合物注入模块壳体中，然后在该状态下容置电池单元；或者可以首先将电池单元容置在模块壳体内，然后将树脂组合物注入其中。
作为树脂组合物，可以使用上述树脂组合物。
将树脂组合物注入模块壳体中的方法没有特别限制，并且可以应用已知的方法。例如，可以通过将树脂组合物倒入模块壳体的开口中来注入树脂组合物，或者可以应用通过形成在模块壳体上的上述注入孔来注入树脂组合物的方法、将树脂组合物施加至电池单元和电池模块二者的方法等。为了适当固定，还可以在不断振动电池模块或电池单元的同时进行注入过程。
将电池单元容置在注入有树脂组合物的模块壳体中或容置在注入组合物之前的模块壳体中的方式没有特别限制。
考虑到期望的布置等，可以通过将电池单元布置在模块壳体中的适当位置处来进行电池单元的容置。此外，当存在盒结构时，该步骤可以通过将电池单元放置在盒结构的适当位置处或者将电池单元所处的盒结构插入模块壳体中来进行。
在将电池单元容置在其中之后，电池单元之间的粘合或电池单元与模块壳体之间的粘合可以通过使所注入的树脂组合物固化来实现。使树脂组合物固化的方式没有特别限制。在一个实例中，当使用该组合物时，树脂组合物可以通过将树脂组合物保持在室温下预定时间的方法来固化。固化还可以通过在不损害单元的热稳定性的水平下施加一定时间段的热来加速。例如，通过在固化之前或在固化过程期间、或者在容置电池单元之前或在容置过程期间在低于60℃的温度下，更具体地，在约30℃℃至50℃℃的范围内施加热，可以减少节拍时间(takt time)并且可以改善可加工性。能够实现电池单元之间的粘合或实现电池单元与模块壳体之间的粘合的固化产物的转化率可以为至少如上所述的80％或更大。
在本申请的另一个实例中，本申请涉及电池组，例如，包括两个或更多个如上所述的电池模块的电池组。在电池组中，电池模块可以彼此电连接。电连接两个或更多个电池模块以构成电池组的方法没有特别限制，并且可以对其应用所有已知的方法。
本申请还涉及包括电池模块或电池组的装置。这样的装置的实例可以包括但不限于汽车(例如电动车)，并且可以是用于需要二次电池作为电力的所有应用的装置。此外，使用电池模块或电池组构造汽车的方法没有特别限制，并且可以应用相关领域中已知的一般方法。
有益效果
根据本申请，对于用于将电池单元固定在模块壳体中的粘合剂氨基甲酸酯类组合物，可以提供优异的储存稳定性和适当的固化速率。
附图说明
图1示出了根据本申请的一个实例的确定基于酯的多元醇的无定形特性或足够低的可结晶性的一个实例。
图2示出了可以在本申请中应用的示例性模块壳体。
图3示意性地示出了其中电池单元容置在模块壳体中的形式。
图4示意性地示出了其中形成有注入孔和观察孔的示例性底板。
图5和6示意性地示出了可以用作电池单元的示例性电池袋。
图7和8示意性地示出了示例性电池模块的结构。
与附图相关的附图标记和符号如下。
10：模块壳体
10a：底板
10b：侧壁
10c：顶板
10d：引导部
20：电池单元
30：树脂层
50a：注入孔
50b：观察孔
40：绝缘层
100：袋型电池单元
110：电极组合件
120：外部材料
121：上袋
122：下袋
S：密封部
具体实施方式
下文中，将参照实施例和比较例描述本申请的电池模块，但本申请的范围不受以下范围限制。
评估方法
1.分散性
测量实施例和比较例中制备的各含有异氰酸酯的固化剂组合物部分的初始粘度(V1)。具体地，确定在将异氰酸酯、填料和分散剂混合之后在24小时内温度降至室温(约25℃)，并且使用流变仪(平行型流变仪)测量在室温下基于2.5/秒的剪切速率的粘度。评估标准如下。粘度越高，意味着取决于分散剂的添加的分散效果不足。
O：粘度为500,000cP或更小
Δ：大于500,000cP至1,000,000cP或更小
X：大于1,000,000cP
2.储存稳定性
对实施例和比较例中制备的各含有异氰酸酯的固化剂组合物部分测量储存稳定性。具体地，确定直至粘度(V2)大于在将异氰酸酯与填料和分散剂混合之后在24小时内测量的初始粘度(V1)的两倍所用的时间。评估标准如下。达到大于两倍的粘度(V2)所用的时间越短，意味着相对于异氰酸酯与分散剂的反应，储存稳定性越差。
O：2个月或更长
Δ：1个月或更长至短于2个月
X：短于1个月
3.固化速率
将实施例和比较例中制备的主要组合物部分和固化剂组合物部分与催化剂混合，并根据固化的完成时间评估固化速率。固化的完成可以意指当固化反应在室温和30％至70％相对湿度下发生24小时时，通过TF-IR分析所确定的基于NCO峰的转化率为80％或更大。固化完成所需的时间越短，意味着相关组合物被注入模块中然后快速固化，从而可以在短时间内确保期望的特性。
O：在2天之内
Δ：在一周之内
X：在一周之后
实施例和比较例
实施例1
主要组合物部分：使用包含重复单元数(式2中的m)为约1至3左右并含有1,4-丁二醇作为多元醇衍生的单元(式2中的Y)的多元醇作为由上式2表示的基于己内酯的多元醇的组合物。此外，将氧化铝填料和基于磷酸酯的阴离子分散剂以下表1所示的量混合。多元醇的使用量为100g。
固化剂组合物部分：使用包含多异氰酸酯(HDI，六亚甲基二异氰酸酯)的组合物。此外，将氧化铝填料和基于磷酸酯的阴离子分散剂以下表1所示的量混合。异氰酸酯的使用量为100g。
此外，将主要组合物部分的构成成分和固化剂组合物部分的构成成分与0.1重量％的DBTDL混合在一起。
实施例2和比较例1至7
以相同的方式制备双组分氨基甲酸酯类组合物，不同之处在于下表1中所述的差异。
[表1]
Figure GDA0003362086620000291
如下所述测量制备的实施例和比较例的物理特性。结果示于表2中。
[表2]
Figure GDA0003362086620000301
如表1和2所示，在比较例1至5(不具有本发明的构成)的情况下，可以看出分散性差。在这些比较例的情况下，由于粘度过高，因此无法确保在实际注入到电池模块中时的充分可加工性，因此未进行关于储存稳定性或固化速率的实验。此外，在比较例6和7的情况下，由于使用过量的分散剂，因此可以确定，与实施例相比，异氰酸酯的储存稳定性或整个组合物的固化速率降低。特别地，认为异氰酸酯的稳定性与固化剂中包含的分散剂的含量有关，以及固化速率与主剂和固化剂中包含的所有分散剂的含量有关，其中参照比较例7，可以确定异氰酸酯的储存稳定性不差，但是固化速率不好。

Claims (20)

1.一种双组分氨基甲酸酯类组合物，包含：
含有基于酯的多元醇树脂的主要组合物部分；
含有多异氰酸酯的固化剂组合物部分；
填料；和
基于磷酸酯的阴离子分散剂，
其中相对于100重量份的所述基于酯的多元醇树脂和所述多异氰酸酯的总和，所述基于磷酸酯的阴离子分散剂以1重量份或更大至小于20重量份的量包含在内，
所述基于磷酸酯的阴离子分散剂包含下式1的单元：
式1
Figure FDA0003498409610000011
在式1中，
R1和R2各自表示氢；或者
R1和R2中的一者表示氢，另一者表示具有1至20个碳原子的烷基或具有1至5个带有1至4个碳原子的氧化烯重复单元的聚氧化烯。
2.根据权利要求1所述的双组分氨基甲酸酯类组合物，其中所述主要组合物部分或所述固化剂组合物部分包含所述填料和所述基于磷酸酯的阴离子分散剂。
3.根据权利要求2所述的双组分氨基甲酸酯类组合物，其中相对于100重量份的所述基于酯的多元醇树脂和所述多异氰酸酯的总和，所述填料以50重量份至2,000重量份的量包含在内。
4.根据权利要求2所述的双组分氨基甲酸酯类组合物，其中相对于100重量份的所述多异氰酸酯，所述固化剂组合物部分包含小于20重量份的所述基于磷酸酯的阴离子分散剂。
5.根据权利要求2所述的双组分氨基甲酸酯类组合物，其中相对于100重量份的所述基于酯的多元醇树脂，所述主要组合物部分包含小于20重量份的所述基于磷酸酯的阴离子分散剂。
6.根据权利要求4或5所述的双组分氨基甲酸酯类组合物，其中相对于100重量份的所述填料，所述基于磷酸酯的阴离子分散剂以0.01重量份至5重量份的量包含在内。
7.根据权利要求1所述的双组分氨基甲酸酯类组合物，其中所述填料的含湿量为1000ppm或更少。
8.根据权利要求1所述的双组分氨基甲酸酯类组合物，其中所述基于酯的多元醇树脂为其中在差示扫描量热法DSC分析中未观察到结晶温度Tc和熔融温度Tm的无定形多元醇，或者具有在DSC分析中观察到的低于15℃的熔融温度Tm的多元醇。
9.根据权利要求1所述的双组分氨基甲酸酯类组合物，其中所述基于酯的多元醇树脂和所述多异氰酸酯各自的粘度小于10,000cP。
10.根据权利要求1所述的双组分氨基甲酸酯类组合物，其中所述基于酯的多元醇树脂和所述多异氰酸酯的混合物在固化之后的玻璃化转变温度低于0℃，其中术语“在固化之后的玻璃化转变温度”为对基于2250cm-1附近的NCO峰的转化率为80％或更大的固化产物测量的玻璃化转变温度，所述转化率在室温和30％至70％相对湿度下持续24小时的固化状态的基础上通过FT-IR分析来确定。
11.根据权利要求1所述的双组分氨基甲酸酯类组合物，其中所述基于酯的多元醇树脂由下式2或3表示：
[式2]
Figure FDA0003498409610000021
[式3]
Figure FDA0003498409610000031
其中，X为羧酸衍生的单元，Y为多元醇衍生的单元，n为2至10的范围内的数，以及m为1至10的范围内的数。
12.根据权利要求11所述的双组分氨基甲酸酯类组合物，其中所述羧酸衍生的单元X为选自以下的一种或更多种单元：邻苯二甲酸单元、间苯二甲酸单元、对苯二甲酸单元、偏苯三酸单元、四氢化邻苯二甲酸单元、六氢化邻苯二甲酸单元、四氯邻苯二甲酸单元和脂肪酸单元。
13.根据权利要求11所述的双组分氨基甲酸酯类组合物，其中所述多元醇衍生的单元Y为选自以下的任一种或两种或更多种单元：乙二醇单元、丙二醇单元、1,2-丁二醇单元、2,3-丁二醇单元、1,3-丁二醇单元、1,4-丁二醇单元、1,6-己二醇单元、新戊二醇单元、1,2-乙基己二醇单元、1,5-戊二醇单元、1,9-壬二醇单元、1,10-癸二醇单元、1,3-环己烷二甲醇单元、1,4-环己烷二甲醇单元、甘油单元和三羟甲基丙烷单元。
14.根据权利要求13所述的双组分氨基甲酸酯类组合物，其中所述丙二醇单元为1,3-丙二醇单元。
15.根据权利要求1所述的双组分氨基甲酸酯类组合物，其中所述多异氰酸酯为非芳族多异氰酸酯。
16.根据权利要求1所述的双组分氨基甲酸酯类组合物，其中所述填料包括氧化铝、氮化铝AlN、氮化硼BN、氮化硅、SiC或BeO。
17.根据权利要求11所述的双组分氨基甲酸酯类组合物，其中所述羧酸衍生的单元X为选自以下的一种或更多种单元：草酸单元、己二酸单元、壬二酸单元、癸二酸单元、琥珀酸单元、苹果酸单元、戊二酸单元、丙二酸单元、庚二酸单元、辛二酸单元、2,2-二甲基琥珀酸单元、3,3-二甲基戊二酸单元、2,2-二甲基戊二酸单元、马来酸单元、富马酸单元和衣康酸单元。
18.一种电池模块，包括：具有顶板、底板和侧壁的模块壳体，其中由所述顶板、所述底板和所述侧壁形成内部空间；
存在于所述模块壳体的所述内部空间中的复数个电池单元；和
通过使根据权利要求1所述的双组分氨基甲酸酯类组合物固化而形成并且与所述复数个电池单元接触的树脂层。
19.一种电池组，包括一个或更多个根据权利要求18所述的电池模块。
20.一种汽车，包括根据权利要求18所述的电池模块或根据权利要求19所述的电池组。
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