CN115911678A - 一种可实现定向散热的动力电池用耐高温隔热片 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及新能源领域，特别涉及一种可实现定向散热的动力电池用耐高温隔热片。本发明的可实现定向散热的动力电池用耐高温隔热片包括隔热片主体、封装膜和导热片，所述封装膜包裹在所述隔热片主体外部，所述导热片设置于所述隔热片主体的两面。优点：成本相对低廉，结构设计合理，既能够起到隔热防护作用，在电芯出现非正常升温和/或热失控以后又能够有组织地将热量导出和散发，从而降低、延缓、甚至阻止热失控的蔓延，安全性能大幅提升。

Description

一种可实现定向散热的动力电池用耐高温隔热片
技术领域
本发明涉及新能源领域，特别涉及一种可实现定向散热的动力电池用耐高温隔热片。
背景技术
作为新能源汽车的关键零部件，动力电池及系统的安全性直接决定了整车的安全性。针对安全性，目前主要是通过热管理系统来保证。
近年来，随着新能源汽车的普及，电动汽车的安全问题也成为新能源汽车产业的焦点。
新能源汽车的安全事故有其内在的特殊原因，由于作为动力来源的电池是非常“活泼”的高能量载体，在较低的温度下就会发生热失控，而导致其发生热失控的原因却千奇百怪、防不胜防。新能源电动车在过充、过热、短路的情况下都能造成自燃，而且扑灭难度大，复燃程度高。
随着新能源电动汽车的不断推广，市场的接受程度越来越高，新能源电动车的市场保有量和销量都不断上升，发生自燃的事故也随之大大增加。据此，为提升新能源汽车安全水平、保障产业健康持续发展，2020年5月12 日，工信部发布了国家标准《电动汽车用动力蓄电池安全要求》，明确要求：增加电池系统热扩散试验，要求电池单体发生热失控后，电池系统在5分钟内不起火、不爆炸，为乘员预留安全逃生时间。该标准已于2021年1月1 日起开始实施。5分钟的救命时间，对动力电池系统热失控条件下的安全性能带来新的挑战。
因此对动力电池的热管理要求提出了更高标准。目前的普遍解决办法是采用防火隔热材料，以延缓或者阻止热扩散以及火焰的蔓延，给乘客留足时间撤离事故现场。电池厂或者主机厂一般在电芯之间以及模组、PACK的上盖等采用防火隔热材料。
气凝胶毡、玻璃绵毡、隔热涂料、云母、复合材料等，是目前动力电池厂主要采用的防火隔热材料。而最核心的电芯之间则大都使用气凝胶隔热片，来降低电芯之间的热量传递和叠加，隔绝热源。
锂离子动力电池用气凝胶隔热片通常是用膜包覆的气凝胶制品，表面所用贴膜主要以聚对苯二甲酸乙二酯(PET)为主；芯材种类主要有玻璃纤维复合气凝胶(FG)、预氧化丝复合气凝胶(YS)及陶瓷纤维复合气凝胶(CF)。
隔热片双面贴膜为PET或PI材质。厚度0.05mm左右，剥离力≥3N/mm，外观无破损、无油污，不得起皮，剥落。
不同芯材的气凝胶隔热片，主要是使用温度上的区别。芯材必须要满足较高的可压缩性和回弹性以适应电芯充电膨胀，要使用无机材料以满足阻燃要求。
目前，主流在用的隔热片均属于被动隔热防护，却无法实现热量有组织散发以降低内部温度，无法阻止和延缓热失控的发生和蔓延。因此，迫切需要一种新型的隔热片材料和或结构，既能够起到隔热防护作用，在电芯热失控以后又能够有组织地将热量导出和散发，从而降低，延缓甚至阻止热失控的蔓延。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种可实现定向散热的动力电池用耐高温隔热片，有效的克服了现有技术的缺陷。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：
一种可实现定向散热的动力电池用耐高温隔热片，包括隔热片主体、封装膜和导热片，上述封装膜包裹在上述隔热片主体外部，上述导热片设置于上述隔热片主体的两面。
在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。
进一步，上述隔热片主体包括以下重量分数的原料：
Figure BDA0003907633960000031
进一步，上述无机纤维为陶瓷纤维、无碱玻璃纤维、玄武岩纤维、高硅氧纤维、高强玻璃纤维、硅酸铝纤维、莫来石纤维、石英纤维的一种或多种。
进一步，上述天然纤维为纸浆、竹纤维、再生纤维束纤维的一种。
进一步，上述无机矿物颗粒原料选用加热至1200℃不会分解出气体的无机矿物粉末颗粒。
进一步，上述无机矿物颗粒为硅砂、石英砂、高岭土、重晶石的一种，其粒径为50-600目。
进一步，上述玻璃棉的纤维直径0.5-4微米。
进一步，上述粘结剂为丙烯酸、苯丙、酚醛、脲醛、聚乙烯醇的一种或多种混合物。
进一步，上述封装膜采用厚度为0.03-0.12mm的双层复合膜，上述封装膜的内层为PE层，其外层为耐高温PET、尼龙、PI的一种。
进一步，上述导热片采用厚度为8-20微米的铜箔。
本发明的有益效果是：成本相对低廉，结构设计合理，既能够起到隔热防护作用，在电芯出现非正常升温和/或热失控以后又能够有组织地将热量导出和散发，从而降低、延缓、甚至阻止热失控的蔓延，安全性能大幅提升。
附图说明
图1为本发明的可实现定向散热的动力电池用耐高温隔热片的层结构剖视图。
附图中，各标号所代表的部件列表如下：
1、隔热片主体；2、封装膜；3、导热片。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
实施例1
如图1所示，本实施例的可实现定向散热的动力电池用耐高温隔热片包括隔热片主体1、封装膜2和导热片3，上述封装膜2包裹在上述隔热片主体1外部，上述导热片3设置于上述隔热片主体1的两面。
上述隔热片主体1包括以下重量分数的原料：
Figure BDA0003907633960000051
其中，无机纤维采用陶瓷纤维、无碱玻璃纤维、玄武岩纤维、高硅氧纤维、高强玻璃纤维、硅酸铝纤维、莫来石纤维、石英纤维的一种或多种。
天然纤维为纸浆、竹纤维、再生纤维束纤维的一种。
上述无机矿物颗粒原料选用加热至1200℃不会分解出气体的无机矿物粉末颗粒。具体的，上述无机矿物颗粒采用硅砂、石英砂、高岭土、重晶石的一种，其粒径为50-600目。
上述玻璃棉的纤维直径0.5-4微米。
上述粘结剂采用丙烯酸、苯丙、酚醛、脲醛、聚乙烯醇的一种或多种混合物。
实施例2
本实施例的可实现定向散热的动力电池用耐高温隔热片包括隔热片主体1、封装膜2和导热片3，上述封装膜2包裹在上述隔热片主体1外部，上述导热片3设置于上述隔热片主体1的两面。
其中，上述隔热片主体1包括以下重量分数的原料：
Figure BDA0003907633960000052
Figure BDA0003907633960000061
其他同实施例1。
实施例3
本实施例的可实现定向散热的动力电池用耐高温隔热片包括隔热片主体1、封装膜2和导热片3，上述封装膜2包裹在上述隔热片主体1外部，上述导热片3设置于上述隔热片主体1的两面。
其中，上述隔热片主体1包括以下重量分数的原料：
Figure BDA0003907633960000062
其他同实施例1。
本实施例中，上述封装膜2采用厚度为0.03-0.12mm的双层复合膜，上述封装膜2的内层为PE层，其外层为耐高温PET、尼龙、PI的一种。
本实施例中，上述导热片3采用厚度为8-20微米的铜箔，通过粘贴或包裹或压装方式附着在封装膜2表面。
本实施例中，使用金属材料和无机纤维材料复合制备，其中芯材密度高 (大于250Kg/m3)耐温度高(550℃-1500℃)，导热系数低，压缩回弹性好，制品整体柔软可弯折，高挺度不易变形。具有定向散热功能和散热集流功能 (具体地，电芯中导热片3的边缘或端头伸至电芯外部，并与电池冷却单元有效连接，通过导热片3可以将电芯热量迅速的散发到外界环境中)，散热速度快，可大大降低内部温升速度，防止隔热片整体烧穿。在电池中使用时，隔热片整体安装在电芯和电芯之间，可有效阻隔、延缓电芯热失控后热量叠加到相邻电芯上。最多将导热片3烧穿，安全性能答大幅提升。
需要补充说明的是：在电芯中应用时，确保隔热片与电芯贴合严密，相邻的电芯之间完全由该隔热片分隔开。
本实施例中可实现定向散热的动力电池用耐高温隔热片的隔热片主体性能指标如下：
颜色：白色，可按要求着色；
克重:250-600g/㎡.mm；
厚度(10KPa测厚压力)：0.3-10mm；
粘结剂含量：约为总重量的4％-10％；
500℃灼烧失重：5％-12％；
长期使用温度：550℃-1200℃；
材料柔软可弯折，600℃以上烧结后形态完整，无纤维和颗粒剥落。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种可实现定向散热的动力电池用耐高温隔热片，其特征在于：包括隔热片主体(1)、封装膜(2)和导热片(3)，所述封装膜(2)包裹在所述隔热片主体(1)外部，所述导热片(3)设置于所述隔热片主体(1)的两面。
2.根据权利要求1所述的一种可实现定向散热的动力电池用耐高温隔热片，其特征在于，所述隔热片主体(1)包括以下重量分数的原料：
Figure FDA0003907633950000011
3.根据权利要求2所述的一种可实现定向散热的动力电池用耐高温隔热片，其特征在于：所述无机纤维为陶瓷纤维、无碱玻璃纤维、玄武岩纤维、高硅氧纤维、高强玻璃纤维、硅酸铝纤维、莫来石纤维、石英纤维的一种或多种。
4.根据权利要求2所述的一种可实现定向散热的动力电池用耐高温隔热片，其特征在于：所述天然纤维为纸浆、竹纤维、再生纤维束纤维的一种。
5.根据权利要求2所述的一种可实现定向散热的动力电池用耐高温隔热片，其特征在于：所述无机矿物颗粒原料选用加热至1200℃不会分解出气体的无机矿物粉末颗粒。
6.根据权利要求5所述的一种可实现定向散热的动力电池用耐高温隔热片，其特征在于：所述无机矿物颗粒为硅砂、石英砂、高岭土、重晶石的一种，其粒径为50-600目。
7.根据权利要求2所述的一种可实现定向散热的动力电池用耐高温隔热片，其特征在于：所述玻璃棉的纤维直径0.5-4微米。
8.根据权利要求2所述的一种可实现定向散热的动力电池用耐高温隔热片，其特征在于：所述粘结剂为丙烯酸、苯丙、酚醛、脲醛、聚乙烯醇的一种或多种混合物。
9.根据权利要求1至8任一项所述的一种可实现定向散热的动力电池用耐高温隔热片，其特征在于：所述封装膜(2)采用厚度为0.03-0.12mm的双层复合膜，所述封装膜(2)的内层为PE层，其外层为耐高温PET、尼龙、PI的一种。
10.根据权利要求1至8任一项所述的一种可实现定向散热的动力电池用耐高温隔热片，其特征在于：所述导热片(3)采用厚度为8-20微米的铜箔。
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