CN111430584A - 一种电池用隔热套及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本申请涉及一种电池用隔热套及其制备方法，属于电池防护技术领域。隔热套有三层结构组成，包括表面的疏水材料层、中间的纤维层或发泡层，和内层的气凝胶层组成。所述内层的气凝胶层由气凝胶粉与水性粘结剂构成。所述表面疏水材料层的厚度为0.1～100μm。气凝胶层与中间纤维层或发泡层结合，可以达到高比表面积、高空隙率、低密度和低导热系数、高电气绝缘性。疏水层防止外部水分进入中间层和气凝胶层，避免水分引起的导热系数增加。本申请的隔热套材料具有优异的保温隔热性能、防水性、绝缘性、弹性、和强度，市场应用前景巨大。

Description

一种电池用隔热套及其制备方法
技术领域
本申请涉及一种电池的隔热包装,特别涉及一种电池用隔热套及其制备方法，属于电池防护技术领域。
背景技术
随着环境污染的进一步加剧，新能源汽车技术得到了空前的发展。电池热管理是新能源汽车的关键技术之一。大容量电池组起火爆炸的根本原因是电池内部出现热失控。当其中某一只或某几只电池内部温度超过90℃时，会陆续发生SEI膜分解，负极与电解液反应，隔膜分解，正极分解，电解质分解，大规模内短路、电解液燃烧，使温度越来越高，进而起火爆炸。
由于电池近距离矩阵排列，若模块中其中某只电池因意外短路或冲击发生热失控，电池温度会瞬间骤升至1600℃，爆喷而出的高温气体和浆料会对周边电池产生强烈的热辐射，从而使周边电池受到热烘烤，温度持续上升，一旦高于90℃，便会有继续发生热失控的风险。
因此，增强热失控电芯和周边电芯之间的热辐射隔离设计成为预防热失控扩展的重要手段之一。常规的最简单的手段会有增加电池与电池之间的间隙，但是这种手段对系统的体积能量密度会有明显的影响，另一种常见的手段是在电池间灌胶，导热系数较低的灌封胶也在0.2-0.4W/mK，增加重量的同时，隔热效果也非常有限。
发明内容
针对上述不足，本申请提出了一种电池用隔热套制备的方法，该隔热套具有较低的导热系数、较高的绝缘性及较好的防水性能。加有隔热套的电池在发生热失控时，可有效阻挡热辐射，减缓或避免热扩散的发生。
本申请提出的一种电池用隔热套及其制备方法，隔热套有三层结构组成，包括表面的疏水材料层、中间的纤维层或发泡层，和内层的气凝胶层组成。所述内层的气凝胶层由气凝胶粉与水性粘结剂构成。所述表面疏水材料层的厚度为0.1-100μm。气凝胶层与中间纤维层或发泡层结合，可以达到高比表面积、高空隙率、低密度和低导热系数、高电气绝缘性。疏水层防止外部水分进入中间层和气凝胶层，避免水分引起的导热系数增加。
隔热套截面形状为六边形、椭圆形、圆柱形或方形的任意需要的形状。
隔热套内层的气凝胶层所采用的气凝胶粉体包括SiO2气凝胶粉、TiO2气凝胶粉、AL2O3气凝胶粉、LiO气凝胶粉、石墨烯气凝胶粉、碳气凝胶粉、聚氨酯气凝胶粉、氧化锆气凝胶粉等中的一种或多种，且气凝胶粉的粒度在50目ˉ1000目。
隔热套中间层的所述纤维为石棉、粘胶纤维、醋酯纤维、大豆纤维、玻璃纤维、金属纤维、碳纤维、聚酯纤维、氨纶、丙纶、尼龙、聚乙烯、聚碳酸酯、丙烯腈-苯乙烯-丁二烯共聚物、二氧化硅、硅酸铝、腈纶中的一种或一种以上混合而成。
隔热套中间发泡层的材质可以是聚氨酯、聚苯乙烯、聚乙烯、聚氯乙烯、环氧树脂、酚醛等；发泡方法可采用挤出发泡、注塑发泡、模塑发泡、压延发泡、粉末发泡和喷涂发泡等物理、化学或机械方法中的任何一种。
隔热套表层的疏水材料为聚四氟乙烯等具有疏水特性的材料。
本申请的电池用隔热套的制备方法包括以下步骤：
(1)将气凝胶粉体与水性粘结剂混合；
(2)将步骤(1)的混合料浸润在纤维层或发泡层上并烘干；
(3)在纤维层的外侧喷涂PTFE做疏水处理。
本发明的隔热套材料具有优异的保温隔热性能、防水性、绝缘性、弹性、和强度，市场应用前景巨大。
附图说明
图1为本申请的隔热套的剖面图。
图2为本申请的图1所示的隔热套K处的放大图。
图3为本申请的带隔热套的圆柱电池的正面图。
图4为沿图3所示的带隔热套的圆柱电池的A-A线的剖面图。
图5为图4所示的带隔热套的圆柱电池J处的隔热套放大图。
图6为本申请的带隔热套的方形电池的正面图。
图7为沿图6所示的带隔热套的方形电池的A-A线的剖面图。
图8为图7所示的带隔热套的方形电池I处的隔热套放大图。
具体实施方式
下面结合附图详细说明本申请的具体实施方式。以下实施例用于说明本申请，但不用来限制本申请的范围。
具体来说,本申请的总体技术方案如下:一种电池用隔热套有三层结构组成，如图1-2所示，包括表面的疏水绝缘(材料)层、中间的纤维层或发泡层，和内层的气凝胶层组成。所述内层的气凝胶层由气凝胶粉与水性粘结剂构成。所述表面疏水材料层的厚度为0.1-100μm。气凝胶层与中间纤维层或发泡层结合，可以达到高比表面积、高空隙率、低密度和低导热系数、高电气绝缘性。疏水层防止外部水分进入中间层和气凝胶层，避免水分引起的导热系数增加。
虽然本申请图1-5示出了圆柱形电池，图6-8示出了方形电池，但不限于此，隔热套截面形状为六边形、椭圆形、圆柱形或方形的任意需要的形状。
隔热套内层的气凝胶层所采用的气凝胶粉体包括SiO2气凝胶粉、TiO2气凝胶粉、AL2O3气凝胶粉、LiO气凝胶粉、石墨烯气凝胶粉、碳气凝胶粉、聚氨酯气凝胶粉、氧化锆气凝胶粉等中的一种或多种，且气凝胶粉的粒度在50目ˉ1000目。
隔热套中间层的所述纤维为石棉、粘胶纤维、醋酯纤维、大豆纤维、玻璃纤维、金属纤维、碳纤维、聚酯纤维、氨纶、丙纶、尼龙、聚乙烯、聚碳酸酯、丙烯腈-苯乙烯-丁二烯共聚物、二氧化硅、硅酸铝、腈纶中的一种或一种以上混合而成。
隔热套中间发泡层的材质可以是聚氨酯、聚苯乙烯、聚乙烯、聚氯乙烯、环氧树脂、酚醛等；发泡方法可采用挤出发泡、注塑发泡、模塑发泡、压延发泡、粉末发泡和喷涂发泡等物理、化学或机械方法中的任何一种。
隔热套表层的疏水材料为聚四氟乙烯等具有疏水特性的材料。
本申请的电池用隔热套的制备方法包括以下步骤：
(1)将气凝胶粉体与水性粘结剂混合；
(2)将步骤(1)的混合料浸润在纤维层或发泡层上并烘干；
(3)在纤维层的外侧喷涂PTFE做疏水处理。
实施例1：
如图1所示，(1)将SiO2气凝胶粉体与丙烯酸胶粘剂按重量比6：4混合；(2)将步骤(1)的混合料浸润在厚度100微米(um)的聚酯纤维上并烘干；(3)在纤维层的外侧喷涂：聚四氟乙烯(PTFE)做疏水处理；(4)将三层隔热套做成截面环形的管材，扁径55毫米(mm)；将隔热套套在直径32mm高度140mm的磷酸铁锂的圆柱电池上，如图2-3所示。当充满电的单体电池短路后，测试隔热套表面的温度，最高为50摄氏度(℃)。
实施例2：
如图1所示，(1)将SiO2气凝胶粉体与聚酯胶粘剂按重量比6：4混合；(2)将步骤(1)的混合料浸润在厚度100um的酚醛发泡层上并烘干；(3)在纤维层的外侧喷涂PTFE做疏水处理；(4)将三层隔热套做成截面环形的管材，扁径55mm；将隔热套套在直径32mm高度140mm的磷酸铁锂圆柱电池上，如图2-3所示。当充满电的单体电池短路后，测试隔热套表面的温度，最高为53℃。
对比例1：
将扁径54mm，厚度0.2mm的聚氯乙烯热缩套套在直径32mm高度140mm的磷酸铁锂圆柱电池上，如图2-3所示。当充满电的单体电池短路后，测试聚氯乙烯套表面的温度，最高为90℃。
以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种电池用隔热套，其特征在于，该隔热套有三层结构组成，包括表面的疏水材料层、中间的纤维层或发泡层，和内层的气凝胶层组成。
2.根据权利要求1所述的隔热套，其特征在于，所述隔热套截面形状为六边形、椭圆形、圆柱形或方形的任意需要的形状。
3.根据权利要求1或2所述的隔热套，其特征在于，所述内层的气凝胶层由气凝胶粉、纤维与粘结剂构成，所述表面疏水材料层的厚度为0.1～100μm。
4.根据权利要求1或2所述的隔热套，其特征在于，所述气凝胶粉体包括SiO2气凝胶粉、TiO2气凝胶粉、AL2O3气凝胶粉、LiO气凝胶粉、石墨烯气凝胶粉、碳气凝胶粉、聚氨酯气凝胶粉、氧化锆气凝胶粉等中的一种或多种，且气凝胶粉的粒度在50目～1000目。
5.根据权利要求1或2所述的隔热套，其特征在于，所述纤维为石棉、粘胶纤维、醋酯纤维、大豆纤维、玻璃纤维、金属纤维、碳纤维、聚酯纤维、氨纶、丙纶、尼龙、聚乙烯、聚碳酸酯、丙烯腈-苯乙烯-丁二烯共聚物、二氧化硅、硅酸铝、金属铝、腈纶中的一种或一种以上混合而成。
6.根据权利要求1或2所述的隔热套，其特征在于，所述疏水材料为聚四氟乙烯等具有疏水特性的材料。
7.根据权利要求1或2所述的隔热套，其特征在于，所述中间的发泡层的材质可以是聚氨酯、聚苯乙烯、聚乙烯、聚氯乙烯、环氧树脂、酚醛等；发泡方法可采用挤出发泡、注塑发泡、模塑发泡、压延发泡、粉末发泡和喷涂发泡等物理、化学或机械方法中的任何一种。
8.一种权利要求1所述的电池用隔热套的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将气凝胶粉体、纤维、粘结剂混合；
(2)将步骤(1)的混合料浸润在纤维层上并干燥；
(3)在纤维层的外侧喷涂PTFE做疏水处理。
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