CN114516202A

CN114516202A - 气凝胶隔热芯材、高性能气凝胶复合隔热垫

Info

Publication number: CN114516202A
Application number: CN202210196657.4A
Authority: CN
Inventors: 罗肖宁; 杨浩; 刘佩佩; 常稳; 李慧彬
Original assignee: Henan Aibiaihe New Material Co ltd
Current assignee: Henan Aibiaihe New Material Co ltd
Priority date: 2022-02-23
Filing date: 2022-03-02
Publication date: 2022-05-20

Abstract

本发明公开了一种气凝胶隔热芯材、高性能气凝胶复合隔热垫，包括气凝胶隔热芯材和封装层，封装层将气凝胶隔热芯材封装，所述气凝胶隔热芯材由气凝胶部分和添加部分压制而成；所述气凝胶隔热芯材压制后密度是未压制前松装密度的1.1‑5倍；且气凝胶部分的质量占比为50‑100%，添加部分的质量占比为0‑50%。气凝胶处于相互紧密接触的压缩状态，可减少隔热芯材中各组成部分间隙，减少传热通道；封装层使气凝胶隔热芯材保持压缩状态，使气凝胶隔热芯材具有更高的硬挺度，且使隔热垫具有更高的韧性和抗折性，气凝胶含量更高，产品整体隔热及防火性能有较大提升，厚度以及尺寸容易控制。

Description

气凝胶隔热芯材、高性能气凝胶复合隔热垫

技术领域

本发明属于隔热技术领域，具体涉及一种气凝胶隔热芯材、高性能气凝胶复合隔热垫。

背景技术

新能源汽车符合国家大力倡导的绿色低碳环保要求，其市场占有率逐年增加，应用范围越来越大。锂离子动力电池具有能量密度高、充放电速度快，使用寿命长等特点，因此作为动力来源广泛的应用于新能源汽车。但当锂离子电池受到撞击、针刺或电池内部短路等，均会导致热量急剧增加，从而引起热失控，最终引发火灾或爆炸。且单个电芯发生热失控时，会将热量迅速传递到相邻的电芯，从而引起一系列的连锁反应，导致整个模组甚至整个电池包的热失控。

针对这一风险，目前电芯模组常采用气凝胶隔热垫作为电芯之间的隔热材料，以延缓热失控时热量的传递。气凝胶隔热垫传统制备方式是使用溶胶凝胶法，复合纤维毡，再经超临界干燥，封装制备气凝胶隔热垫。此方式因加入有机或无机纤维，从而导致产品整体的隔热性能有所降低，在一定程度上限制了气凝胶在新能源电芯间的隔热防火效果。

发明内容

针对上述现有技术中描述的不足，本发明提供一种气凝胶隔热芯材、高性能气凝胶复合隔热垫。

本发明的技术方案为：

一种高性能气凝胶复合隔热垫，包括气凝胶隔热芯材和封装层，封装层将气凝胶隔热芯材封装，所述气凝胶隔热芯材由气凝胶部分和添加部分压制而成；所述气凝胶隔热芯材压制后密度是未压制前松装密度的1.1-5倍；且气凝胶部分的质量占比为50-100%，添加部分的质量占比为0-50%。也就是说可以是百分百的气凝胶部分压制而成，也可以是气凝胶部分和添加部分混合压制而成。气凝胶含量大大提升，而且采用热压或冷压压制，使气凝胶隔热芯材处于压缩状态，减少隔热芯材中各组成部分间的间隙。

作为本发明的一种优选方案，所述气凝胶部分为气凝胶颗粒、气凝胶粉、气凝胶片和气凝胶多面体的至少一种。

作为本发明的一种优选方案，所述的气凝胶部分为气凝胶颗粒，且所述气凝胶颗粒的直径为100μm~5mm。并且所述的气凝胶颗粒可以是气凝胶球，也可以是尺寸足够小的气凝胶多面体。

作为本发明的一种优选方案，所述气凝胶颗粒的直径为100μm~1000μm，该粒径的气凝胶颗粒填充到压制模具中，所述的压制模具可以是辅助模具也可以是隔热垫中使用的缓冲框或封装膜材。

作为本发明的一种优选方案，所述气凝胶颗粒的直径为1mm~5mm。

作为本发明的一种优选方案，所述的气凝胶部分为不同规格气凝胶颗粒的混合物，包括直径为100μm~1000μm的气凝胶颗粒和直径为1mm~5mm的气凝胶颗粒，混合的质量比为100:0-20:80。

作为本发明的一种优选方案，所述的气凝胶部分为气凝胶粉，且所述气凝胶粉的直径为100nm~100μm。

作为本发明的一种优选方案，所述的气凝胶部分为气凝胶颗粒和气凝胶粉的混合物。混合比例不限，气凝胶粉位于气凝胶颗粒的空隙中，可以先压制成片，然后将压制的片叠加再压制成型，叠加的片数根据实际需要的厚度设置，还可以一次填充压制一次成型。

作为本发明的一种优选方案，所述的气凝胶部分为气凝胶片；气凝胶片的长宽尺寸5mm~1000mm，厚度0.1mm~10mm；对于小尺寸的气凝胶片，采用若干个气凝胶片拼接在一起形成一个气凝胶片层，对于大尺寸的气凝胶片，采用切割成若干个气凝胶片，切割的气凝胶片直接作为一个气凝胶片层。根据实际所需的厚度将多个气凝胶片层叠加。

作为本发明的一种优选方案，所述气凝胶部分为气凝胶多面体，气凝胶多面体的长宽尺寸5mm~1000mm，厚度10mm~50mm；对于小尺寸的气凝胶多面体，采用若干个气凝胶多面体拼接在一起形成一个气凝胶多面体层，对于大尺寸的气凝胶多面体采用切割成若干个气凝胶多面体，切割的气凝胶多面体直接作为一个气凝胶多面体层；根据实际所需的厚度将多个气凝胶多面体层叠加，当然所使用的气凝胶多面体包括气凝胶规则多面体、气凝胶不规则多面体和气凝胶锥体中的至少一种，当气凝胶多面体尺寸足够小时作为气凝胶颗粒使用。

作为本发明的一种优选方案，所述的气凝胶部分为气凝胶片和气凝胶多面体；气凝胶片的长宽尺寸5mm~1000mm，厚度0.1mm~10mm；气凝胶多面体的长宽尺寸5mm~1000mm，厚度10mm~50mm；

若干个气凝胶片拼接成一个气凝胶片层或一个气凝胶片切割成若干个气凝胶片层，若干个气凝胶多面体拼接成一个气凝胶多面体层或一个气凝胶多面体切割成若干个气凝胶多面体层；若干个气凝胶片和若干个气凝胶多面体拼接成一个气凝胶混合层；若干个气凝胶片层和/或若干个气凝胶多面体层和/或若干个气凝胶混合层堆叠在一起。

也就是说当气凝胶片和气凝胶多面体的尺寸比较大时，可以切割成若干个气凝胶片和若干个气凝胶多面体；切割的气凝胶片和切割的气凝胶多面体可直接作为一个气凝胶片层和一个气凝胶多面体层；当气凝胶片和气凝胶多面体的尺寸比较小时，可以采用若干个气凝胶片拼接成一个气凝胶片层、若干个气凝胶多面体拼接成一个气凝胶多面体层，也可以若干个气凝胶片和若干个气凝胶多面体混合拼接成气凝胶混合层；然后根据实际所需的厚度用若干个气凝胶片和/或若干个气凝胶多面体层和/或若干个气凝胶混合层堆叠在一起。

作为本发明的一种优选方案，所述的气凝胶部分还包括气凝胶颗粒和气凝胶粉中的至少一种，气凝胶颗粒和/或气凝胶粉位于气凝胶片的间隙、气凝胶多面体的间隙、气凝胶片层的层间、气凝胶多面体层的层间、气凝胶混合层的层间。可以使用气凝胶片、气凝胶多面体以及气凝胶片和气凝胶多面体的混合物中添加气凝胶颗粒和/或气凝胶粉，添加完成后进行压制。

作为本发明的一种优选方案，当气凝胶隔热芯材同时具有气凝胶部分和添加部分时，所述的添加部分为空心微珠、气相二氧化硅、弹性颗粒、遮光剂、有机或无机粘合剂、纤维、相变材料中的至少一种。

作为本发明的一种优选方案，所述的空心微珠为可膨胀微球、空心玻璃微球、硅酸铝空心微球、硼酸盐空心微球、氧化铝空心微球、二氧化硅空心微球、氧化锆空心微球、酚醛树脂空心微球、粉煤灰漂珠或聚苯乙烯空心微球、碳空心微球中的一种或多种。

作为本发明的一种优选方案，所述的弹性颗粒为硅橡胶、丁苯橡胶等合成橡胶颗粒、天然橡胶颗粒、泡沫塑料、泡沫橡胶、泡沫树脂等弹性发泡颗粒中的一种或多种。

作为本发明的一种优选方案，所述的遮光剂为氧化铟锡、二氧化钛、碳化硼、碳化硅、氮化硼、硫酸锆、炭黑、氧化钇、六钛酸钾晶须、氧化锌、硅酸铝、氧化锆、氢氧化铝中中的至少一种，遮光剂的粒径为10nm-1000um，且遮光剂的质量占比≤50%。

本发明还提供了一种所述的气凝胶隔热芯材，气凝胶隔热芯材由气凝胶部分和添加部分压制而成；所述气凝胶隔热芯材压制后密度是未压制前松装密度的1.1-5倍；且气凝胶部分的质量占比为50-100%，添加部分的质量占比为0-50%。也就是说可以是百分百的气凝胶部分压制而成，也可以是气凝胶部分和添加部分混合压制而成。气凝胶含量大大提升，而且采用热压或冷压压制，减少气凝胶隔热芯材中各组成部分间的间隙，减少传热通道，且压缩状态的气凝胶隔热芯材具有更高的硬挺度。

并且本发明中所提到的气凝胶可以是单组分气凝胶或多组分气凝胶；单组分气凝胶包括SiO₂气凝胶、Al₂O₃气凝胶、TiO₂气凝胶、氧化锆气凝胶、碳气凝胶、聚氨酯气凝胶、聚乙烯醇气凝胶、聚氯乙烯气凝胶、纤维素气凝胶、石墨烯气凝胶等有机和无机气凝胶材料中的一种或多种；多组分气凝胶包括但不限于SiO₂/Al₂O₃复合气凝胶、SiO₂/Al₂O₃/TiO₂复合气凝胶、有机无机杂化气凝胶。

在制备复合隔热垫时，可以先借助模具将气凝胶隔热芯材压制成型，而且压制时，可以是分次压制，也可以一次压制成型，而且所述的模具包括硬质模具、高分子膜材和/或无机膜材形成的软质模具、高分子膜材和/或无机膜材复合硅橡胶、陶瓷硅橡胶、MPP材料、PU发泡材料等软质材料形成的模具。

封装层与气凝胶隔热芯材可以与气凝胶隔热芯材压制时进行封装，也可以气凝胶隔热芯材压制后再进行后封装，封装时可以采用高分子膜材、无机膜材等，也可以是有机或无机涂层；封装时，封装条件为温度为20℃~250℃、加热时间为0s~100s、压力为0kg·f/cm^{^2}~100kg·f/cm^{^2}、抽真空选择开或者关。

具体制备工艺为

（1）.制备松装的气凝胶隔热芯材，可以是将气凝胶粉、气凝胶颗粒中的至少一种均匀混合，还可以将添加部分混合在内，或将气凝胶片、气凝胶规则多面体中的至少一种拼接为气凝胶层并进行堆叠，或将一个气凝胶片或一个气凝胶多面体切割成若干个气凝胶片层或气凝胶多面体层并进行堆叠，还可以在层间或间隙中加入添加部分和/或气凝胶粉、气凝胶颗粒；

（2）.将松装的气凝胶隔热芯材填充进模具中；

（3）.对松装的气凝胶隔热芯材施加压力，使其体积压缩；

（4）.对气凝胶隔热芯材进行封装，封装后气凝胶隔热芯材的密度是其松装密度的1.1-5倍。

并且步骤（3）和步骤（4）可以同步进行；也可以先进行步骤（3），再进行步骤（4）；也可以先进行步骤（4），再进行步骤（3）。

本发明与现有技术相比具有下列优点：

1）相较于普通填充气凝胶隔热产品，本发明气凝胶复合隔热垫的封装层将气凝胶隔热芯材封装，且气凝胶隔热芯材的密度是其松装密度1.1-5倍，使组成气凝胶隔热芯材的气凝胶颗粒、气凝胶片等形态的气凝胶处于相互紧密接触的压缩状态，可减少隔热垫中各组成部分间的间隙，减少传热通道；且压缩状态的气凝胶隔热芯材具有更高的硬挺度，封装层使隔热垫具有更高的韧性和抗折性。

2）相较于传统气凝胶毡、气凝胶浆料等复合材料，本发明气凝胶复合隔热垫单位质量气凝胶含量更高，产品整体隔热及防火性能有较大提升。

3）相较于传统气凝胶隔热垫中气凝胶毡厚度难以控制，本发明可通过铺叠不同层数的气凝胶以及封装压力来调节封装后的厚度，更易于控制气凝胶成品的厚度。

4）相较于传统气凝胶隔热垫，本发明产品无需进行气凝胶与纤维的复合，简化了整体的生产工艺。

5）相较于普通封装气凝胶隔热垫，本发明所制备气凝胶隔热垫可使用不同尺寸的气气凝胶颗粒、气凝胶片等，降低了对材料形态和尺寸的要求。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为单一直径气凝胶球使用回型框和膜材封装前的截面结构示意图。

图2为单一直径气凝胶球使用回型框和膜材封装后的截面结构示意图。

图3为混合直径气凝胶球使用回型框和膜材封装前的截面结构示意图。

图4为混合直径气凝胶球使用膜材封装前的截面结构示意图。

图5为将气凝胶片拼接为气凝胶层，并将气凝胶层铺叠成的气凝胶隔热芯材使用回型框和膜材封装后的截面结构示意图。

图6为将气凝胶四面体拼接为气凝胶层，并将气凝胶层铺叠成的气凝胶隔热芯材使用膜材封装后的截面结构示意图。

图7为本发明隔热性能测试对比图。

其中，图中所显示的气凝胶颗粒、片之间的空隙仅是为了释义，并非真实情况的显示。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1：

一种高性能气凝胶复合隔热垫，包括气凝胶隔热芯材和封装层，封装层将气凝胶隔热芯材封装。所述封装层为高分子膜材或无机膜材，包括薄膜层和胶层。所述薄膜层包括PET膜、PI膜、PEN膜、PVC膜、PE膜、PP膜、PC膜、PU膜、金属箔、陶瓷纤维布、玻璃纤维布、高硅氧布、云母纸、云母板等；因为是上下两层薄膜层，所以两个薄膜层可以采用相同的结构也可以采用不同的结构，并且薄膜层通过胶层与气凝胶复合隔热芯材连接。所述胶层采用丙烯酸胶和/或环氧胶。所述封装层也可为有机或无机封装涂层。

所述气凝胶隔热芯材由气凝胶部分和添加部分压制而成；所述气凝胶隔热芯材压制后密度是未压制前松装密度的1.1-5倍；优选为1.1倍、2倍、2.5倍、3倍、3.5倍、4倍、4.5倍、5倍；且气凝胶部分的质量占比为50-100%，添加部分的质量占比为0-50%；气凝胶部分的质量占比优选为100%、90%、80%、75%、50%，对应的添加部分的质量占比为0、15%、20%、30%、50%。

也就是说可以是百分百的气凝胶部分压制而成，也可以是气凝胶部分和添加部分混合压制而成。气凝胶含量大大提升，而且采用热压或冷压压制，减少气凝胶隔热芯材中各组成部分间的间隙，减少传热通道，且压缩状态的气凝胶隔热芯材具有更高的硬挺度。无论是百分百气凝胶部分还是气凝胶部分和添加部分混合，所使用的气凝胶部分的构成都一样，仅占据的比例不同。

气凝胶部分所使用的气凝胶为单组分气凝胶或多组分气凝胶；单组分气凝胶包括SiO₂气凝胶、Al₂O₃气凝胶、TiO₂气凝胶、氧化锆气凝胶碳气凝胶、聚氨酯气凝胶、聚乙烯醇气凝胶、聚氯乙烯气凝胶、纤维素气凝胶、石墨烯气凝胶等有机和无机气凝胶材料中的一种或多种；多组分气凝胶包括但不限于SiO₂/Al₂O₃复合气凝胶、SiO₂/Al₂O₃/TiO₂复合气凝胶。

具体使用时，所述气凝胶部分可以为气凝胶颗粒、气凝胶粉、气凝胶片和气凝胶多面体的至少一种。

当采用气凝胶颗粒时，可以采用直径为100μm~5mm的气凝胶颗粒，具体可以采用直径为100μm~1000μm的气凝胶颗粒，也可以是直径为1mm~5mm的气凝胶颗粒，当然还可以是两者的混合物，混合的质量比为100:0-20:80，优选为100:0、90:10、80:20、75:25、60:40、50:50、40:60、30:70、20:80等。而所使用的气凝胶颗粒可以是气凝胶球，也可以是尺寸足够小的气凝胶多面体。

如图1所示，采用的就是单一直径为2mm的气凝胶球，气凝胶球填充在压制模具中，此处所用的压制模具是隔热垫中所用的缓冲框，压制之后的结构如图2所示。

如图3和4所示，就是使用不同规格的气凝胶颗粒混合而成，并且小粒径的气凝胶球填充在大粒径的气凝胶球的间隙中，并且混合物填充在缓冲框或者封装膜材中。

当然，所述的气凝胶部分还可以为气凝胶粉，气凝胶粉的直径为100nm~100μm。

当然，所述的气凝胶部分还可以为气凝胶颗粒和气凝胶粉的混合物。气凝胶颗粒和气凝胶粉以任意比混合；优选为80:20、70:30、60:40；且气凝胶颗粒的直径为100μm~5mm；气凝胶粉的直径为100nm~100μm。气凝胶粉位于气凝胶颗粒的空隙中，可以先压制成片，然后将压制的片叠加再压制成型，叠加的片数根据实际需要的厚度设置，还可以一次填充压制一次成型。

当然，所述的气凝胶部分还可以为气凝胶片；如图5所示，气凝胶片的长宽尺寸5mm~1000mm，厚度0.1mm~10mm；对于小尺寸的气凝胶片，采用若干个气凝胶片拼接在一起形成一个气凝胶片层，对于大尺寸的气凝胶片，采用切割成若干个气凝胶片，切割的气凝胶片直接作为一个气凝胶片层。根据实际所需的厚度将多个气凝胶片层叠加。

当然，所述气凝胶部分还可以为气凝胶多面体，如图6所示，气凝胶多面体的长宽尺寸5mm~1000mm，厚度10mm~50mm；对于小尺寸的气凝胶多面体，采用若干个气凝胶多面体拼接在一起形成一个气凝胶多面体层，对于大尺寸的气凝胶多面体采用切割成若干个气凝胶多面体，切割的气凝胶多面体直接作为一个气凝胶多面体层；根据实际所需的厚度将多个气凝胶多面体层叠加，当然所使用的气凝胶多面体包括气凝胶规则多面体、气凝胶不规则多面体和气凝胶锥体中的至少一种，当气凝胶多面体尺寸足够小时作为气凝胶颗粒使用。

当然，所述的气凝胶部分还可以为气凝胶片和气凝胶多面体；气凝胶片的长宽尺寸5mm~1000mm，厚度0.1mm~10mm；气凝胶多面体的长宽尺寸5mm~1000mm，厚度10mm~50mm；若干个气凝胶片拼接成一个气凝胶片层或一个气凝胶片切割成若干个气凝胶片层，若干个气凝胶多面体拼接成一个气凝胶多面体层或一个气凝胶多面体切割成若干个气凝胶多面体层；若干个气凝胶片和若干个气凝胶多面体拼接成一个气凝胶混合层；若干个气凝胶片层和/或若干个气凝胶多面体层和/或若干个气凝胶混合层堆叠在一起。

当然，所述的气凝胶部分还可以是气凝胶片和/或气凝胶多面体中添加气凝胶颗粒和气凝胶粉中的至少一种，气凝胶颗粒和/或气凝胶粉位于气凝胶片的间隙、气凝胶多面体的间隙、气凝胶片层的层间、气凝胶多面体层的层间、气凝胶混合层的层间。可以使用气凝胶片、气凝胶多面体、气凝胶混合层的混合物中添加气凝胶颗粒和/或气凝胶粉，添加完成后进行压制。

并且当气凝胶隔热芯材同时具有气凝胶部分和添加部分时，气凝胶部分的构成与纯气凝胶部分构成一样，只是占比有所下降，用于增加添加部分，所使用的添加部分为空心微珠、气相二氧化硅、弹性颗粒、遮光剂、有机或无机粘合剂、纤维、相变材料中的至少一种。并且所述的遮光剂为氧化铟锡、二氧化钛、碳化硼、碳化硅、氮化硼、硫酸锆、炭黑、氧化钇、六钛酸钾晶须、氧化锌、硅酸铝、氧化锆、氢氧化铝中中的至少一种，遮光剂的粒径为10nm-1000um，且遮光剂的质量占比≤50%，优选为0、10%、15%、20%、25%、30%、35%、40%、45%、50%。

封装层与气凝胶隔热芯材可以与气凝胶隔热芯材压制时进行封装，也可以气凝胶隔热芯材压制后再进行后封装，封装时可以采用高分子膜材、无机膜材等，也可以是涂层；封装时，封装条件为温度为20℃~250℃、加热时间为0s~100s、压力为0kg·f/cm^{^2}~100kg·f/cm^{^2}、抽真空选择开或者关。

在具体制备复合隔热垫时，可以采用以下步骤制备：

（1）制备松装的气凝胶隔热芯材，可以是将气凝胶粉、气凝胶颗粒中的至少一种均匀混合，还可以将添加部分混合在内，或将气凝胶片、气凝胶规则多面体中的至少一种拼接为气凝胶层并进行堆叠，或将一个气凝胶片或一个气凝胶多面体切割成若干个气凝胶片层或气凝胶多面体层并进行堆叠，还可以在层间或间隙中加入添加部分和/或气凝胶粉、气凝胶颗粒；

（2）将松装的气凝胶隔热芯材填充进模具中；如图1，所使用的模具为硅橡胶回型框与封装层组成；

（3）对松装的气凝胶隔热芯材施加压力，使其体积压缩，并使封装膜材与硅橡胶回型框复合，封装后气凝胶隔热芯材的密度是其松装密度的1.1-5倍；所述封装温度为120℃、加热时间为15s、压力为30kg·f/cm^{^2}、抽真空选择开；封装后气凝胶芯材的厚度大于或小于等于硅橡胶回型框的厚度。

该制备步骤中是封装和压合一起执行，当然还可以先压制再封装，也可以先封装再压制，具体是根据具体需求进行调整。

当然，也可将松装的气凝胶隔热芯材填充进三封边膜材腔体中，并对其进行压合封装；

当然，也可将松装的气凝胶隔热芯材填充进三封边膜材腔体中，并对其进行真空密封，然后再进行压合；

当然，也可将松装的气凝胶隔热芯材填充金属模具中，并对其进行压合成型，然后进行膜材封装。

下面以两个具体事例和一个对比例对本发明产品的性能进行说明。

实施例2：

一种高性能气凝胶复合隔热垫，包括PET热熔胶膜和硅橡胶回型框组成的封装层，封装层将气凝胶隔热芯材封装，气凝胶隔热芯材压制后密度是未压制前松装密度的1.2倍；气凝胶隔热芯材由气凝胶部分和遮光剂组成，气凝胶部分的质量占比优选为85%，遮光剂的质量占比为15%。其中气凝胶部分为直径为100μm~500μm的气凝胶颗粒和直径为1.5mm~2μm的气凝胶颗粒组成，两者质量比30:70。

其制备方法，步骤为：

（1）.混合松装的气凝胶隔热芯材：将直径为100μm~500μm的SiO₂气凝胶颗粒、直径为1.5mm~2μm的SiO₂气凝胶颗粒、直径为1μm~10μm的TiO₂遮光剂，混合均匀得到松装的气凝胶隔热芯材；其中直径为100μm~500μm的气凝胶颗粒占比25.5份、直径为1.5mm~2μm的SiO₂气凝胶颗粒占比59.5份、直径为1μm~10μm的TiO₂遮光剂占比15份。

（2）.填充：将PET热熔胶膜热压合复合硅橡胶回型框，形成具有腔体的模具，将松装的气凝胶隔热芯材填充进由硅橡胶回型框和PET热熔胶膜的模具中，填充高度为3.6mm并和硅橡胶上表面平齐；

（3）.热压封装：将填充了松装的气凝胶隔热芯材的模具放入热压机中，进行热压封装，封装工艺为：封装温度120℃、加热时间15s、压力30kg·f/cm^{^2}、抽真空选择开；封装后气凝胶芯材的厚度为3mm。

封装后气凝胶隔热芯材芯材处于压缩状态，其密度为其松装密度的1.2倍。

实施例3：

一种高性能气凝胶复合隔热垫，包括玻纤布组成的封装层，封装层将气凝胶隔热芯材封装，气凝胶隔热芯材压制后密度是未压制前松装密度的3倍；气凝胶隔热芯材由气凝胶部分和添加部分组成，气凝胶部分的质量占比优选为80%，添加部分的质量占比为20%。其中气凝胶部分为长宽尺寸为7mm~20mm、厚度为0.3~0.5mm的气凝胶片和直径为100nm~50μm的气凝胶粉组成，两者质量比65：35。添加部分为直径为0.2mm~0.5mm的硅橡胶颗粒和直径为50μm~500μm的六钛酸钾晶须组成，分别占气凝胶隔热芯材质量的8%和12%。

其制备方法，步骤为：

（1）.混合松装的气凝胶隔热芯材：将长宽尺寸为7mm~20mm、厚度为0.3~0.5mm的SiO₂气凝胶片拼接为气凝胶片层；将直径为100nm~50μm的SiO₂气凝胶粉与直径为0.2mm~0.5mm的硅橡胶颗粒和直径为50μm~500μm的六钛酸钾晶须混合均匀，并平铺在气凝胶片层上，以填补气凝胶片间间隙；然后，再铺叠一层气凝胶片层；依次铺叠至9mm厚，制得松装的气凝胶隔热芯材；其中气凝胶片占比52份、气凝胶粉占比28份、硅橡胶颗粒8份、六钛酸钾晶须12份。

（2）.填充：将硬质金属框置于PET膜上，将松装的气凝胶隔热芯材填充至硬质金属框中。

（3）.压制：将填充了松装的气凝胶隔热芯材的PET膜和硬质金属框置于压机中进行压制，压力100kg·f/cm^{^2}；压制后气凝胶隔热芯材的厚度为3mm。

（4）.封装：将硬质金属框取下，并在气凝胶隔热芯材的表面覆热熔胶膜，进行热压封装，封装工艺为：封装温度210℃、加热时间20s、压力80kg·f/cm^{^2}、抽真空选择开；封装后气凝胶芯材的厚度为3mm。

封装后气凝胶隔热芯材芯材处于压缩状态，其密度为其松装密度的3倍。

对比例：将传统的气凝胶隔热垫做对比，气凝胶隔热垫结构中包含热熔胶膜（编号D），气凝胶毡（编号C），叠层结构为DCD。

将对比例与实施例2-3进行隔热性能对比，隔热性能测试方法：

1) 选择加热台和接触式热电偶测温仪，并校准；

2）设置加热器温度为700℃，开始加热；

3）待加热器温度稳定在700℃后，迅速将粘结好热电偶测温线的隔热垫放置在加热台上，开始计时和测温；

4）每间隔5s测试读取一次数据，分别读取至20min时的样品冷面温度，并记录。

5）测试完成后，绘制曲线，结果如图7所示。

从图7中实验结果可以看出，使用本发明的隔热垫可以有效地减慢隔热片冷面的升温速度，这在单颗电芯发生热失控时防止或延缓临近的电芯温度升高有积极的意义，可以有效的提高动力电池使用的安全性。

本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明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发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种高性能气凝胶复合隔热垫，其特征在于：包括气凝胶隔热芯材和封装层，封装层将气凝胶隔热芯材封装，所述气凝胶隔热芯材由气凝胶部分和添加部分压制而成；所述气凝胶隔热芯材压制后密度是未压制前松装密度的1.1-5倍；且气凝胶部分的质量占比为50-100%，添加部分的质量占比为0-50%。

2.根据权利要求1所述的高性能气凝胶复合隔热垫，其特征在于：所述气凝胶部分为气凝胶颗粒、气凝胶粉、气凝胶片和气凝胶多面体的至少一种。

3.根据权利要求2所述的高性能气凝胶复合隔热垫，其特征在于：所述的气凝胶部分为气凝胶颗粒，且所述气凝胶颗粒的直径为100μm~5mm。

4.根据权利要求3所述的高性能气凝胶复合隔热垫，其特征在于：所述气凝胶颗粒的直径为100μm~1000μm。

5.根据权利要求3所述的高性能气凝胶复合隔热垫，其特征在于：所述气凝胶颗粒的直径为1mm~5mm。

6.根据权利要求3所述的高性能气凝胶复合隔热垫，其特征在于：所述的气凝胶部分为不同规格气凝胶颗粒的混合物，包括直径为100μm~1000μm的气凝胶颗粒和直径为1mm~5mm的气凝胶颗粒，混合的质量比为100:0-20:80。

7.根据权利要求2所述的高性能气凝胶复合隔热垫，其特征在于：所述的气凝胶部分为气凝胶粉，且所述气凝胶粉的直径为100nm~100μm。

8.根据权利要求2所述的高性能气凝胶复合隔热垫，其特征在于：所述的气凝胶部分为气凝胶颗粒和气凝胶粉的混合物。

9.根据权利要求2所述的高性能气凝胶复合隔热垫，其特征在于：所述的气凝胶部分为气凝胶片；气凝胶片的长宽尺寸5mm~1000mm，厚度0.1mm~10mm；若干个气凝胶片拼接成一个气凝胶片层或一个气凝胶片切割成若干个气凝胶片层，若干个气凝胶片层堆叠在一起。

10.根据权利要求2所述的高性能气凝胶复合隔热垫，其特征在于：所述气凝胶部分为气凝胶多面体，气凝胶多面体的长宽尺寸5mm~1000mm，厚度10mm~50mm；若干个气凝胶多面体拼接成一个气凝胶多面体层或一个气凝胶多面体切割成若干个气凝胶多面体层，若干个气凝胶多面体层堆叠在一起。

11.根据权利要求2所述的高性能气凝胶复合隔热垫，其特征在于：所述的气凝胶部分为气凝胶片和气凝胶多面体；气凝胶片的长宽尺寸5mm~1000mm，厚度0.1mm~10mm；气凝胶多面体的长宽尺寸5mm~1000mm，厚度10mm~50mm；若干个气凝胶片拼接成一个气凝胶片层或一个气凝胶片切割成若干个气凝胶片层，若干个气凝胶多面体拼接成一个气凝胶多面体层或一个气凝胶多面体切割成若干个气凝胶多面体层；若干个气凝胶片和若干个气凝胶多面体拼接成一个气凝胶混合层；若干个气凝胶片层和/或若干个气凝胶多面体层和/或若干个气凝胶混合层堆叠在一起。

12.根据权利要求9-11中任一所述的高性能气凝胶复合隔热垫，其特征在于：所述的气凝胶部分还包括气凝胶颗粒和气凝胶粉中的至少一种，气凝胶颗粒和/或气凝胶粉位于气凝胶片的间隙、气凝胶多面体的间隙、气凝胶片层的层间、气凝胶多面体层、气凝胶混合层的层间。

13.根据权利要求1所述的高性能气凝胶复合隔热垫，其特征在于：所述的添加部分为空心微珠、气相二氧化硅、弹性颗粒、遮光剂、有机或无机粘合剂、纤维、相变材料中的至少一种。

14.根据权利要求13所述的高性能气凝胶复合隔热垫，其特征在于：所述的遮光剂为氧化铟锡、二氧化钛、碳化硼、碳化硅、氮化硼、硫酸锆、炭黑、氧化钇、六钛酸钾晶须、氧化锌、硅酸铝、氧化锆、氢氧化铝中的至少一种，遮光剂的粒径为10nm-1000um，且遮光剂的质量占比≤50%。

15.一种如权利要求1-14中任一所述的气凝胶隔热芯材。