CN114421059A - 用于电池组单元电池间隔热的层合物 - Google Patents

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Abstract

本申请涉及一种用于电池组单元电池间隔热的层合物，所述层合物具有中心隔热区域和外围密封区域，所述中心隔热区域依次包括：1)第一外层；2)包含气凝胶的内层；和3)第二外层；所述外围密封区域不包含所述内层并且通过将第一外层和第二外层彼此粘合而形成；其中所述外围密封区域围绕所述中心隔热区域的外围延伸；和其中第一外层和第二外层彼此独立地包含选自以下材料中的至少一种：芳族聚酰胺材料、芳族聚酰胺材料和云母的组合、聚对苯二甲酸乙二醇酯和聚酰亚胺。

Description

用于电池组单元电池间隔热的层合物
发明背景
本发明涉及用作电池组(batteries)单元电池间(cell-to-cell)隔热的层合物。
背景技术
具有多个单元电池(multi-cell)的电池组结构具有并联或串联布置的电池组单元电池，并且通常称为电池组块(battery module)和电池组包(battery pack)。在这些具有多单元电池的电池组结构中，来自异常热问题(例如，一个单元电池中的失效或故障)的热能会传递到相邻的单元电池中。如果热问题足够严重的话，则可能从一个单元电池传递到相邻的单元电池进而导致热失控状态，该热失控状态会级联地影响电池组块或电池组包中的所有单元电池，导致起火和甚至更严重的后果。
因此，需要隔热物来分开电池组单元电池，防止一个单元电池中的过热和热点(hot spot)，以免导致整个电池组包演变成可能导致起火或爆炸的热失控(thermalrunaway)状态。
然而，建议的一些隔热材料具有电池组制造商所不希望的属性。一些由无机纤维制成的隔热材料具有高的脱落无机颗粒的倾向，这是不希望的，因为它们会产生灰尘和粘合问题。
需要一种隔热性能优异的结构，并且所述结构不具有电池组制造商所不希望的属性，诸如脱落的无机颗粒。
发明内容
本发明涉及一种用于电池组单元电池间隔热(insulative)的层合物，所述层合物具有中心隔热区域和外围(periphery)密封区域，
所述中心隔热区域依次包括：
1)第一外层；
2)包含气凝胶的内层；和
3)第二外层；
所述外围密封区域不包含所述内层并且通过将第一外层和第二外层彼此粘合而形成；
其中所述外围密封区域围绕所述中心隔热区域的外围延伸；和
其中第一外层和第二外层彼此独立地包含选自以下材料中的至少一种：芳族聚酰胺材料、芳族聚酰胺材料和云母的组合、聚对苯二甲酸乙二醇酯和聚酰亚胺。
在根据本发明的层合物中，第一外层和第二外层均具有阻燃性能，内层通过含有气凝胶而具有良好的隔热性能和缓冲性能。
附图说明
图1示出了一种类型的具有中心隔热区域以及外围密封区域的层合物，未按比例绘制。
图2示出了图1的层合物的截面A-A’，示出了中心隔热区域以及外围密封区域的一部分以及这些区域中的各个层，未按比例绘制。
图3示出了在模拟热失控的条件下，根据本发明的层合物的温度-时间曲线。
图4示出了在模拟热失控的条件下，根据本发明的层合物的厚度-时间曲线。
图5示出了在模拟热失控的条件下，根据本发明的层合物的温度-时间曲线。
图6示出了在模拟热失控的条件下，根据本发明的层合物的厚度-时间曲线。
图7示出了在模拟热失控的条件下，作为对比的层合物的温度-时间曲线。
图8示出了在模拟热失控的条件下，作为对比的层合物的厚度-时间曲线。
具体实施方式
本发明涉及一种用于电池组单元电池间隔热的层合物，所述层合物具有中心隔热区域和外围密封区域，
所述中心隔热区域依次包括：
1)第一外层；
2)包含气凝胶的内层；和
3)第二外层；
所述外围密封区域不包含所述内层并且通过将第一外层和第二外层彼此粘合而形成；
其中所述外围密封区域围绕所述中心隔热区域的外围延伸；和
其中第一外层和第二外层彼此独立地包含选自以下材料中的至少一种：芳族聚酰胺材料、芳族聚酰胺材料和云母的组合、聚对苯二甲酸乙二醇酯和聚酰亚胺。
第一外层和第二外层可以彼此相同或不同，优选彼此相同。
在内层中，气凝胶可以是毡(felt)、纸或毯(blanket)的形式。
根据本公开，“单元电池间隔热”是指在具有多个单元电池的电池组结构中插入各个电池组单元电池之间的材料，该材料提供了隔热；也就是说，如果电池组单元电池产生了热相关的“热点”或出现了异常的热问题诸如可能导致爆炸的热失控，那么这些材料试图将每个电池组单元电池隔热并阻滞热能的传递。
图1示出了层合物1的一种形式，其具有在层合物的平面中延伸至外围密封区域3的中心隔热区域(下文简称“隔热区域”)2；外围密封区域3围绕整个中心隔热区域2延伸。中心隔热区域2为层合物1提供了大量的(bulk)隔热和弹性，同时外围密封区域3围绕中心隔热区域2的外围延伸并有效地密封中心隔热区域2的边缘，从而将内层的材料封装在层合物1内部。
并且，图1中所示的一个任选的特征是附在中心隔热区域2的表面上的两片双面胶带4的一种可能的布置。双面胶带4可用于将层合物1粘合到电池组单元电池或将层合物1放置在电池组块或电池组包中。包含阻燃粘合剂的双面胶带是优选的。双面胶带4的面积可以大到覆盖整个隔热区域2，或者根据需要可以为1个或多个胶带。
如果需要，双面胶带4可以用常用的粘合剂代替。对粘合剂的类型没有特别限制，在室温(约25℃)下为液体的粘合剂或者在室温下为固体的热熔粘合剂都可用于本发明。粘合剂优选为阻燃粘合剂。
中心隔热区域依次包括第一外层，第一外层包含选自以下材料中的至少一种：芳族聚酰胺材料、芳族聚酰胺材料和云母的组合、聚对苯二甲酸乙二醇酯和聚酰亚胺；内层，所述内层包含气凝胶，优选纤维增强的气凝胶，更优选纤维增强的二氧化硅气凝胶；和第二外层，所述第二外层包含选自以下材料中的至少一种：芳族聚酰胺材料、芳族聚酰胺材料和云母的组合、聚对苯二甲酸乙二醇酯和聚酰亚胺。在一些实施方案中，内层的一个表面直接连接到第一外层的表面，而内层的相对表面直接连接到(bound to)第二外层的表面。该实施方案在图2中示出，图2是沿图1的A-A’线的横截面图。图2中的虚线曲线表示图1中的A-A’切割线所在的位置。内层11包含气凝胶，优选纤维增强的气凝胶，更优选纤维增强的二氧化硅气凝胶。内层11夹在第一外层10和第二外层12之间，形成中心隔热区域。并且，如图2中所示，在由括号13表示的外围密封区域中，第一外层10和第二外层12延伸越过内层11的外边缘或外围并且彼此粘合。在一些优选的实施方案中，通过使用合适的粘合剂将第一外层和第二外层连接至内层以形成中心隔热区域，并且第一外层和第二外层也通过合适的粘合剂、优选与上述相同的粘合剂彼此粘合，以形成外围密封区域。如图2中所示，外围密封区域具有宽度14。外围密封区域连续地围绕在中心隔热区域的外围，并且优选地，围绕在中心隔热区域的整个外围的外围密封区域的宽度是恒定的；也就是说，外围密封区域的各边具有相等的宽度。外围密封区域不包含内层；也就是说，内层在外围密封区域中不存在。
这产生了一种这样的结构，其中内层完全密封在层合物内，而内层的任何部分都不存在于层合物的外边缘。当将层合物组装在电池组块或电池组包中时，这防止了来自内层的任何材料从层合物的外边缘剥落。无机颗粒的这种剥落以灰尘颗粒的形式产生了组装问题，该灰尘颗粒可以沉积在表面上，从而导致清洁(housekeeping)问题、皮肤刺激和其他问题。特别地，沉积在层合物表面上的灰尘使得难以将材料附着至层合物。这样的材料包括许多制造商使用的双面胶带4，如图1中所示。
外围密封区域应足够宽以将内层的材料充分密封在层合物中并阻止内层中的无机物的脱落。如图2中所示，从层合物的外边缘向内层的边缘延伸的宽度14也应足以使层合物在电池组块或电池组包的制造期间以及随后使用期间经受住处理，而不会使外围密封破裂。在一些实施方案中，围绕整个中心隔热区域延伸的外围密封区域具有2-15mm的宽度。在一些实施方案中，围绕整个中心隔热区域延伸的外围密封区域具有2-10mm的宽度。
第一外层包含选自以下材料中的至少一种：芳族聚酰胺材料、芳族聚酰胺材料和云母的组合、聚对苯二甲酸乙二醇酯和聚酰亚胺。在一些实施方案中，芳族聚酰胺材料、或者芳族聚酰胺材料和云母的组合为纸、絮状物、纤条体或它们的混合物的形式。在一些实施方案中，聚对苯二甲酸乙二醇酯或者聚酰亚胺为膜的形式。在一些实施方案中，基于第一外层的总重量，第一外层包含50-70重量％的均匀分布的云母和30-50重量％的芳族聚酰胺材料。在一些实施方案中，基于第一外层的总重量，第一外层包含50-60重量％的均匀分布的云母和40-50重量％的芳族聚酰胺材料。
类似地，第二外层包含选自以下材料中的至少一种：芳族聚酰胺材料、芳族聚酰胺材料和云母的组合、聚对苯二甲酸乙二醇酯和聚酰亚胺。在一些实施方案中，芳族聚酰胺材料、或者芳族聚酰胺材料和云母的组合为纸、絮状物、纤条体或它们的混合物的形式。在一些实施方案中，聚对苯二甲酸乙二醇酯或者聚酰亚胺为膜的形式。在一些实施方案中，基于第二外层的总重量，第二外层包含50-70重量％的均匀分布的云母和30-50重量％的芳族聚酰胺材料。在一些实施方案中，基于第二外层的总重量，第二外层包含50-60重量％的均匀分布的云母和40-50重量％的芳族聚酰胺材料。
第一外层和第二外层中的芳族聚酰胺材料、芳族聚酰胺材料和云母的组合、聚对苯二甲酸乙二醇酯、和/或聚酰亚胺提供阻燃性、耐火性和耐高温性。
优选地，第一外层和第二外层均为纸层。相信在第一外层和第二外层中都优选有至少约50重量％的云母，以便在火焰条件下提供那些层所期望的尺寸稳定性，这通过第一外层和第二外纸层在火焰下的最小裂纹形成、收缩和膨胀来证明。并且，在外层中时，从防火和尺寸稳定性的观点来看，云母的量大于70重量％是有用的。然而，相信当外层中云母的量增加到超过70重量％时，外层更倾向于云母脱落，因此在一些应用中，不希望云母的量大于70重量％。
均匀分布的云母是指云母可以均匀分布在外层的整个厚度上，或者在外层的整个集中性(concentrated)平面区域中，云母可以均匀地且在面积上分布，所述集中性平面区域更靠近所述层的表面之一。在该定义中隐含的是云母充分地分布以便提供最终层合物结构的所需性能。
云母可以包括白云母型或金云母型云母或它们的共混物，并且可以是煅烧或未煅烧的云母。如本文所用的“煅烧的云母”是指通过将天然云母加热至高温(通常高于800℃，有时高于950℃)而获得的云母。这种处理去除了水和杂质并提高了云母的耐温性。煅烧的云母通常以片状颗粒的形式使用，并且白云母类型的云母是优选的。如本文所用的“未煅烧的云母”是指基本上为纯天然形式的云母，其优选被均质化和纯化以去除缺陷和杂质。由于天然云母薄片的尺寸较大，未煅烧的云母可以形成非常多孔的云母层。在第一外层和/或第二外层中使用的优选的云母是煅烧的云母，这是因为与未煅烧的云母相比，煅烧的云母具有改进的介电性能和耐电晕性。
第一外层和第二外层可以独立地具有0.01-0.25mm的优选的厚度和10-300克/平方米的基重。在一些实施方案中，第一外层和第二外层可以独立地具有0.03-0.1mm的厚度。在一些实施方案中，第一外层和第二外层可以独立地具有45-120克/平方米的基重。在一些最优选的实施方案中，第一外层和第二外层具有相同的厚度和基重。
内层包含气凝胶。气凝胶是一种多孔材料，包括具有互联结构骨架的开孔，其中孔的相应网络整合在骨架中，孔的网络中具有间隙相，间隙相主要包含气体，例如空气。气凝胶的特征在于低密度、高孔隙率、大表面积及小孔尺寸，因此，气凝胶可以提供良好的隔热性能和缓冲性能。
在一些实施方案中，气凝胶可具有以下物理性质和结构性质(依据氮孔隙率测定试验)中的一项或多项：(a)约2nm至约100nm的平均孔直径，(b)至少80％或更大的孔隙率，及(c)约20m2/g或更大的表面积。
在一些实施方案中，气凝胶还可以具有以下物理性质中的一项或多项：(d)约2.0mL/g或更大，优选为约3.0mL/g或更大的孔体积；(e)约0.50g/cc或更小，优选为约0.25g/cc或更小的密度；以及(f)至少50％的孔体积包括孔直径为2-50nm的孔。
在一些实施方案中，气凝胶选自无机气凝胶、有机气凝胶和有机-无机杂化气凝胶。
无机气凝胶可以基于以下物质的氧化物、碳化物和/或氮化物：硅、铝、钛、锆、铪、钇、钒和铈，优选所述无机气凝胶为二氧化硅气凝胶。
有机气凝胶可以基于以下有机聚合物中的至少一种：聚酰胺、聚酰亚胺、聚(甲基)丙烯酸、聚(甲基)丙烯酸酯、聚丙烯酰胺、聚丙烯腈、聚苯乙烯、聚氨酯、聚丁二烯、聚糠醇、聚异氰酸酯、环氧树脂、聚硅氧烷、聚葡萄糖胺、聚醚、几丁聚糖和聚苯并咪唑。
有机-无机杂化气凝胶可以基于选自以下的无机物和有机聚合物的任意组合，其中无机物选自以下物质的氧化物、碳化物和/或氮化物：硅、铝、钛、锆、铪、钇、钒和铈，有机聚合物选自聚酰胺、聚酰亚胺、聚(甲基)丙烯酸、聚(甲基)丙烯酸酯、聚丙烯酰胺、聚丙烯腈、聚苯乙烯、聚氨酯、聚丁二烯、聚糠醇、聚异氰酸酯、环氧树脂、聚硅氧烷、聚葡萄糖胺聚醚、几丁聚糖和聚苯并咪唑。优选地，所述有机-无机杂化气凝胶选自二氧化硅-聚硅氧烷、二氧化硅-聚醚、二氧化硅-聚(甲基)丙烯酸酯和二氧化硅-几丁聚糖。
优选地，所述气凝胶是纤维增强的气凝胶。纤维增强的气凝胶可以改善气凝胶的机械性能，例如，挠曲性、回弹性、均匀性和/或结构稳定性。
纤维可以选自玻璃纤维、陶瓷纤维、聚丙烯腈(PAN)纤维和氧化聚丙烯腈纤维。玻璃纤维例如可以选自S-玻璃、901玻璃、902玻璃、475玻璃和E-玻璃等。
在一些实施方案中，纤维增强的气凝胶包含附着在纤维上的气凝胶。
内层可以是包含气凝胶的毡、纸或毯的形式。在一些实施方案中，在内层中使用的二氧化硅气凝胶的毡、纸或毯还包含有机或无机粘合剂，并且一种有用且示例性的有机粘合剂是丙烯酸类粘合剂。
气凝胶以及纤维增强的气凝胶均为市售可得的。
在内层中，包含气凝胶的毡、纸或毯可具有0.3-10mm的厚度和40-2200克/平方米的基重。在一些实施方案中，气凝胶层可具有0.5-8mm的厚度。在一些实施方案中，包含气凝胶的毡、纸或毯可具有70-1500克/平方米的基重。
层合物的中心隔热区域和外围密封区域具有不同的厚度，中心隔热区域由于存在内层而较厚，而外围密封区域由于不包含内层而较薄。在一些实施方案中，层合物的中心隔热区域具有约0.35mm至7mm的厚度。在一些优选的实施方案中，层合物的中心隔热区域具有约0.85-6mm的厚度。在一些实施方案中，层合物的外围密封区域具有约0.04-0.60mm的厚度。在一些优选的实施方案中，层合物的外围密封区域具有约0.06-0.25mm的厚度。
在一些实施方案中，层合物的总基重为约300-1600克/平方米，例如约800-1200克/平方米。如果将层合物的中心隔热区域与外围密封区域分开，则会发现隔热区域占了该基重的大部分；并且其本身的基重为约240-1500克/平方米。同样，狭窄的外围密封件本身的基重仅为约2-100克/平方米。
如本文所用，术语芳族聚酰胺絮状物是指具有短长度且通常用于制备湿法成网的片和/或纸的芳族聚酰胺纤维。通常，芳族聚酰胺絮状物的长度为约3-约20毫米。芳族聚酰胺絮状物的优选的长度为约3-约7毫米。芳族聚酰胺絮状物通常通过使用本领域公知的方法将连续纤维切成所需长度来生产。
如本文所用，术语芳族聚酰胺(aramid)是指芳香族聚酰胺(aromaticpolyamide)，其中至少85％的酰胺(-CONH-)键直接连接至两个芳族环。任选地，添加剂可以与芳族聚酰胺一起使用并且可以分散在整个聚合物结构中。已经发现，可以将高至约10重量％的其他支撑材料与芳族聚酰胺共混。还已经发现，可以使用具有高达约10％的其他二胺来替代芳族聚酰胺的二胺或高达约10％的其他二酰氯来替代芳族聚酰胺的二酰氯的共聚物。优选的芳族聚酰胺是间芳族聚酰胺。当两个环或基团相对于彼此沿着分子链间位取向时，芳族聚酰胺聚合物被认为是间芳族聚酰胺。优选的间芳族聚酰胺是聚(间亚苯基间苯二甲酰胺)(MPD-I)。美国专利第3,063,966；3,227,793；3,287,324；3,414,645和5,667,743号说明了用于制造芳族聚酰胺纤维的方法，所述芳族聚酰胺纤维可用于制造芳族聚酰胺絮状物。
替代地，芳族聚酰胺絮状物可以是对芳族聚酰胺或芳族聚酰胺共聚物。当两个环或基团相对于彼此沿着分子链对位取向时，芳族聚酰胺聚合物被认为是对芳族聚酰胺。制备对芳族聚酰胺纤维的方法通常公开于例如美国专利第3,869,430；3,869,429；和3,767,756号。一种优选的对芳族聚酰胺是聚(对亚苯基对苯二甲酰胺)；一种优选的对芳族聚酰胺共聚物是共聚(对亚苯基/3,4’-二苯基酯对苯二甲酰胺)(copoly(p-phenylene/3,4’diphenyl ester terephthalamide))。优选的芳族聚酰胺絮状物是间芳族聚酰胺絮状物，并且尤其优选的是由间芳族聚酰胺聚(间亚苯基间苯二甲酰胺)(MPD-I)制成的絮状物。
如本文所用，术语纤条体是指非常小的非粒状的纤维性或膜状颗粒，其三个尺寸中的至少一个相对于最大尺寸而言具有较小的量级。这些颗粒通过在高剪切下使用非溶剂使支撑材料的溶液沉淀来制备，例如在美国专利号第2,988,782和2,999,788号中所公开。芳族聚酰胺纤条体是熔点或分解点高于320℃的芳族聚酰胺的非粒状的膜状颗粒。优选的芳族聚酰胺纤条体是间芳族聚酰胺纤条体，并且尤其优选由间芳族聚酰胺聚(间亚苯基间苯二甲酰胺)(MPD-I)制成的纤条体。
纤条体的最大尺寸长度通常在约0.1mm至约1mm的范围内，长度与宽度的纵横比为约5:1至约10:1。厚度尺寸为微米的一部分(a fraction of)的量级，例如，约0.1微米至约1.0微米。尽管不是必需的，但是优选在芳族聚酰胺纤条体处于从未干燥(never-dried)状态时将纤条体掺入层中。第一外层和第二外层包含絮状物、纤条体或它们的混合物的形式的芳族聚酰胺材料。当将絮状物和纤条体的混合物用于芳族聚酰胺时，絮状物与纤条体的优选的计算重量比为0.5-4.0，更优选0.8-2.0。
在第一外层、第二外层和内层中使用的术语“层”优选是指具有特定组成的薄平面材料。优选地，在第一外层和第二外层中，术语“层”还指由连接在一起的多个薄平面幅材制成的纸，其中所有平面幅材具有相同的组成，第一外层优选第一纸外层，第二外层优选第二纸外层。术语“面/表面”是指第一外层和第二外层二者的两个主要表面中的任一个，或内层的两个主要表面中的任一个(即，外层或内层的一侧或另一侧)。
第一外层和第二外层可通过使用连续或不连续的粘合剂层直接粘合至隔热区域中的内层；同时第一外层和第二外层可通过优先使用连续的粘合剂层在外围密封区域中直接彼此粘合。在制造层合物的一种实践中，分别制造每个层，然后用提供在其间的粘合剂层组合，其中所述层依次是第一外层、内层、然后是第二外层。
可以在造纸机上分别制造第一外层和第二外层中的每一个，做法是，向流浆箱(headbox)中提供所需量和组成第一外层或第二外层的含水分散体，然后将组合物作为幅材湿法铺在造纸网上。然后可以将湿幅材在干燥机滚筒上干燥以形成纸。优选地，然后在压力和加热下或通过其他方式将纸在热辊压延机的辊隙中进一步压延，以使纸固结和致密化为具有所需厚度的纸层。如果需要，可以分别制造具有相同组成的两种或更多种较轻基重或较薄的湿幅材或纸，然后将它们压延并固结成单个纸层以形成第一外层和第二外层中的每一个。在一个优选的实施方案中，在与层合物结构中的内层组合之前，将第一外层和第二外层中的每一个分别压延。
聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)膜，例如，可购自杜邦(Dupont)的麦拉片(Mylar)，可以通过对苯二甲酸二甲酯和乙二醇在相关催化剂的辅助下加热，经过酯交换和真空缩聚，双轴拉伸而制得。
聚酰亚胺(PI)膜可以通过二酐与二胺在极性溶剂(如二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺等)中进行低温溶液缩聚反应，合成聚酰胺酸，然后经过高温脱水实现酰亚胺环化而制得。例如，可购自杜邦(Dupont)的Kapton膜，可以采用均苯四甲酸二酐单体为原料，通过热亚胺环化或亚胺环化来制备。
在一个优选的实施方案中，为了将每个纸层或膜的表面均匀且连续地结合到支撑层的表面，将液体粘合剂以相对均匀的方式施用至层的至少一个表面。可以使用将粘合剂均匀地施用至层的一侧的任何方法将粘合剂施用至纸层或膜，即，内层；这样的方法包括涉及辊涂或刮涂或喷涂的那些方法，并且不仅限于这些方法。优选地，将粘合剂施用至均匀的厚度，并且粘合剂在层合物结构中是连续的。
制造层合物的一种方法是将第一外层和第二外层切成所需尺寸大小(长度和宽度、半径等)和形状(矩形、圆形等)，优选相同的尺寸和形状。然后将内层切成其所需尺寸和形状。通常，这是相同的形状，但是具有较小的尺寸，使得当形成层合物时，可以形成这样的外围密封区域，该外围密封区域围绕中心隔热区域(包含内层的区域)的整个外围延伸。然后优选地用置于层间的粘合剂将各层和粘合剂压在一起，使用可以将各层压制或固结在一起的任何方法，以形成在层合物的边缘不暴露内层的所需结构。从实践的角度来看，这优选在具有凸台的压机中完成，以形成围绕中心隔热区域的整个外围延伸的外围密封区域，或者在模具等中完成。可以想象，在将各层正确地对齐的情况下，压制方法可以包括将各层(其间有粘合剂)夹在压花压延辊组的间隙中。这将各层固结成具有所需厚度的层合物结构并且完全且直接地将各层粘合在一起。
在一些优选的实施方案中，最终的层合物具有由三个层加上位于层间的粘合剂组成的隔热区域；所述内层具有第一表面和第二表面，第一表面用粘合剂粘合至第一外层，并且第二表面用粘合剂粘合至第二外层。最终的层合物还具有由用粘合剂彼此粘合的第一外层和第二外层组成的外围密封。
实施例
实施例1
制备具有第一和第二
Figure BDA0003464293420000111
Type 864(T864)纸外层和纤维增强的二氧化硅气凝胶毡内层的层合物1。
Figure BDA0003464293420000112
Type 864可从E.I.du Pont de Nemours and Co.,Wilmington,Delaware(DuPont)获得。
Figure BDA0003464293420000113
T864纸是包含约50重量％的云母和约50重量％的芳族聚酰胺材料的芳族聚酰胺纸，所述芳族聚酰胺材料包含约25重量％的絮凝物和约75重量％的纤条体。
Figure BDA0003464293420000114
T864纸是固结(压延)纸，厚度为约3密耳(0.076mm)且基重为约90克/平方米。纤维增强的二氧化硅气凝胶毡由玻璃纤维和二氧化硅气凝胶构成，且测得的厚度为约4.83mm且基重为约1000克/平方米。
将3密耳的
Figure BDA0003464293420000115
T864纸切成两个相同的正方形片(100*100mm)。将纤维增强的二氧化硅气凝胶毡也切成正方形片，但纤维增强的二氧化硅气凝胶毡的正方形的长度和宽度尺寸均比
Figure BDA0003464293420000116
T864纸的正方形短20mm。然后将纤维增强的二氧化硅气凝胶毡夹在两张
Figure BDA0003464293420000117
T864纸之间并使用聚氨酯粘合剂层合，以将各层粘合在一起。注意将纤维增强的二氧化硅气凝胶毡居中放在
Figure BDA0003464293420000118
T864纸上；其较小的尺寸留下了围绕层合物延伸的10毫米的区域，在该区域两张矩形
Figure BDA0003464293420000119
T864纸相互连接。换句话说，在矩形层合物1的所有四个边上外围密封区域的宽度均为10mm。所得层合物1具有
Figure BDA00034642934200001110
T864纸/SiO2气凝胶毡/
Figure BDA00034642934200001111
T864纸的中心隔热区域以及
Figure BDA00034642934200001112
T864纸/
Figure BDA00034642934200001113
T864纸的外围密封区域。所得层合物1提供了具有有限的脱落可能性的密封结构。
实施例2
以与实施例1中相同的方式制备层合物2，不同之处在于，作为内层的纤维增强的二氧化硅气凝胶的厚度为约5.74mm且基重为约1210克/平方米。所得层合物2具有
Figure BDA0003464293420000121
T864纸/SiO2气凝胶毡/
Figure BDA0003464293420000122
T864纸的中心隔热区域以及
Figure BDA0003464293420000123
T864纸/
Figure BDA0003464293420000124
T864纸的外围密封区域。所得层合物2提供了具有有限的脱落可能性的密封结构。
对比例1
以与实施例1中相同的方式制备层合物3，不同之处在于，用陶瓷纤维纸代替纤维增强的二氧化硅气凝胶毡作为内层。陶瓷纤维纸为9mm厚且基重为约1890克/平方米。所得层合物3具有
Figure BDA0003464293420000125
T864纸/陶瓷纤维纸/
Figure BDA0003464293420000126
T864纸的中心隔热区域以及
Figure BDA0003464293420000127
T864纸/
Figure BDA0003464293420000128
T864纸的外围密封区域。所得层合物3提供了具有有限的脱落可能性的密封结构。
隔热性能测试
测试例1
将实施例1制备的层合物1放置在带有施压马达的热板上。打开热板和施压马达的开关。将热板的温度在1分钟内升至600℃的峰值温度。然后，将600℃的峰值温度保持约11分钟。并且，将施压马达的压力在头2分钟增至0.2MPa。然后，将0.2MPa的压力保持约10分钟。
测试例2
将实施例2制备的层合物2放置在带有施压马达的热板上。打开热板和施压马达的开关。将热板的温度在2分钟内升至800℃的峰值温度。然后，将800℃的峰值温度保持约10分钟。并且，将施压马达的压力在头2分钟增至0.5MPa。然后，将0.5MPa的压力保持约10分钟。
对比测试例1
将对比例1制备的层合物3放置在带有施压马达的热板上。打开热板和施压马达的开关。将热板的温度在1分钟内升至600℃的峰值温度。然后，将600℃的峰值温度保持约11分钟。并且，将施压马达的压力在头2分钟增至0.2MPa。然后，将0.2MPa的压力保持约10分钟。
在测试例1-2和对比测试例1中，通过采用热偶测量热板表面的温度作为热板温度，测量层合物1-3的远离热板的一侧的温度作为背板温度，来分别绘制图3、图5和图7的温度-时间曲线。
通过将热板的温度快速升高至峰值温度，以及通过施压马达向层合物施加压力，模拟了电池在实际工作中的充/放电过程的放热和电池的膨胀/收缩，特别是接近热失控的状态。
通过图3至图8可以看出，在涉及高温高压的模拟热失控状态下，压缩后的层合物1-3的厚度彼此接近，均为约3-4mm，根据本发明的层合物1和层合物2的背板温度升温速率明显低于作为对比的层合物3的升温速率，表明根据本发明的层合物提供了优异的隔热效果和缓冲效果。

Claims (10)

1.用于电池组单元电池间隔热的层合物，所述层合物具有中心隔热区域和外围密封区域，
所述中心隔热区域依次包括：
1)第一外层；
2)包含气凝胶的内层；和
3)第二外层；
所述外围密封区域不包含所述内层并且通过将第一外层和第二外层彼此粘合而形成；
其中所述外围密封区域围绕所述中心隔热区域的外围延伸；和
其中第一外层和第二外层彼此独立地包含选自以下材料中的至少一种：芳族聚酰胺材料、芳族聚酰胺材料和云母的组合、聚对苯二甲酸乙二醇酯和聚酰亚胺。
2.根据权利要求1所述的层合物，其中，所述气凝胶选自无机气凝胶、有机气凝胶和有机-无机杂化气凝胶。
3.根据权利要求2所述的层合物，其中，所述无机气凝胶基于以下物质的氧化物、碳化物和/或氮化物：硅、铝、钛、锆、铪、钇、钒和铈，优选所述无机气凝胶为二氧化硅气凝胶。
4.根据权利要求2所述的层合物，其中，所述有机气凝胶基于以下有机聚合物中的至少一种：聚酰胺、聚酰亚胺、聚(甲基)丙烯酸、聚(甲基)丙烯酸酯、聚丙烯酰胺、聚丙烯腈、聚苯乙烯、聚氨酯、聚丁二烯、聚糠醇、聚异氰酸酯、环氧树脂、聚硅氧烷、聚葡萄糖胺、聚醚、几丁聚糖和聚苯并咪唑。
5.据权利要求2所述的层合物，其中，所述有机-无机杂化气凝胶基于选自以下的无机物和有机聚合物的任意组合，
其中所述无机物选自以下物质的氧化物、碳化物和/或氮化物：硅、铝、钛、锆、铪、钇、钒和铈，
所述有机聚合物选自聚酰胺、聚酰亚胺、聚(甲基)丙烯酸、聚(甲基)丙烯酸酯、聚丙烯酰胺、聚丙烯腈、聚苯乙烯、聚氨酯、聚丁二烯、聚糠醇、聚异氰酸酯、环氧树脂、聚硅氧烷、聚葡萄糖胺、聚醚、几丁聚糖和聚苯并咪唑，
优选地，所述有机-无机杂化气凝胶选自二氧化硅-聚硅氧烷、二氧化硅-聚醚、二氧化硅-聚(甲基)丙烯酸酯和二氧化硅-几丁聚糖。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的层合物，其中所述气凝胶是纤维增强的气凝胶。
7.根据权利要求6所述的层合物，其中所述纤维选自玻璃纤维、陶瓷纤维、聚丙烯腈(PAN)纤维和氧化聚丙烯腈纤维。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的层合物，其中所述气凝胶为毡、纸或毯的形式。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的层合物，其中所述内层还包含粘合剂；
优选地，所述粘合剂可以呈以下形式：胶带，例如双面胶带；在室温下为液体的粘合剂；或者在室温下为固体的热熔粘合剂。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的层合物，其中所述中心隔热区域由三层组成，所述内层具有第一表面和第二表面，第一表面用粘合剂粘合至第一外层，并且第二表面用粘合剂粘合至第二外层。
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