CN116779215B - 一种电池电芯云母绝缘材料及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种电池电芯云母绝缘材料及其制备方法和应用，所述电池电芯云母绝缘材料的原料包括：制备液，二氧化硅中空微珠粉，氢氧化镁粉末，聚氨酯粘合剂，所述制备液的原料包括云母粉，有机硅胶，无碱玻璃布短纤维，硅烷偶联剂。所述制备方法包括以下步骤：S1、将制备液的原料混合，搅拌，制得制备液；S2、将制备液加热，加入二氧化硅中空微珠粉、氢氧化镁粉末、聚氨酯粘合剂，搅拌，制得电池电芯云母绝缘材料。本申请还公开了所述电池电芯云母绝缘材料在新能源汽车用云母绝缘材料领域的应用。本申请制得的电池电芯云母绝缘材料的高温绝缘性，阻燃性，防火性，隔热性俱佳，且能在提高电池包安全性的同时提高电芯的空间利用率。
Description
技术领域
本申请涉及新能源汽车用绝缘材料技术领域，尤其是涉及一种电池电芯云母绝缘材料及其制备方法和应用。
背景技术
在新能源汽车行业快速发展的过程中，作为新能源汽车的动力来源，动力电池的能量密度越来越高，随着对续航能力的要求不断提升，对电池包的电芯集成也提出了更高的要求。设计方案从电池模组到无模组再到底盘集成，电芯的空间利用率也逐渐提高。
但由于高能量密度的动力电池在充放电过程中会产生大量的热量，如果热量不能得到有效的管理和散热，可能导致电池过热甚至起火的危险。因此，电芯之间的热失控管理越发重要。
目前市场上的新能源汽车电池包主要采用圆柱电芯，通过圆柱电芯集成作为新能源汽车的动力源，由于锂离子电芯在充放电过程中，锂离子在电极活性材料中的嵌入和脱出会引起电芯的膨胀和收缩，因此在电芯之间需要留有一定的空隙，并在空隙内填充缓冲材料。
而由于圆柱电芯之间间隙的不规则性，为了方便缓冲材料的填充，往往采用成排的方形模组排列方式。这种排列方式可以有效地填充缓冲材料，并提供一定的电芯保护。然而，这种成排排列方式会降低电芯的空间利用率。电芯之间的间隙不规则会导致电池包整体尺寸增大，限制了电池包的容量和续航能力。
同时，传统的缓冲材料也各有其局限性，如阻燃泡棉，具有良好的阻燃性能，能够有效减少电池在充放电过程中产生的热量对电芯的影响，并提供一定的缓冲保护，但是，阻燃泡棉的耐温性较差，可塑性也不佳，不容易进行加工和形状调整；聚酯薄膜，具有较好的柔软性和低温耐性，可以用作电芯之间的隔离层和缓冲材料，但是，聚酯薄膜的耐温性能有限，在高温环境下会发生熔化或变形。
因此，亟需研发一种高温绝缘性好，阻燃性好，防火性好，隔热性好，且能在提高电池包安全性的同时提高电芯的空间利用率的电池防护材料。
发明内容
为了解决上述至少一种技术问题，开发一种高温绝缘，阻燃，防火，隔热，且能在提高电池包安全性的同时提高电芯的空间利用率的电池防护材料，本申请提供一种电池电芯云母绝缘材料及其制备方法和应用。
一方面，本申请提供的一种电池电芯云母绝缘材料，按重量份数计，其原料包括：制备液10~52份，二氧化硅中空微珠粉8~14份，氢氧化镁粉末10~16份，聚氨酯粘合剂30~60份；
按重量份数计，所述制备液由云母粉、有机硅胶、无碱玻璃布短纤维、硅烷偶联剂按重量比为90～92：4~6：3~5：0.1~0.5制备得到。
通过采用上述技术方案，本申请采用特定的原料和配比，以云母材料为基材，复合其他绝缘材料，制得高温绝缘性能、阻燃性能、防火性能、隔热性能俱佳的流动性电池防护材料，且流动性填充材料不受加工条件限制，适配于任何形状的间隙，可通过灌封的方式填充至电芯之间的间隙内，在提高电池包安全性的同时最大限度提高电芯空间利用率。
本申请加入了云母粉，云母粉具有良好的绝缘性能，可以在电池电芯绝缘层中形成一层绝缘膜，有效隔离电芯与外部环境的电流，防止电池短路和电流外泄。同时，云母粉具有较高的热导率，可以提高绝缘浆料的热导性能，促进电池内部的热量传导，提高电池的散热效果，从而提高电池的安全性和稳定性。云母粉还具有一定的阻燃性能，可以在电池发生短路或过充电时起到阻止火势蔓延的作用，提高电池的安全性。
本申请加入了有机硅胶，可以耐受较高的温度，在高温环境下保持良好的绝缘性能，避免绝缘层在高温环境下的膨胀和变形，耐高温性能好。有机硅胶还具有一定的弹性和柔韧性，可以在电池受到振动或冲击时吸收和缓冲振动能量，减少对电池的影响，提高电池的抗震性能。同时，有机硅胶可以增加绝缘浆料的柔软性和可塑性，使得绝缘层更加柔韧，适应电池的形变和变化，减少绝缘层的开裂和破损的风险。
本申请加入了无碱玻璃布短纤维，能够增加绝缘浆料的强度和韧性，提高绝缘层的机械强度和耐久性，减少绝缘层在使用过程中的破损和脱落的风险。还能够增加绝缘浆料的柔韧性和可塑性，使得绝缘层更加柔韧，适应电池的形变和变化，减少绝缘层的开裂和破损的风险。此外，无碱玻璃布短纤维能够增加绝缘浆料的热稳定性，阻燃性，还能提高绝缘浆料的抗化学性能，减少电池内部化学物质对绝缘材料的侵蚀，延长电池的使用寿命。
本申请加入了硅烷偶联剂，与填充物表面反应生成化学键，提高填充物与基质的粘结强度，从而提高绝缘浆料的粘附能力和耐久性，减少填充物与基质之间的剥离和分离的风险。硅烷偶联剂还可以改善填充物的分散性，使其均匀分散在绝缘浆料中，减少填充物之间的团聚和堆积，提高绝缘浆料的均一性和稳定性。
本申请加入了二氧化硅中空微珠粉，相比实心材料，二氧化硅中空微珠粉具有较低的密度，可以增加绝缘层的厚度，有效隔离电池电芯与外部环境的电流，提高电芯的绝缘能力，减少发生电池短路的风险，同时减轻电池的重量，提高电池能量密度和续航里程。二氧化硅中空微珠粉还具有较高的耐热性，可以提高绝缘浆料的热稳定性，减少在高温环境下绝缘材料的膨胀和变形，从而提高电池的安全性和稳定性。二氧化硅中空微珠粉还具有一定的弹性，可以在电池受到振动或冲击时吸收和缓冲振动能量，减少对电池的影响，提高电池的抗震性能。
本申请加入了氢氧化镁粉末，其具有阻燃性能，可以在电池发生短路或过充电时抑制火势蔓延，提高电池的安全性。氢氧化镁粉末还具有较好的导热性能，可以提高绝缘浆料的导热性能，促进电池内部的热量传导和分散，增加电池的热管理能力。
本申请加入了聚氨酯粘合剂，可以与绝缘浆料中的填充物和基质形成化学键，提高绝缘浆料的粘附能力，减少填充物与基质之间的剥离和分离的风险，增加绝缘层的稳定性和耐久性。聚氨酯粘合剂还具有一定的耐热性，可以提高绝缘浆料的耐高温性能，使其能够在高温环境下保持稳定，减少绝缘层的热失效风险。还能改善绝缘层的机械性能，提高其抗拉伸、抗撕裂和抗破坏的能力，延长电池使用寿命。聚氨酯粘合剂具有良好的柔韧性和弹性，可以增加绝缘浆料的柔韧性，减少绝缘层在使用过程中的开裂和脱落的风险，提高电池的可靠性和耐久性。
可选的，按重量份数计，所述电池电芯云母绝缘材料的原料包括：制备液30~48份，二氧化硅中空微珠粉10~12份，氢氧化镁粉末12~14份，聚氨酯粘合剂45~50份。
可选的，所述制备液由云母粉、有机硅胶、无碱玻璃布短纤维、硅烷偶联剂按重量比为91：5：4：0.3制备得到。
可选的，所述二氧化硅中空微珠粉由硅酸盐、水、表面活性剂、发泡剂按重量比为5~15：90~100：0.5~2：0.5~2制备得到。
通过采用上述技术方案，本申请制备二氧化硅中空微珠粉时采用特定的原料配比，制得的二氧化硅中空微珠粉绝缘性能好，耐热性高，热稳定性好，还能够减轻电池的重量。
可选的，所述二氧化硅中空微珠粉的制备方法为：将硅酸盐溶解在水中，加入表面活性剂与发泡剂，加热，使其发生凝胶化反应，形成硅酸盐凝胶，干燥，制得二氧化硅中空微珠粉。
可选的，所述硅酸盐选自硅酸钠和硅酸钾中的至少一种。
可选的，所述表面活性剂选自十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠中的至少一种。
可选的，所述发泡剂选自氨水、二氯二氟甲烷、聚乙烯醇中的至少一种。
通过采用上述技术方案，本申请在制备二氧化硅中空微珠粉的过程中，加入表面活性剂能够调节和稳定气泡，降低液体表面张力，促进气泡的生成和分散，使气泡均匀地分布在溶液中。加入发泡剂则用来产生气泡和增加气泡的稳定性。
可选的，所述硅烷偶联剂选自甲基三氯硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷中的至少一种。
第二方面，本申请提供了上述电池电芯云母绝缘材料的制备方法，包括以下步骤：
S1、将所述云母粉，所述有机硅胶，所述无碱玻璃布短纤维，所述硅烷偶联剂混合，搅拌，制得制备液；
S2、将所述制备液加热至50~70℃，取配方量制备液，加入所述二氧化硅中空微珠粉、所述氢氧化镁粉末，所述聚氨酯粘合剂，搅拌30~60min，制得所述电池电芯云母绝缘材料。
通过采用上述技术方案，本申请先将云母粉，有机硅胶，无碱玻璃布短纤维，硅烷偶联剂初步混合搅拌，能够将不同的原料充分混合，使其颗粒均匀分散在一起。初步混合可以提高反应的效率，确保不同原料在整个材料中的分布均匀。在初步混合的基础上加入二氧化硅中空微珠粉、氢氧化镁粉末，聚氨酯粘合剂，能够进一步改善材料的性能和特性。分两步混合能够更好地控制原料的比例和分布，确保材料的均匀性和稳定性，从而提高电池电芯云母绝缘材料的性能和使用寿命。
本申请的步骤S2采用特定的加热温度和搅拌时间，能够保证材料的稳定性和均匀性，加热温度过高会导致制备液出现固化物，可能导致原料的热分解或其他不良反应，加热温度过低或是搅拌时间过短则会导致制备液和聚氨酯粘合剂搅拌不均匀。
可选的，所述步骤S1中，所述搅拌速度为200~300rpm。
可选的，所述步骤S1中，所述搅拌时间为1~3h。
通过采用上述技术方案，本申请采用特定的搅拌速度和搅拌时间，能够保证混合的均匀性和充分性。搅拌速度过慢或是搅拌时间过短都会导致制备液均匀性较差，原料不能充分混合。搅拌速度过快或是搅拌时间过长则会导致原料的过度混合。
第三方面，本申请提供了上述电池电芯云母绝缘材料在新能源汽车用云母绝缘材料领域的应用。
通过采用上述技术方案，本申请制得的电池电芯云母绝缘材料能够在新能源汽车领域应用，提供绝缘、隔离、导电和保护等功能，保证电池的安全性、稳定性和性能。
可选的，将所述电池电芯云母绝缘材料灌封在单芯汽车底盘中，所述灌封方式为：将所述电池电芯云母绝缘材料使用灌封机灌封在已经安装完成的单芯汽车底盘中，使用加热器以200~300℃的加热温度对灌封后的底盘加热20~60min；其中，所述灌封机的料筒温度为50℃~70℃。
通过采用上述技术方案，本申请将制得的电池电芯云母绝缘材料应用于无模组大圆柱电芯结构的新能源汽车底盘中，通过灌封和烘干，在圆柱电池间形成一种有弹性、耐高温、高绝缘、阻燃、防火的填充材料，在电芯充放电或热失控造成的变形、膨胀、起火时可有效避免影响其他正常电芯，更加符合新能源汽车动力电池包安全管理要求。并且，在提高电池包安全性的同时还能保证电芯空间利用率。
综上所述，本发明包括以下至少一种有益技术效果：
1. 本申请采用特定的原料和配比，制得高温绝缘性能、阻燃性能、防火性能、隔热性能俱佳的流动性电池防护材料，在提高电池包安全性的同时最大限度提高电芯空间利用率。
2. 本申请加入了云母粉，提高了绝缘浆料的绝缘性能、热导性能、阻燃性能，从而提高了电池的安全性和稳定性；
本申请加入了有机硅胶，耐高温性能好，还具有一定的弹性和柔韧性，可以增加绝缘浆料的柔软性和可塑性；
本申请加入了无碱玻璃布短纤维，能够增加绝缘浆料的强度、韧性、热稳定性、阻燃性，还能提高绝缘浆料的抗化学性能；
本申请加入了二氧化硅中空微珠粉，可以增加绝缘层的厚度，提高电芯的绝缘能力，还可以提高绝缘浆料的热稳定性。二氧化硅中空微珠粉还具有一定的弹性。
3. 本申请先将云母粉，有机硅胶，无碱玻璃布短纤维，硅烷偶联剂初步混合搅拌，能够提高反应效率，确保不同原料分布均匀。在初步混合的基础上加入二氧化硅中空微珠粉、氢氧化镁粉末，聚氨酯粘合剂，进一步改善材料的性能和特性。
4. 本申请采用特定的加热温度和搅拌时间，能够保证材料的稳定性和均匀性，加热温度过高会导致制备液出现固化物，加热温度过低或是搅拌时间过短则会导致制备液和聚氨酯粘合剂搅拌不均匀。
5. 本申请制得的电池电芯云母绝缘材料能够在新能源汽车领域应用，提供绝缘、隔离、导电和保护等功能，保证电池的安全性、稳定性和性能。
附图说明
图1为电池电芯云母绝缘材料灌封后的结构示意图；
附图标记说明：1、单体电芯；2、电池电芯云母绝缘材料。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本申请作进一步详细说明。
本申请设计了一种电池电芯云母绝缘材料，按重量份数计，其原料包括：制备液10~52份，二氧化硅中空微珠粉8~14份，氢氧化镁粉末10~16份，聚氨酯粘合剂30~60份；
按重量份数计，所述制备液由云母粉、有机硅胶、无碱玻璃布短纤维、硅烷偶联剂按重量比为90～92：4~6：3~5：0.1~0.5制备得到。
本申请的电池电芯云母绝缘材料采用以下方法制备，包括以下步骤：
S1、将所述云母粉，所述有机硅胶，所述无碱玻璃布短纤维，所述硅烷偶联剂混合，搅拌，制得制备液；
S2、将所述制备液加热至50~70℃，取配方量制备液，加入所述二氧化硅中空微珠粉、所述氢氧化镁粉末，所述聚氨酯粘合剂，搅拌30~60min，制得所述电池电芯云母绝缘材料。
本申请的电池电芯云母绝缘材料可以在新能源汽车用云母绝缘材料领域应用。
本申请提出的电池电芯云母绝缘材料，高温绝缘性能好、阻燃性能好、防火性能好、隔热性能好，且为流动性电池防护材料，不受加工条件限制，适配于任何形状的间隙，可通过灌封的方式填充至电芯之间的间隙内，在提高电池包安全性的同时最大限度提高电芯空间利用率。
本申请采用的电池电芯云母绝缘材料的制备方法，能够提高反应效率，确保不同原料在整个材料中的均匀分布，进一步改善材料的性能和特性。分两步混合能够更好地控制原料的比例和分布，确保材料的均匀性和稳定性，从而提高电池电芯云母绝缘材料的性能和使用寿命。
本申请的电池电芯云母绝缘材料应用于无模组大圆柱电芯结构的新能源汽车底盘中，通过灌封和烘干，在圆柱电池间形成一种有弹性、耐高温、高绝缘、阻燃、防火的填充材料，在电芯充放电或热失控造成的变形、膨胀、起火时可有效避免影响其他正常电芯，更加符合新能源汽车动力电池包安全管理要求。并且，在提高电池包安全性的同时还能保证电芯空间利用率。
本申请采用的原料具体厂家如下：
云母粉：湖北永阔科技有限公司，纯度：99%。
有机硅胶：湖北新四海化工股份有限公司，品牌：四海胶水。
无碱玻璃布短纤维：东莞市磐实新材料有限公司。
甲基三氯硅烷：上海亚毓生物医药有限公司，纯度：99%。
乙烯基三乙氧基硅烷：湖北科沃德化工有限公司，纯度：99%。
硅酸钠：武汉吉鑫益邦生物科技有限公司，纯度：99%。
硅酸钾：上海源叶生物科技有限公司，货号：S24288。
十二烷基硫酸钠：爱必信（上海）生物科技有限公司，货号：abs42086053。
十二烷基苯磺酸钠：盼得（上海）国际贸易有限公司，货号：R180。
氨水：武汉吉鑫益邦生物科技有限公司，纯度：25%。
二氯二氟甲烷：上海易恩化学技术有限公司，货号：R028068。
聚乙烯醇：上海源叶生物科技有限公司，货号：S30196。
氢氧化镁粉末：上海盈承新材料有限公司，纯度：≥99.9%。
聚氨酯粘合剂：山东嘉颖化工科技有限公司，纯度：99.9%。
具体实施例
实施例1~4
实施例1
本实施例提供一种电池电芯云母绝缘材料，包括以下步骤：
S1、将91份云母粉，5份有机硅胶，4份无碱玻璃布短纤维，0.3份甲基三氯硅烷混合，以300rpm的速度搅拌2h，制得制备液；
S2、将所述制备液加热至60℃，取40份制备液，加入12份二氧化硅中空微珠粉、14份氢氧化镁粉末，50份聚氨酯粘合剂，搅拌50min，制得所述电池电芯云母绝缘材料。
其中，二氧化硅中空微珠粉的制备方法为：将10份硅酸钠溶解在95份水中，加入1份十二烷基硫酸钠，1.5份氨水，加热，使其发生凝胶化反应，形成硅酸盐凝胶，干燥，制得二氧化硅中空微珠粉。
电池电芯云母绝缘材料在新能源汽车用云母绝缘材料领域的应用：将所述电池电芯云母绝缘材料使用灌封机灌封在已经安装完成的单芯汽车底盘中，使用加热器以250℃的加热温度对灌封后的底盘加热30min；其中，所述灌封机的料筒温度为70℃。
实施例2
本实施例提供一种电池电芯云母绝缘材料，包括以下步骤：
S1、将90份云母粉，6份有机硅胶，4.5份无碱玻璃布短纤维，0.4份乙烯基三乙氧基硅烷混合，以250rpm的速度搅拌1h，制得制备液；
S2、将所述制备液加热至70℃，取20份制备液，加入8份二氧化硅中空微珠粉、16份氢氧化镁粉末，30份聚氨酯粘合剂，搅拌30min，制得所述电池电芯云母绝缘材料。
其中，二氧化硅中空微珠粉的制备方法为：将12份硅酸钾溶解在100份水中，加入1.5份十二烷基苯磺酸钠，2份二氯二氟甲烷，加热，使其发生凝胶化反应，形成硅酸盐凝胶，干燥，制得二氧化硅中空微珠粉。
电池电芯云母绝缘材料在新能源汽车用云母绝缘材料领域的应用：将所述电池电芯云母绝缘材料使用灌封机灌封在已经安装完成的单芯汽车底盘中，使用加热器以220℃的加热温度对灌封后的底盘加热20min；其中，所述灌封机的料筒温度为60℃。
实施例3
本实施例提供一种电池电芯云母绝缘材料，包括以下步骤：
S1、将92份云母粉，4份有机硅胶，3份无碱玻璃布短纤维，0.5份甲基三氯硅烷混合，以200rpm的速度搅拌3h，制得制备液；
S2、将所述制备液加热至50℃，取10份制备液，加入14份二氧化硅中空微珠粉、10份氢氧化镁粉末，60份聚氨酯粘合剂，搅拌60min，制得所述电池电芯云母绝缘材料。
其中，二氧化硅中空微珠粉的制备方法为：将15份硅酸钠溶解在98份水中，加入0.5份十二烷基硫酸钠，0.5份聚乙烯醇，加热，使其发生凝胶化反应，形成硅酸盐凝胶，干燥，制得二氧化硅中空微珠粉。
电池电芯云母绝缘材料在新能源汽车用云母绝缘材料领域的应用：将所述电池电芯云母绝缘材料使用灌封机灌封在已经安装完成的单芯汽车底盘中，使用加热器以200℃的加热温度对灌封后的底盘加热40min；其中，所述灌封机的料筒温度为50℃。
实施例4
本实施例提供一种电池电芯云母绝缘材料，包括以下步骤：
S1、将91.5份云母粉，5.5份有机硅胶，5份无碱玻璃布短纤维，0.1份乙烯基三乙氧基硅烷混合，以270rpm的速度搅拌1.5h，制得制备液；
S2、将所述制备液加热至65℃，取52份制备液，加入10份二氧化硅中空微珠粉、12份氢氧化镁粉末，40份聚氨酯粘合剂，搅拌40min，制得所述电池电芯云母绝缘材料。
其中，二氧化硅中空微珠粉的制备方法为：将5份硅酸钾溶解在90份水中，加入2份十二烷基苯磺酸钠，1份氨水，加热，使其发生凝胶化反应，形成硅酸盐凝胶，干燥，制得二氧化硅中空微珠粉。
电池电芯云母绝缘材料在新能源汽车用云母绝缘材料领域的应用：将所述电池电芯云母绝缘材料使用灌封机灌封在已经安装完成的单芯汽车底盘中，使用加热器以300℃的加热温度对灌封后的底盘加热60min；其中，所述灌封机的料筒温度为55℃。
实施例1~4中的制备液各原料的用量如下表1所示。
表1 制备液原料表
实施例1~4中的绝缘材料各成分的用量如下表2所示。
表2 绝缘材料成分表
实施例1~4中各步骤参数如下表3所示。
表3
对比例1~18
对比例1
对比例1与实施例1的区别在于，对比例1的云母粉为88份。
对比例2
对比例2与实施例1的区别在于，对比例2的云母粉为94份。
对比例3
对比例3与实施例1的区别在于，对比例3的有机硅胶为3份。
对比例4
对比例4与实施例1的区别在于，对比例4的有机硅胶为7份。
对比例5
对比例5与实施例1的区别在于，对比例5的无碱玻璃布短纤维为2份。
对比例6
对比例6与实施例1的区别在于，对比例6的无碱玻璃布短纤维为6份。
对比例7
对比例7与实施例1的区别在于，对比例7的甲基三氯硅烷为0.08份。
对比例8
对比例8与实施例1的区别在于，对比例8的步骤S1中，搅拌速度为180rpm。
对比例9
对比例9与实施例1的区别在于，对比例9的步骤S1中，搅拌时间为0.5h。
对比例10
对比例10与实施例1的区别在于，对比例10的步骤S2中，加热温度为40℃。
对比例11
对比例11与实施例1的区别在于，对比例11的步骤S2中，加热温度为80℃。
对比例12
对比例12与实施例1的区别在于，对比例12的二氧化硅中空微珠为6份。
对比例13
对比例13与实施例1的区别在于，对比例13的二氧化硅中空微珠为16份。
对比例14
对比例14与实施例1的区别在于，对比例14的氢氧化镁粉末为8份。
对比例15
对比例15与实施例1的区别在于，对比例15的氢氧化镁粉末为18份。
对比例16
对比例16与实施例1的区别在于，对比例16的聚氨酯粘合剂为25份。
对比例17
对比例17与实施例1的区别在于，对比例17的聚氨酯粘合剂为65份。
对比例18
对比例18为阻燃泡棉（购自广东麦克斯泰新材料有限公司）。
实验检测
检测项目及检测方法
耐火性能：根据《GB/T19216.11-2003在火焰条件下电缆或光缆的线路完整性试验》标准检测电池电芯云母绝缘材料的耐火性能；
防火性：使用1000℃火焰对电池电芯云母绝缘材料进行10min的冲击灼烧；
弹性伸缩量：使用压力机将样品压至最薄，测量与原厚度的形变量；
高温绝缘性：1000℃火焰灼烧10min，加压6000V直流电压，观察是否击穿；
材料处理性能：常温下，材料均匀性差，有不溶颗粒。
将实施例1~4以及对比例1~18制备的电池电芯云母绝缘材料灌封烘干后进行性能检测，检测结果见表4。
表4
从表4的检测结果可知，实施例1~4制备的电池电芯云母绝缘材料综合性能强，具有优异的耐火性能、防火性、弹性以及高温绝缘性，通过灌封和烘干，能够在圆柱电池间形成一种有弹性、耐高温、高绝缘、阻燃、防火的填充材料，且提高了电芯的空间利用率。
对比例1与对比例2相较于实施例1，申请人推测，当云母粉的份数低于90时，无法形成有效绝缘层，高于92时，固化后无法成型，因此，对比例1和对比例2制得的电池电芯云母绝缘材料的耐火性能、防火性、弹性以及高温绝缘性都不及实施例1。
对比例3与对比例4相较于实施例1，申请人推测，当有机硅胶的份数低于4时，无法将云母粉进行粘合，高于6时，固化后强度较低，因此，对比例3和对比例4制得的电池电芯云母绝缘材料的综合性能不及实施例1。
对比例5与对比例6相较于实施例1，申请人推测，当无碱玻璃布短纤维的份数低于3时，固化后抗弯折性差，高于5时，固化后韧性较差，因此，对比例5和对比例6制得的电池电芯云母绝缘材料的综合性能不及实施例1。
对比例7相较于实施例1，硅烷偶联剂的比例低于0.1，申请人推测，固化后产品表面有粘性，因此，对比例7制得的电池电芯云母绝缘材料的综合性能不及实施例1。
对比例8~11相较于实施例1，对比例8的步骤S1中，搅拌速度低于200rpm时，制得的电池电芯云母绝缘材料均匀性较差；对比例9的步骤S1中，搅拌时间低于60min时，制得的电池电芯云母绝缘材料均匀性也较差；对比例10的步骤S2中，加热温度低于50℃时，制备液与聚氨酯粘合剂搅拌不均匀，导致制得的电池电芯云母绝缘材料均匀性较差；对比例11的步骤S2中，加热温度高于70℃时，制备液出现固化物，因此，制得的电池电芯云母绝缘材料均匀性较差，从而，对比例8~11制得的电池电芯云母绝缘材料的综合性能均不及实施例1。
对比例12与对比例13相较于实施例1，申请人推测，当二氧化硅中空微珠的份数低于8时，制备液隔热性差，高于14时，制备液固化后有裂纹，因此，对比例12和对比例13制得的电池电芯云母绝缘材料的综合性能不及实施例1。
对比例14与对比例15相较于实施例1，申请人推测，当氢氧化镁粉末的份数低于10时，阻燃性差，高于16时，固化后有白色粉末，因此，对比例14和对比例15制得的电池电芯云母绝缘材料的综合性能不及实施例1。
对比例16与对比例17相较于实施例1，申请人推测，当聚氨酯粘合剂的份数低于30时，固化后弹性较差，高于60时，高温绝缘性能差，因此，对比例16和对比例17制得的电池电芯云母绝缘材料的综合性能不及实施例1。
对比例18为传统阻燃泡棉，经检测，其耐火性能、防火性、弹性以及高温绝缘性均不及本申请制得的电池电芯云母绝缘材料。
实施例5~9
以实施例1为基础，除电池电芯云母绝缘材料的原料用量不同外，其余组分及制备方法皆与实施例1一致。
实施例5-9中电池电芯云母绝缘材料的原料用量见表5。
表5
将实施例5~9制备的电池电芯云母绝缘材料灌封烘干后进行性能检测，检测结果见表6。
表6
从表6的检测结果可知，实施例5~9制备的电池电芯云母绝缘材料综合性能较实施例2~4更加优异，具有更高的耐火性能，可耐1000~1020℃。
以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种电池电芯云母绝缘材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、将云母粉，有机硅胶，无碱玻璃布短纤维，硅烷偶联剂混合，搅拌，制得制备液；
S2、将所述制备液加热至50～70℃，取配方量制备液，加入二氧化硅中空微珠粉、氢氧化镁粉末，聚氨酯粘合剂，搅拌30～60min，制得所述电池电芯云母绝缘材料；
按重量份数计，所述电池电芯云母绝缘材料的原料包括：制备液10～52份，二氧化硅中空微珠粉8～14份，氢氧化镁粉末10～16份，聚氨酯粘合剂30～60份；
所述制备液由云母粉、有机硅胶、无碱玻璃布短纤维、硅烷偶联剂按重量比为90～92：4～6：3～5：0.1～0.5制备得到。
2.根据权利要求1所述的电池电芯云母绝缘材料的制备方法，其特征在于，按重量份数计，所述电池电芯云母绝缘材料的原料包括：制备液30～48份，二氧化硅中空微珠粉10～12份，氢氧化镁粉末12～14份，聚氨酯粘合剂45～50份。
3.根据权利要求1所述的电池电芯云母绝缘材料的制备方法，其特征在于，所述制备液由云母粉、有机硅胶、无碱玻璃布短纤维、硅烷偶联剂按重量比为91：5：4：0.3制备得到。
4.根据权利要求1所述的电池电芯云母绝缘材料的制备方法，其特征在于，所述二氧化硅中空微珠粉由硅酸盐、水、表面活性剂、发泡剂按重量比为5～15：90～100：0.5～2：0.5～2制备得到。
5.根据权利要求4所述的电池电芯云母绝缘材料的制备方法，其特征在于，所述二氧化硅中空微珠粉的制备方法为：将硅酸盐溶解在水中，加入表面活性剂与发泡剂，加热，使其发生凝胶化反应，形成硅酸盐凝胶，干燥，制得二氧化硅中空微珠粉。
6.根据权利要求4所述的电池电芯云母绝缘材料的制备方法，其特征在于，所述硅酸盐选自硅酸钠和硅酸钾中的至少一种；所述表面活性剂选自十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠中的至少一种；所述发泡剂选自氨水、二氯二氟甲烷、聚乙烯醇中的至少一种。
7.根据权利要求1所述的电池电芯云母绝缘材料的制备方法，其特征在于，所述硅烷偶联剂选自甲基三氯硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷中的至少一种。
8.根据权利要求1所述的电池电芯云母绝缘材料的制备方法，其特征在于，所述步骤S1中，所述搅拌速度为200～300rpm，所述搅拌时间为1～3h。
9.一种权利要求1所述的制备方法制得的电池电芯云母绝缘材料在新能源汽车用云母绝缘材料领域的应用。
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