CN113619229A - 一种一体化复合云母片及其制备方法和应用 - Google Patents

一种一体化复合云母片及其制备方法和应用 Download PDF

Info

Publication number
CN113619229A
CN113619229A CN202110931900.8A CN202110931900A CN113619229A CN 113619229 A CN113619229 A CN 113619229A CN 202110931900 A CN202110931900 A CN 202110931900A CN 113619229 A CN113619229 A CN 113619229A
Authority
CN
China
Prior art keywords
thermal
layer
function
base layer
mica sheet
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN202110931900.8A
Other languages
English (en)
Other versions
CN113619229B (zh
Inventor
王欣
赵晓峰
简开宇
李慧晓
袁玉兵
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ningbo Zhuoxiang Technology Co ltd
Original Assignee
Ningbo Zhuoxiang Technology Co ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ningbo Zhuoxiang Technology Co ltd filed Critical Ningbo Zhuoxiang Technology Co ltd
Priority to CN202110931900.8A priority Critical patent/CN113619229B/zh
Publication of CN113619229A publication Critical patent/CN113619229A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN113619229B publication Critical patent/CN113619229B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B29/00—Layered products comprising a layer of paper or cardboard
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B19/00—Layered products comprising a layer of natural mineral fibres or particles, e.g. asbestos, mica
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B19/00—Layered products comprising a layer of natural mineral fibres or particles, e.g. asbestos, mica
    • B32B19/06—Layered products comprising a layer of natural mineral fibres or particles, e.g. asbestos, mica next to a fibrous or filamentary layer
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B29/00—Layered products comprising a layer of paper or cardboard
    • B32B29/02—Layered products comprising a layer of paper or cardboard next to a fibrous or filamentary layer
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B33/00—Layered products characterised by particular properties or particular surface features, e.g. particular surface coatings; Layered products designed for particular purposes not covered by another single class
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B37/00—Methods or apparatus for laminating, e.g. by curing or by ultrasonic bonding
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B37/00—Methods or apparatus for laminating, e.g. by curing or by ultrasonic bonding
    • B32B37/06—Methods or apparatus for laminating, e.g. by curing or by ultrasonic bonding characterised by the heating method
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B37/00—Methods or apparatus for laminating, e.g. by curing or by ultrasonic bonding
    • B32B37/10—Methods or apparatus for laminating, e.g. by curing or by ultrasonic bonding characterised by the pressing technique, e.g. using action of vacuum or fluid pressure
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B5/00—Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts
    • B32B5/02—Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts characterised by structural features of a fibrous or filamentary layer
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/62—Heating or cooling; Temperature control specially adapted for specific applications
    • H01M10/625—Vehicles
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/65—Means for temperature control structurally associated with the cells
    • H01M10/658—Means for temperature control structurally associated with the cells by thermal insulation or shielding
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B37/00—Methods or apparatus for laminating, e.g. by curing or by ultrasonic bonding
    • B32B37/14—Methods or apparatus for laminating, e.g. by curing or by ultrasonic bonding characterised by the properties of the layers
    • B32B37/24—Methods or apparatus for laminating, e.g. by curing or by ultrasonic bonding characterised by the properties of the layers with at least one layer not being coherent before laminating, e.g. made up from granular material sprinkled onto a substrate
    • B32B2037/243—Coating
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2255/00—Coating on the layer surface
    • B32B2255/02—Coating on the layer surface on fibrous or filamentary layer
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2255/00—Coating on the layer surface
    • B32B2255/12—Coating on the layer surface on paper layer
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2255/00—Coating on the layer surface
    • B32B2255/20—Inorganic coating
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2255/00—Coating on the layer surface
    • B32B2255/26—Polymeric coating
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2262/00—Composition or structural features of fibres which form a fibrous or filamentary layer or are present as additives
    • B32B2262/10—Inorganic fibres
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2262/00—Composition or structural features of fibres which form a fibrous or filamentary layer or are present as additives
    • B32B2262/10—Inorganic fibres
    • B32B2262/101—Glass fibres
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2262/00—Composition or structural features of fibres which form a fibrous or filamentary layer or are present as additives
    • B32B2262/10—Inorganic fibres
    • B32B2262/106—Carbon fibres, e.g. graphite fibres
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2307/00—Properties of the layers or laminate
    • B32B2307/30—Properties of the layers or laminate having particular thermal properties
    • B32B2307/304—Insulating
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2307/00—Properties of the layers or laminate
    • B32B2307/30—Properties of the layers or laminate having particular thermal properties
    • B32B2307/306—Resistant to heat
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2307/00—Properties of the layers or laminate
    • B32B2307/30—Properties of the layers or laminate having particular thermal properties
    • B32B2307/306—Resistant to heat
    • B32B2307/3065—Flame resistant or retardant, fire resistant or retardant
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2307/00—Properties of the layers or laminate
    • B32B2307/50—Properties of the layers or laminate having particular mechanical properties
    • B32B2307/558—Impact strength, toughness
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2457/00—Electrical equipment
    • B32B2457/10—Batteries
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Abstract

本发明公开了一种一体化复合云母片及其制备方法和应用，一体化复合云母片包括上基层、下基层、第一热功能层和强化层；上基层、第一热功能层、强化层和下基层顺次排布；上基层和下基层为云母层；第一热功能层包括至少一个第一热功能区，第一热功能区包括第一树脂和第一功能单元，第一树脂和第一功能单元的质量比为1:(0.1‑2.0)；强化层包括强化区和空白区。本发明的一体化复合云母片使用了集成式云母复合材料设计，在同一块复合云母片中部署多个热学、力学功能区域，充分发挥了云母材料的阻燃、耐高温等特性，并通过使用纤维材料强化耐机械冲击能力，使得复合云母片可在特定的区域弯折，有利于快速成型。

Description

一种一体化复合云母片及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及复合材料领域，更具体地，涉及一种一体化复合云母片及其制备方法和应用。
背景技术
近年来，新能源汽车产业得到了巨大的发展，与此同时，电池的安全性问题也吸引了越来越多的注意力。除了碰撞等因素带来的危险，随着车载锂电池的容量越来越大，电机功率也越来越大，快速充放电带来的电池系统热负载越来越高。锂、钠电池的化学特性决定了其一但发生热失效，就会放出火焰和射流，破坏车体材料，进而危及乘客的生命安全。
目前对于锂电池的热失效防护，仅限于对火焰和射流的防护。因此在材料选择上，最经常使用的是云母片和云母板为基础的隔热材料。使用由云母与第一树脂复合的材料作为隔热材料，虽然能够在一定程度上阻燃，但是云母片的导热系数一般在0.2W/m·K左右，在发生热失控时不能产生足够的隔热防护，还阻碍了大电流充放电下的电池散热。使用云母板和金属片作为防护材料，存在金属的防热防射流性能不佳，模组装配复杂，自重大等缺点。
而且，云母材料在制造过程中具有非常大的粘性，无法流动，导致云母件在使用中，只能采用平面状云母材料通过耐高温的单面或双面胶带进行固定，操作复杂，容易失效。而如果直接制作具有3D轮廓的云母件，则通常需要使用复杂的模具，价格高昂，不利于推广使用。
因此，如何提供一种可有效提高云母热安全件的防护能力和组装性能的复合材料成为本领域亟需解决的技术难题。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种可有效提高云母热安全件的防护能力和组装性能的一体化复合云母片的新技术方案。
根据本发明的第一方面，提供了一种一体化复合云母片。
该一体化复合云母片包括上基层、下基层、第一热功能层和强化层；其中，
所述上基层、所述第一热功能层、所述强化层和所述下基层顺次排布；
所述上基层和所述下基层为云母层；
所述第一热功能层包括至少一个第一热功能区，所述第一热功能区包括第一树脂和第一功能单元，所述第一树脂和第一功能单元的质量比为1:(0.1-2.0)，所述第一树脂为环氧树脂和硅树脂中的至少一种，所述第一功能单元为中空玻璃微珠和中空陶瓷微珠中的至少一种，或者，所述第一功能单元为氮化铝粉、氮化硼粉和氧化铝粉中的至少一种；
所述强化层包括强化区和空白区，所述强化区为玻璃纤维布、氧化铝纤维布或碳纤维布中的一种，所述强化区的数量≥1，所述空白区的数量≥0。
可选的，所述上基层、所述第一热功能层、所述强化层和所述下基层的厚度比为(0.1-1.0):(0.1-1.5):(0.1-1.0):(0.1-1.0)。
可选的，所述上基层为云母纸和云母片中的一种；
所述下基层为云母纸和云母片中的一种。
可选的，所述第一树脂包括质量比为3:(7-8)的环氧树脂和硅树脂。
可选的，所述中空玻璃微珠和所述中空陶瓷微珠的平均粒径为2-100μm；
所述氮化铝粉、氮化硼粉和氧化铝粉的平均粒径为0.2-10μm。
可选的，所述第一热功能层的热传导系数为0.1-180W/m·K。
可选的，所述第一热功能区和所述强化区一一对应设置。
可选的，所述一体化复合云母片还包括第二热功能层，所述第二热功能层位于所述强化层和所述下基层之间，且所述第二热功能层包括至少一个第二热功能区，所述第二热功能区包括第二树脂和第二功能单元，所述第二树脂和第二功能单元的质量比为1:(0.1-2.0)，所述第二树脂为环氧树脂和硅树脂中的至少一种，所述第二功能单元为中空玻璃微珠和中空陶瓷微珠中的至少一种，或者，所述第二功能单元为氮化铝粉、氮化硼粉和氧化铝粉中的至少一种。
根据本发明的第二方面，提供了一种本公开所述的一体化复合云母片的制备方法。
该一体化复合云母片的制备方法包括如下步骤：
根据第一热功能区的区域范围，在上基层上涂敷第一热功能区的材料，形成第一热功能层；
根据第一强化区的区域范围，在第一热功能层上覆盖第一强化区的材料，形成强化层；
在强化层上覆盖下基层；
采用热压成型工艺对上基层、下基层、第一热功能层和强化层进行热压处理，即得到一体化复合云母片，其中，热压温度为150-260℃，压力为0.6-8MPa，热压时间为15min-2.5h。
根据本发明的第三方面，提供了一种本公开所述的一体化复合云母片在电池模组的隔热板材中的应用。
本发明的一体化复合云母片使用了集成式云母复合材料设计，在同一块复合云母片中部署多个热学、力学功能区域，充分发挥了云母材料的阻燃、耐高温等特性，并通过使用纤维材料强化耐机械冲击能力，使得复合云母片可在特定的区域弯折，有利于快速成型。
通过以下参照附图对本发明的示例性实施例的详细描述，本发明的其它特征及其优点将会变得清楚。
附图说明
被结合在说明书中并构成说明书的一部分的附图示出了本发明的实施例，并且连同其说明一起用于解释本发明的原理。
图1为本公开的一体化复合云母片实施例一的结构示意图。
图2为本公开的一体化复合云母片实施例二的结构示意图。
图3为本公开的一体化复合云母片实施例三的结构示意图。
图中标示如下：
上基层-1，第一热功能层-2，第一热功能区-20，强化层-3，强化区-31，空白区-32，下基层-4，第二热功能层-5，第二热功能区-50。
具体实施方式
现在将参照附图来详细描述本发明的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。
以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。
对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。
在这里示出和讨论的所有例子中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它例子可以具有不同的值。
本公开提供了一种一体化复合云母片，包括上基层1、下基层4、第一热功能层2和强化层3。
上基层1、第一热功能层2、强化层3和下基层4顺次排布。上基层1可起到耐热层的作用，通常，上基层1为面对热端的层。下基层4可起到耐热层的作用，通常，下基层4为面对冷端的层。
上基层1和下基层4为云母层。例如上基层1可为云母纸和云母片中的一种；下基层4可为云母纸和云母片中的一种。具体实施时，上基层1和下基层4可为0.1mm-1.0mm厚度的金云母纸或白云母纸，或者经过压制的0.1mm-1.0mm厚度的金云母片或白云母片。下基层4可使用与上基层1成份一致的云母纸或者云母片，也可根据需要，使用比上基层1颗粒更细致的云母纸，以获得更好的外观效果。
第一热功能层2包括至少一个第一热功能区20。第一热功能区20可根据导热能力的要求来分区，其数量可根据实际需求灵活设置。例如，第一热功能层2可包括一个第一热功能区20，也即是，第一热功能层2的不同区域的材料相同。又例如，第一热功能层2可包括三个第一热功能区20，也即是，三个第一热功能层20的材料均不相同。第一热功能区20包括第一树脂和第一功能单元。此外，不同第一热功能区20的材料和厚度均可不同。
为了保证第一热功能层2合理地导热，第一热功能层2的热传导系数为0.1-180W/m·K。
第一树脂和第一功能单元的质量比为1:(0.1-2.0)。第一树脂为环氧树脂和硅树脂中的至少一种，本领域技术人员可根据实际需求灵活选择。具体实施时，第一树脂为耐热型环氧树脂和耐热型硅树脂中的至少一种。
为了提高第一热功能区20的导热性能，第一树脂包括质量比为3:(7-8)的环氧树脂和硅树脂。
第一功能单元为中空玻璃微珠和中空陶瓷微珠中的至少一种。中空玻璃微珠和中空陶瓷微珠的平均粒径可为2-100μm。对于导热率要求更低的第一热功能区20，可以使用中空玻璃微珠和/或中空陶瓷微珠，以降低导热率。
或者，第一功能单元为氮化铝粉、氮化硼粉和氧化铝粉中的至少一种。氮化铝粉、氮化硼粉和氧化铝粉的平均粒径可为0.2-10μm。对导热率要求更高的第一热功能区20，可以使用氮化铝、氮化硼或者氧化铝，以提高导热率。
强化层3包括强化区31和空白区32。强化区31为玻璃纤维布、氧化铝纤维布或碳纤维布中的一种，且强化区31的数量≥1。强化区31的数量可根据实际需求灵活设置。例如，强化层3可包括一个强化区31，也即是，强化层3的不同区域的材料相同。又例如，强化层3可包括两个强化区31，也即是，两个强化区31的材料不相同。空白区32是指该处的强化层3未覆盖有玻璃纤维布、氧化铝纤维布或碳纤维布。空白区32的数量≥0。空白区32的设置有利于降低一体化复合云母片的成本，而仅在有较高强度要求的区域设置纤维布。
具体实施时，可根据实际需求在强化层3上设置强化区31和空白区32。例如，强化层3上仅包括强化区31而不包括空白区32；或者，强化层3上包括多个强化区31和多个空白区32；又或者，强化层3上包括多个强化区31和单个空白区32。
在对导热率和耐高温要求更高的区域，可以使用氧化铝纤维布来提高导热率，而玻璃纤维布可使用在导热率要求更低的区域。
第一热功能区20和强化区31或空白区32可一一对应设置，以更方便地设计热量的传导路线。
为了更好地适应电池系统的设计需求及提高隔热效率，上基层1、第一热功能层2、强化层3和下基层4的厚度比为(0.1-1.0):(0.1-1.5):(0.1-1.0):(0.1-1.0)。例如，上基层1的厚度为0.1-1.0mm，第一热功能层2的厚度为0.1-1.5mm，强化层3的厚度为0.1-1.0mm，下基层4的厚度为0.1-1.0mm。
本公开的一体化复合云母片在上基层1接触到高温后，第一热功能层2的低热导率的第一热功能区20会降低下基层4对应区域的表面温度，保护下基层4的相关区域免受高温破坏，而热流会主要从第一热功能层2的高热导率的第一热功能区20流向下基层4的对应区域，使得热量被在特定区域布置的冷却系统所吸收。这样，充分利用本公开的一体化复合云母片中各第一热功能区20和强化区31或空白区32导热率的不同，引导热流从指定区域优先传输。
本公开的一体化复合云母片还可包括第二热功能层5。第二热功能层5位于强化层3和下基层4之间，且第二热功能层5包括至少一个第二热功能区50。
第二热功能区50可根据导热能力的要求来分区，其数量可根据实际需求灵活设置。例如，第二热功能层5可包括一个第二热功能区50，也即是，第二热功能层5的不同区域的材料相同。又例如，第二热功能层5可包括三个第二热功能区50，也即是，三个第二热功能区50的材料均不相同。第二热功能区50包括第二树脂和第二功能单元。此外，不同第二热功能区50的材料和厚度均可不同。
为了保证第二热功能层5合理地导热，第二热功能层5的热传导系数为0.1-180W/m·K。
第二树脂和第二功能单元的质量比为1:(0.1-2.0)。第二树脂为环氧树脂和硅树脂中的至少一种，本领域技术人员可根据实际需求灵活选择。具体实施时，第二树脂为耐热型环氧树脂和耐热型硅树脂中的至少一种。
为了提高第二热功能区50的导热性能，第二树脂包括质量比为3:(7-8)的环氧树脂和硅树脂。
第二功能单元为中空玻璃微珠和中空陶瓷微珠中的至少一种。中空玻璃微珠和中空陶瓷微珠的平均粒径可为2-100μm。对于导热率要求更低的第二热功能区50，可以使用中空玻璃微珠和/或中空陶瓷微珠，以降低导热率。
或者，第二功能单元为氮化铝粉、氮化硼粉和氧化铝粉中的至少一种。氮化铝粉、氮化硼粉和氧化铝粉的平均粒径可为0.2-10μm。对导热率要求更高的第二热功能区50，可以使用氮化铝、氮化硼或者氧化铝，以提高导热率。
第二热功能区50和强化区31或空白区32可一一对应设置，以更方便地设计热量的传导路线。
具体实施时，第二热功能层50可采用与第一热功能层20相同的分区方式，以更方便地设计热量的传导路线。此外，第二热功能层50的厚度可与第一热功能层20相同。
本发明的一体化复合云母片使用了集成式云母复合材料设计，在同一块复合云母片中部署多个热学、力学功能区域，充分发挥了云母材料的阻燃、耐高温等特性，并通过使用纤维材料强化耐机械冲击能力，使得复合云母片可在特定的区域弯折，有利于快速成型。
本公开还提供了一种一体化复合云母片的制备方法，包括如下步骤：
步骤S01：根据第一热功能区的区域范围，在上基层上涂敷第一热功能区的材料，形成第一热功能层。
步骤S02：根据第一强化区的区域范围，在第一热功能层上覆盖第一强化区的材料，形成强化层。
步骤S03：在强化层上覆盖下基层。
步骤S04：采用热压成型工艺对上基层、下基层、第一热功能层和强化层进行热压处理，即得到一体化复合云母片，其中，热压温度为150-260℃，压力为0.6-8MPa，热压时间为15min-2.5h。
本公开的一体化复合云母片的制备方法工艺简单，一次热压成型即可制得最终产品。
对于设置有第二热功能层的一体化复合云母片，可在步骤S02和步骤S03之间增加以下步骤：
根据第二热功能区的区域范围，在强化层上涂敷第二热功能区的材料，形成第二热功能层。
此时，步骤S03应当为：在第二热功能层上覆盖下基层。
本公开还提供了一种一体化复合云母片在电池模组的隔热板材中的应用。
本公开的一体化复合云母片以耐高温的环氧树脂或硅树脂为粘合剂，根据电池模组功能需求，在预设区域内涂敷具有高热导率或者低热导率的复合材料，以及在弯折区域内和电池仓力学脆弱部位对应铺设耐高温的纤维布强化层，然后通过热压工艺一次成形。得到的板材经过简单加工处理后可折叠组装成电池模组保护壳。
这种复合板材通过内置纤维连接的可弯折区域，使得云母3D工具成型的成本大大降低，避免了复杂的模压工艺，也避免或减少了使用昂贵的耐高温胶带。同时，通过在对应位置涂敷不同导热率的复合材料，可以在保证防火防射流的安全性同时，实现对电池模组的热管理，克服了目前防火安全模组不利于电池快速充放电的缺点。同时，通过预制形状和填加强化纤维，提高了电池模组的整体性、各部位的连接牢固性，在提高安全性的同时，降低了装配的复杂性，降低了成本。
下述实施例中所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法，所使用的材料和试剂，如无特殊说明，均可从商业途径得到，实验中使用的设备如无特殊说明，均为本领域技术人员熟知的设备。
实施例1
如图1所示，实施例1中的一体化复合云母片为四层结构。上基层1为0.15mm厚的金云母纸，第一热功能层2为0.5mm厚的耐高温有机硅树脂(SH-9603)结合的平均粒径在40微米的空心玻璃微珠(3M K25)，树脂与玻璃微珠的重量比为1:0.4。第一热功能层2的材料在混合均匀后，使用滚筒式涂胶机涂敷于上基层1上。第一热功能层2与上基层1一起烘干后，在第一热功能层2上放置一层玻纤片(克重210)作为强化层3，然后放置上涂好胶的0.1mm厚云母纸的下基层4。将四层材料码齐，使用热处理过的玻纤布作为分隔层，堆叠20层左右，送入热板式热压机。压力3.0MPa，压制温度160℃，压制时间40min。压制结束后，出板拆分，得到厚度约为0.9mm的最终一体化复合云母片产品。
实施例2
如图2所示，实施例2中的一体化复合云母片为5层结构。上基层1为0.12mm厚的金云母纸，第一热功能层2分为三个第一热功能区20，第一个第一热功能区20为0.5mm厚的耐高温有机硅树脂(SH-9502)结合的平均粒径在30微米的空心玻璃微珠(3M S22)，树脂与玻璃微珠的重量比为1:0.6；第二个第一热功能区20为0.5mm厚的平均粒径0.8微米的立方氮化硼粉(CBN)与耐高温有机硅树脂(SH-9603)的混合物，粉体与树脂胶的重量比为55:45；第三个第一热功能区20与第一个第一热功能区20的成分一致。第一热功能层2和第二热功能层5的结构与成分完全一致，也即是，第二热功能层5的第二热功能区50的分区与第一热功能层2的第一热功能区20的分区相同。强化层3为玻纤强化层，使用一层190克重的普通纺织无碱玻纤布。下基层4为与上基层1成分相同的0.10mm厚的金云母面纸。
实施例2在制备过程中，首先在上基层1对应的第三个第一热功能区20和第一个第一热功能区20区域先用PE膜掩蔽，然后使用滚筒式涂胶机用氮化硅粉树脂混合物刷涂第二个第一热功能区20，然后将工件放置到150℃烘烤30min进行固化，固化后揭去PE膜。随后将第二个第一热功能区20用PE膜掩蔽，使用滚筒式涂胶机用中空玻璃微球与树脂混合物刷涂第一个第一热功能区20和第三个第一热功能区20，在隧道烘箱中用150℃烘干2分钟后，将第二个第一热功能区20的PE膜揭去，形成第一热功能层2。在第一热功能层2上形成强化层3。接着，重复形成第一热功能层2中掩蔽和刷涂的过程，在强化层3上形成第二热功能层5。将五层材料码齐，使用热处理过的纤维布垫布作为分隔层，堆叠10层左右，送入热板式热压机。压力为5MPa，温度为190℃，压制时间50min。压制结束后，出板拆分，得到厚度约为2.2mm厚的一体化复合云母片产品。
对实施例1和实施例2制得的一体化复合云母片产品及市售产品进行检测，结果如表1所示。由表1可见，第一热功能层2和第二热功能层5的设置使得实施例1和2制得的云母片产品具有更低的密度和更低的热导率，而机械强度没有明显改变，使得本公开开中的云母片产品更加适合用于新能源储能系统的热失控防护。
实施例2中展示的设计及工艺，所生产的云母片实现了对导热性能的分区控制，使得在新能源储能系统的充放电时刻中的放热能够快速导出系统。同时，高导热率的云母片覆盖区域，允许在发生局部热失控时，使用空气强冷来迅速降低模组内温度，可以有效防止热失控的蔓延，而无需担心冷却系统造成的烟雾和火焰扩散。
实施例1和2中的复合云母片材料与传统的市售云母片相比，都更加适合用于新能源储能系统的热安全应用，并且单位成本也更低。
表一、各实施例样件与市售常规云母片性能对比
Figure BDA0003211217320000101
实施例3
如图3所示，实施例3中的一体化复合云母片为四层结构。上基层1为0.10mm厚的金云母纸。第一热功能层2的一个第一热功能区20为0.8mm厚的耐高温有机硅树脂(SH-9603)结合的平均粒径在40微米的空心玻璃微珠(3M K37)，树脂与玻璃微珠的重量比为1:0.6。第一热功能层20的另一个第一热功能区20的材料与第一热功能区20相同，但厚度为1.2mm。两个第一热功能区20同时使用喷涂方式施工，在第一个第一热功能区20达到规定厚度后，使用治具遮挡该第一热功能区20，继续喷涂另一个第一热功能区20，直到达到指定厚度。随后在在第一个第一热功能区20上方放置两层玻纤片(克重232)作为强化区31，与强化区31同层的其它位置处不再放置玻纤片，形成空白区32。然后在强化层3上放置涂好胶的0.2mm厚云母纸的下基层4。将四层材料码齐，使用模压机进行压制，得到模压且裁剪成型的一体化复合云母片产品。压制压力0.6MPa，压制温度150℃，压制时间15min。
对于得到的一体化复合云母片产品，将其叠合粘结，得到与电池包的外形相匹配的形状。该产品可作为电池包的上端盖，具有成本低、加工简单、接缝耐冲击力强、阻燃及保温效果强的优点。
虽然已经通过例子对本发明的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上例子仅是为了进行说明，而不是为了限制本发明的范围。本领域的技术人员应该理解，可在不脱离本发明的范围和精神的情况下，对以上实施例进行修改。本发明的范围由所附权利要求来限定。

Claims (10)

1.一种一体化复合云母片，其特征在于，包括上基层、下基层、第一热功能层和强化层；其中，
所述上基层、所述第一热功能层、所述强化层和所述下基层顺次排布；
所述上基层和所述下基层为云母层；
所述第一热功能层包括至少一个第一热功能区，所述第一热功能区包括第一树脂和第一功能单元，所述第一树脂和第一功能单元的质量比为1:(0.1-2.0)，所述第一树脂为环氧树脂和硅树脂中的至少一种，所述第一功能单元为中空玻璃微珠和中空陶瓷微珠中的至少一种，或者，所述第一功能单元为氮化铝粉、氮化硼粉和氧化铝粉中的至少一种；
所述强化层包括强化区和空白区，所述强化区为玻璃纤维布、氧化铝纤维布或碳纤维布中的一种，所述强化区的数量≥1，所述空白区的数量≥0。
2.根据权利要求1所述的一体化复合云母片，其特征在于，所述上基层、所述第一热功能层、所述强化层和所述下基层的厚度比为(0.1-1.0):(0.1-1.5):(0.1-1.0):(0.1-1.0)。
3.根据权利要求1所述的一体化复合云母片，其特征在于，所述上基层为云母纸和云母片中的一种；
所述下基层为云母纸和云母片中的一种。
4.根据权利要求1所述的一体化复合云母片，其特征在于，所述第一树脂包括质量比为3:(7-8)的环氧树脂和硅树脂。
5.根据权利要求1所述的一体化复合云母片，其特征在于，所述中空玻璃微珠和所述中空陶瓷微珠的平均粒径为2-100μm；
所述氮化铝粉、氮化硼粉和氧化铝粉的平均粒径为0.2-10μm。
6.根据权利要求1所述的一体化复合云母片，其特征在于，所述第一热功能层的热传导系数为0.1-180W/m·K。
7.根据权利要求1所述的一体化复合云母片，其特征在于，所述第一热功能区和所述强化区一一对应设置。
8.根据权利要求1至7中任一权利要求所述的一体化复合云母片，其特征在于，所述一体化复合云母片还包括第二热功能层，所述第二热功能层位于所述强化层和所述下基层之间，且所述第二热功能层包括至少一个第二热功能区，所述第二热功能区包括第二树脂和第二功能单元，所述第二树脂和第二功能单元的质量比为1:(0.1-2.0)，所述第二树脂为环氧树脂和硅树脂中的至少一种，所述第二功能单元为中空玻璃微珠和中空陶瓷微珠中的至少一种，或者，所述第二功能单元为氮化铝粉、氮化硼粉和氧化铝粉中的至少一种。
9.一种权利要求1至8中任一权利要求所述的一体化复合云母片的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
根据第一热功能区的区域范围，在上基层上涂敷第一热功能区的材料，形成第一热功能层；
根据第一强化区的区域范围，在第一热功能层上覆盖第一强化区的材料，形成强化层；
在强化层上覆盖下基层；
采用热压成型工艺对上基层、下基层、第一热功能层和强化层进行热压处理，即得到一体化复合云母片，其中，热压温度为150-260℃，压力为0.6-8MPa，热压时间为15min-2.5h。
10.一种权利要求1至8中任一权利要求所述的一体化复合云母片在电池模组的隔热板材中的应用。
CN202110931900.8A 2021-08-13 2021-08-13 一种一体化复合云母片及其制备方法和应用 Active CN113619229B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110931900.8A CN113619229B (zh) 2021-08-13 2021-08-13 一种一体化复合云母片及其制备方法和应用

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110931900.8A CN113619229B (zh) 2021-08-13 2021-08-13 一种一体化复合云母片及其制备方法和应用

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN113619229A true CN113619229A (zh) 2021-11-09
CN113619229B CN113619229B (zh) 2023-03-31

Family

ID=78385449

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202110931900.8A Active CN113619229B (zh) 2021-08-13 2021-08-13 一种一体化复合云母片及其制备方法和应用

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN113619229B (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114032045A (zh) * 2021-11-18 2022-02-11 固德电材系统（苏州）股份有限公司 一种防火保温材料及其制备方法和应用
CN114937802A (zh) * 2022-05-06 2022-08-23 苏州市华盛源机电有限公司 基于新材料的新能源客车电池包制造方法及其层压装置

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103198908A (zh) * 2013-04-01 2013-07-10 株洲时代电气绝缘有限责任公司 一种高导热环氧少胶云母带及其制备方法
CN204216071U (zh) * 2013-12-30 2015-03-18 四川新力光源股份有限公司 一种高导热的led-cob封装基板
JP2017123252A (ja) * 2016-01-06 2017-07-13 日立化成株式会社 プリプレグマイカテープ
CN111098567A (zh) * 2018-10-25 2020-05-05 浙江荣泰电工器材有限公司 一种复合陶瓷云母耐热绝缘板及其加工工艺
CN210706377U (zh) * 2019-07-25 2020-06-09 苏州正力新能源科技有限公司 一种隔热防火复合板及使用该复合板的模组
CN111890754A (zh) * 2020-08-05 2020-11-06 苏州宝优际科技股份有限公司 复合云母片隔热层

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103198908A (zh) * 2013-04-01 2013-07-10 株洲时代电气绝缘有限责任公司 一种高导热环氧少胶云母带及其制备方法
CN204216071U (zh) * 2013-12-30 2015-03-18 四川新力光源股份有限公司 一种高导热的led-cob封装基板
JP2017123252A (ja) * 2016-01-06 2017-07-13 日立化成株式会社 プリプレグマイカテープ
CN111098567A (zh) * 2018-10-25 2020-05-05 浙江荣泰电工器材有限公司 一种复合陶瓷云母耐热绝缘板及其加工工艺
CN210706377U (zh) * 2019-07-25 2020-06-09 苏州正力新能源科技有限公司 一种隔热防火复合板及使用该复合板的模组
CN111890754A (zh) * 2020-08-05 2020-11-06 苏州宝优际科技股份有限公司 复合云母片隔热层

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114032045A (zh) * 2021-11-18 2022-02-11 固德电材系统（苏州）股份有限公司 一种防火保温材料及其制备方法和应用
CN114937802A (zh) * 2022-05-06 2022-08-23 苏州市华盛源机电有限公司 基于新材料的新能源客车电池包制造方法及其层压装置

Also Published As

Publication number Publication date
CN113619229B (zh) 2023-03-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN113619229B (zh) 一种一体化复合云母片及其制备方法和应用
CN101346016B (zh) 一种碳素晶体发热板及其制备方法
CN210706377U (zh) 一种隔热防火复合板及使用该复合板的模组
CN109987884B (zh) 一种电池用防火材料及其制备方法和用途
CN106671501A (zh) 一种高耐热性石墨膜金属复合材料及其制备方法
CN112959759A (zh) 一种用于电池的多层防火材料及其制作方法
CN212076863U (zh) 具有二氧化硅气凝胶玻纤毡复合材料薄板的隔热垫制品
CN112201890A (zh) 一种软包电池电芯防火装置及软包电池模组
CN110370750B (zh) 高导热覆铜板及制备方法
CN115674847A (zh) 一种热压阻燃气凝胶隔热板生产工艺
CN113773645A (zh) 一种纤维增强复合材料防火垫及其制备方法和应用
WO2021251017A1 (ja) 断熱シート及びこれを備える電源装置
CN110561852B (zh) 一种可弯折型立体结构铝基覆铜板及制备工艺
CN114683653A (zh) 一种耐烧蚀气凝胶复合材料及其制备方法
CN114032045A (zh) 一种防火保温材料及其制备方法和应用
CN109451658B (zh) 一种柔性电路板及制备方法
CN207466048U (zh) 薄型化气凝胶隔热片
CN114976378B (zh) 一种复合隔热板及其制备方法和应用
CN112831286B (zh) 热压膜及应用
CN206287611U (zh) 防火抗冲击板材
CN220485596U (zh) 一种阻燃绝缘复合型陶瓷垫及汽车动力电池组
CN111586966A (zh) 一种抗剥离复合层电路板及其制备方法
CN217622566U (zh) 一种隔热绝缘复合板及隔热绝缘罩
CN217705033U (zh) 一种阻燃铝塑膜
CN219717017U (zh) 一种电芯隔热垫

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant