CN116960546B - 有机硅发泡材料及包含其的电池模组 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于新能源电池模组缓冲防火的有机硅发泡材料，其为由聚硅氧烷组合物发泡而得到的开孔泡沫，所述材料的泡孔平均直径d与泡孔平均壁厚h的比值为K，K≤20，优选5≤K≤12，并且所述材料的灼热丝燃烧温度T≥800℃，优选≥900℃。本发明还涉及包含所述有机硅发泡材料的新能源电池模组。

Description

有机硅发泡材料及包含其的电池模组
技术领域
本申请涉及一种兼具阻燃性能和缓冲性能的用于新能源电池模组缓冲防火的有机硅发泡材料以及包含所述有机硅发泡材料的新能源电池模组。
背景技术
目前新能源汽车由于环保等因素而越来越受到大众的青睐。新能源汽车使用电池来提供动力，其特别强调安全性和续航问题。续航主要通过优化电池设计来增加能量密度以及调整电池模组的结构设计来降低电池包重量。电池在充放电过程中会有膨胀收缩，由于电芯间具有恒定的界面应力，电芯的应力管理将决定电池的安全性及寿命。另外，车辆在运行中具有一定的振动，电芯间需要缓冲材料避免电池间的相互摩擦导致电解液泄露，从而导致电池热失控，因此需要具有缓冲性的热防护材料。目前普遍采用硅胶泡棉来填充电芯与壳体之间以及相邻电芯之间的空间。然而，现有技术中的硅胶泡棉大多应用于密封材料，其硬度较大，压缩强度过大，应力应变梯度较大，不适合用于缓冲材料。因此，需要开发开孔类材料确保在一定范围内具有平滑的应力应变曲线，能有限地吸收界面变化产生的冲击。
为满足应力应变曲线需求，硅胶泡棉材料需要开孔类材料。此类材料发泡倍率大，材料孔壁薄，一般通过加入液体阻燃剂来实现阻燃效果。但是，液体阻燃剂的阻燃效果较为有限，不太能满足应用于电芯的阻燃要求。也可以额外添加无机阻燃助剂。但是在使用无机阻燃助剂的情况下，存在多重困难，例如生产难以实施，无机助剂容易卡刀，阻燃性不均匀，以及泡孔大小不均会造成泡沫严重压缩并对缓冲性能造成影响。
因此，目前仍然需要提供一种用于改善新能源电池模组缓冲以及阻燃性能的发泡材料，其在缓冲性能和/或阻燃性能方面相对于现有技术的发泡材料具有明显改善。
发明内容
本发明是鉴于上述课题而进行的，其目的在于提供一种有机硅发泡材料，以解决现有技术中的缓冲层的阻燃性能和缓冲性能难以兼顾的技术问题。
为了达到上述目的，本发明第一方面提供一种用于新能源电池模组缓冲防火的有机硅发泡材料，其为由聚硅氧烷组合物发泡而得到的开孔泡沫，所述材料的泡孔平均直径d与泡孔平均壁厚h的比值为K，K≤20，优选5≤K≤12，并且所述材料的灼热丝燃烧温度T≥800℃，优选≥900℃。
在一些实施方式中，本发明的有机硅发泡材料的泡孔平均直径d为150-600μm。
在一些实施方式中，本发明的有机硅发泡材料的泡孔平均壁厚h为30-80μm。
在一些实施方式中，本发明的有机硅发泡材料的密度σ为150-300 kg/m3。
在一些实施方式中，所述有机硅发泡材料在抗液体渗透性密度测试中的密度增长率D≥400%。
在一些实施方式中，有机硅发泡材料在1000-1200℃灼烧10min后，灼烧后的硬度与灼烧前的硬度的比值H≥6，优选H≥8。在一些实施方式中，所述有机硅发泡材料在1000-1200℃灼烧10min后的硬度为25-55 SH-C(肖氏硬度C)。
在一些实施方式中，将由所述有机硅发泡材料制成的4cm×4cm方块进行1300℃灼烧10秒后停止灼烧，其熄灭时间≤10秒。在进一步的实施方式中，停止所述灼烧后，所述方块每4×4 cm2面积中的裂纹分割面积数≥70。
在一些实施方式中，所述有机硅发泡材料的厚度为0.5-10mm。
在一些实施方式中，所述有机硅发泡材料的压缩强度为8-30KPa，拉伸强度为150-400KPa。
在一些实施方式中，所述有机硅发泡材料的泡孔平均直径d、泡孔平均壁厚h、所述材料的密度σ以及其在抗液体渗透性密度测试中的密度增长率D满足以下关系式：
90≤(d×D)/(h×σ)≤300。
本发明的第二方面提供一种新能源电池模组，包括外框、两个及以上并排放置电芯和两个端板，所述外框用于固定电芯位置，所述端板用于封装若干电芯，所述若干电芯在相邻电芯之间设置有缓冲层，所述缓冲层兼具有热防护功能，其特征在于，所述缓冲层是一种有机硅发泡材料，其为由聚硅氧烷组合物发泡而得到的开孔泡沫，所述有机硅发泡材料的泡孔平均直径d与泡孔平均壁厚h的比值为K，并且K≤20，优选5≤K≤12，所述有机硅发泡材料的灼热丝燃烧温度T≥800℃。
在一些实施方式中，所述新能源电池模组的缓冲层包括至少一种如上所述的有机硅发泡材料。
本发明的有机硅发泡材料能够在阻燃性能、缓冲性能、开孔率以及防止热失控方面实现良好的平衡，使得由其制备的缓冲层兼具合格的阻燃特性以及良好的力学性能，并且加工方便，可以合适地用于多种要求阻燃以及缓冲性能的应用中。包含所述材料作为缓冲层的新能源电池模组具有改善的抗冲击以及阻燃性能，使其更适合作为新能源汽车的动力源。
附图说明
为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面将对本申请实施例中所需要使用的附图作简单的介绍。显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本申请的一些实施例，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，还可以根据附图获得其他的附图。
图1(a)-图1(c)分别是对比例1、实施例1和对比例3中得到的发泡材料的泡孔的SEM图像，分别对应于开孔图1(a)、半开孔图1(b)和闭孔图1(c)。
图2(a)-图2(d)分别是本申请实施例1、2和对比例3、4得到的发泡材料在灼烧试验后得到的表面开裂的图像，其中图2(a)对应于实施例1，图2(b)对应于实施例2，图2(c)对应于对比例3，并且图2(d)对应于对比例4。
具体实施方式
为了简明，本申请具体地公开了一些数值范围。然而，任意下限可以与任意上限组合形成未明确记载的范围；以及任意下限可以与其它下限组合形成未明确记载的范围，同样任意上限可以与任意其它上限组合形成未明确记载的范围。此外，每个单独公开的点或单个数值自身可以作为下限或上限与任意其它点或单个数值组合或与其它下限或上限组合形成未明确记载的范围。
本发明的第一方面提供一种用于新能源电池模组缓冲防火的有机硅发泡材料，其为由聚硅氧烷组合物发泡而得到的开孔泡沫，所述材料的泡孔平均直径d与泡孔平均壁厚h的比值为K，K≤20，优选5≤K≤12，并且所述材料的灼热丝燃烧温度T≥800℃，优选≥900℃。
本发明的有机硅发泡材料可以由聚硅氧烷双组分组合物发泡，以开孔泡沫的形式而得到。在一个具体的实施方案中，所述聚硅氧烷双组分组合物包含以下组分：
组分A，包含
a) 5-20重量%的羟基硅油；和
b) 0.1-3重量%的催化剂；
组分B，包含
c) 2-10重量%的含氢硅油；
以及
d) 40-80重量%的乙烯基硅氧烷；
e) 12-25重量%的无机阻燃粉末；
f) 0-20重量%的其他添加剂，
其中组分d)-f)可包含于组分A和/或B中，各含量均基于所述聚硅氧烷组合物的总重量计。
组分a)的羟基硅油又称为二甲基羟基硅油，结构式为HO[(CH3)2SiO]nH，是以重复的硅氧键为主链，甲基为侧基并以羟基封端的线性聚合物。羟基硅油的粘度在10~2000mpa·s，优选50~1000mpa·s。其分子链上带有端羟基，可以在催化剂的作用下与羟基反应性官能分子发生反应，实现扩链或者交联的效果。羟基硅油的含量为5-20重量%，进一步可选为8-16重量%，基于所述聚硅氧烷组合物的总重量计。
组分b)催化剂可以选择含第八族过渡金属元素或化合物的催化剂，如铂、铑、钯等。优选铂催化剂，如金属铂、氯铂酸或其络合物，例如与异丙醇、乙烯基四甲基硅氧烷的络合物。催化剂的含量可为0.1-3重量%，优选0.3-0.8重量%，更优选0.4-0.6重量%，基于所述聚硅氧烷组合物的总重量计。
组分c)的含氢硅油为分子链内含有Si-H键的聚硅氧烷。除了常规硅氧烷的特性以外，含氢硅油由于其分子结构内含有活泼的Si-H键，故能参与多种化学反应，具有良好的成膜性能。它在催化剂如铂氯酸等物质存在下，能与含羟基化合物发生反应，产生氢气。释放出的氢气可作为物理发泡剂，使所得材料发泡形成泡沫。在实际应用中，含氢硅油需要与羟基硅油和催化剂分开储存于不同的组分中，在使用时再进行混合。含氢硅油的含氢量可为1.58重量%或更低。其可具有例如下式(I)的通式：
(I)
其中n可以为10-1000，或者20-300的整数。
含氢硅油的粘度可为10~2000mpa·s，优选为30~500mpa·s。其含量可为2-10重量%，优选3-8重量%，进一步优选为4-6重量%，基于所述聚硅氧烷组合物的总重量计。
组分d)的乙烯基硅氧烷为分子结构中包含乙烯基的聚硅氧烷。所述乙烯基硅氧烷在催化剂的作用下，可以与含氢硅油发生交联反应，形成网状结构，增大材料的密度和强度。乙烯基硅氧烷的粘度为1000~250000mpa·s，优选为20000~165000mpa·s。其含量可为40-80重量%，优选45-70重量%，进一步优选为50-65重量%，基于所述聚硅氧烷组合物的总重量计。
组分e)的无机阻燃粉末赋予所述材料以优异的阻燃性能，其可选自氢氧化铝、氢氧化镁、硼酸锌、氧化锌、氧化锆、纳米氧化锆与玻璃粉经铂催化剂复合而成的复合粉末、硅微粉，及其组合。组分e)的含量可为12-25重量%，优选14-20重量%，基于所述聚硅氧烷组合物的总重量计。有利的是使用多种无机阻燃粉末的组合物，例如氢氧化铝与硼酸锌的组合物，其与空心玻璃微珠等填充剂搭配使用时，可以实现阻燃效果的进一步改善。
聚硅氧烷双组分组合物还可以包含组分f) 0-20重量%的其他添加剂。所述其他添加剂可以为填充剂、抗冲改性剂、颜料、消泡剂、抗氧化剂、交联抑制剂等。特别 地，组分f)包含气相法白炭黑、交联抑制剂、炭黑和/或空心玻璃微珠。
在上述聚硅氧烷双组分组合物中，组分a)羟基硅油与组分b)催化剂存在于组分A中，而组分c)含氢硅油存在于组分B中，从而避免各组分提前剧烈反应。至于组分d)-f)，它们可以完全包含于组分A或B中 ，也可以任意比例同时包含于组分A和B中。
有利的是调节羟基硅油与含氢硅油的重量比，使得二者的反应速度可以控制在合适的范围内，从而使得成型后的泡孔更加均匀。在一些实施方案中，羟基硅油与含氢硅油的重量比为1.5-3，优选2.0-2.8。通过改变组分a)与组分c)的投料量来调节羟基硅油与含氢硅油的重量比。
可以将组分A中的羟基硅油和催化剂先进行一次初步混合，再加入A组分中的其他组分。然后将组分B中的含氢硅油以及其他组分加入其中，并进行搅拌。随后将得到的混合物倒入压延机，进行压延成型。在50~80℃的条件下3~10min进行一次硫化，在150~180℃的条件下20~30min进行二次硫化，冷却到室温，得到本发明的有机硅发泡材料。
本发明的有机硅发泡材料所包含的泡孔的泡孔平均直径d与泡孔平均壁厚h的比值K≤20，优选5≤K≤12。K值表征的是发泡材料的泡孔的均匀性，其通过测量大量（例如≥100）的泡孔的结皮厚度与泡孔截面的孔径比值并求平均值而得到。泡孔的结皮厚度即为泡孔孔壁的厚度，一般在30-80μm范围内，优选在35-70μm范围内。泡孔的平均直径d为150-600μm，优选200-400μm。K值越小，则泡沫成型后泡孔均匀性越高。泡孔均匀性提高，则发泡材料的拉伸强度以及压缩强度等力学性能得到改善。当K值大于20时，发泡材料的泡孔分布不均匀，存在大量过大或过小的泡孔，使得材料在承受冲击时抗性不足，缓冲性能劣化。
本发明的有机硅发泡材料的灼热丝燃烧温度T≥800℃，优选≥900℃。灼热丝燃烧温度用于评估材料的阻燃性能，其测量方法如下：将具有确定温度的灼热丝靠近测试材料10秒引燃所述材料后，移开灼热丝，记录所述材料的自燃时间。在10秒内自燃熄灭则代表该材料的灼热丝燃烧温度值大于或等于该温度数值，而在10秒内没有熄灭则代表该材料的灼热丝燃烧温度值小于该温度数值。依次向下递推测试，最终可以得到该材料的灼热丝燃烧温度值，以T来表示。一般来说，T值越高，表明该材料的阻燃效果越强。在本发明中，所述有机硅发泡材料的灼热丝燃烧温度T为≥800℃。当T值低于800℃时，该材料的阻燃性能将不适宜用于例如新能源电池模组等应用中。优选地，本发明的有机硅发泡材料的灼热丝燃烧温度T≥900℃，以进一步改善发泡材料的阻燃性能。
在一些实施方案中，本发明的有机硅发泡材料的密度σ可为150-300 kg/m3，优选地为180-260 kg/m3，或者200-250 kg/m3。有机硅发泡材料的密度可通过改变如上所述的组分a)-f)的量及其比例来调节。本发明的有机硅发泡材料的厚度可在宽范围内选择，通常为0.5-10mm，例如1-8mm、2-6mm或者3-5mm。其25%压缩强度可为5-30kPa，优选8-20kPa，拉伸强度可为150-400kPa，优选220-360kPa。从提高电芯间的缓冲性能出发，压缩强度小于5kPa，不利于产生缓冲作用，高于30kPa，强度过高，超过电芯装配预紧力，将影响电芯性能。
在一些实施方案中，本发明的有机硅发泡材料在抗液体渗透性密度测试中的密度增长率D≥400%。通过测量发泡材料在抗液体渗透性密度测试中的密度增长率，可以评估该发泡材料的开孔率。具体测试方法参见下文的具体说明。密度的增长是由于该发泡材料在放置过程中吸收水分而导致。材料的开孔率越高，则吸收的水分就越多，相应地密度增长也就越大。将所述密度增长率以D来表示。所述测试在室温下进行，密度的测量通过ASTMD3574的方法进行。本发明的有机硅发泡材料在抗液体渗透性密度测试中的密度增长率D≥400%。当发泡材料的密度增长率D低于400%时，该材料的开孔率不足，甚至总体上呈现为闭孔的状态。当发泡材料总体上为闭孔的状态时，其将不适宜用于缓冲阻燃材料领域，例如用作新能源电芯间的缓冲层。本发明的有机硅发泡材料为开孔或半开孔泡沫，其密度相对较低，开孔率相对较高，从而使得缓冲性能增强。在本发明中，术语“开孔泡沫”涵盖了泡沫为开孔和半开孔的情况。
在一些实施方案中，本发明的有机硅发泡材料在1000-1200℃灼烧10min后，灼烧后的硬度与灼烧前的硬度的比值H≥6，优选≥8。该硬度比值体现的是所述材料在防止热失控方面的性能。在特定应用中，例如新能源电池，其在长时间工作或者处在极端条件下时可能发生热失控，导致电池燃烧甚至爆炸，酿成事故。因此，用于新能源电池模组的缓冲层需要具有优异的防止热失控的性能。在本发明中，将发泡材料在1000-1200℃灼烧10min，通过测量所述材料在灼烧后的硬度以及灼烧前的硬度并计算其比值，可以表征该材料在防止热失控方面的性能优劣。本发明的有机硅发泡材料灼烧后的硬度与灼烧前的硬度的比值H≥6，表明该材料在灼烧后强度显著提高，有助于防止热失控时材料力学性能劣化。发生热失控时，该材料会受热硬化，能够有效地保持结构完整性，有助于阻隔热量的传递。硬度的测量可以通过GB/T 2411-2008标准测试方法进行。在一些实施方案中，所述有机硅发泡材料在1000-1200℃灼烧10min后的硬度为25-55 SH-C(肖氏硬度C)。
在一些实施方案中，将由所述有机硅发泡材料制成的4cm×4cm方块进行1300℃灼烧10秒后停止灼烧，其熄灭时间≤10秒。熄灭时间反映了所述材料的阻燃性能。优选本发明的发泡材料的阻燃等级为V0级。在另外的实施方案中，所述有机硅发泡材料在停止灼烧后，上文所述方块每4×4 cm2面积中的裂纹分割面积数≥70。单位面积中的裂纹分割面积数量表明了灼烧后产生的裂纹的大小。如果裂纹较细且密集，则表明其阻燃效果较好；反之，如果裂纹较大且分散，说明阻燃性能不足。最大裂纹宽度小于0.5mm的裂纹定义为细裂纹，最大裂纹宽度大于1mm的裂纹定义为粗裂纹。具有上述特征的有机硅发泡材料可使得缓冲层具有良好的阻燃性能，可有利地应用于新能源电池模组中。
在一些实施方案中，所述有机硅发泡材料的泡孔的平均直径d、泡孔的平均壁厚h、所述材料的密度σ以及其在抗液体渗透性密度测试中的密度增长率D满足以下关系式：
90≤(d×D)/(h×σ)≤300。
不囿于任何理论，本发明人发现，当将(d×D)/(h×σ)的值控制在90至300的范围内时，可以实现缓冲性能和阻燃性能的最佳平衡。此处的密度σ指的是所述材料形成时的密度，即，在抗液体渗透性密度测试之前的密度。阻燃性能与力学性能的极佳平衡是本发明的有机硅发泡材料相对于现有技术中的硅胶泡棉的一个主要的优势。阻燃性能一般通过加入大量的阻燃助剂实现；但是，大量阻燃助剂的加入容易压缩甚至堵塞最终得到的泡沫材料的泡孔，降低开孔率并使得材料的缓冲性能下降。因此，如何平衡阻燃性能与力学性能是本领域需要解决的一个难题。本发明通过将上述(d×D)/(h×σ)的值设定在90-300的特定范围内，可以更有效地实现上述平衡，使得发泡材料在具备良好的阻燃特性的同时，仍然保持了较高的开孔率以及优异的缓冲性能。当(d×D)/(h×σ)的值小于90时，材料的阻燃性能优异，但开孔率相对会降低且强度相对不足；当(d×D)/(h×σ)的值大于300时，其力学性能提高，但是阻燃性能降低。
本发明的第二方面提供了一种新能源电池模组，包括外框、两个及以上并排放置电芯和两个端板，所述外框用于固定电芯位置，所述端板用于封装若干电芯，所述若干电芯在相邻电芯之间设置有缓冲层，所述缓冲层兼具有热防护功能，其特征在于，所述缓冲层包括至少一种有机硅发泡材料，其为由聚硅氧烷组合物发泡而得到的开孔泡沫，所述有机硅发泡材料的泡孔平均直径d与泡孔平均壁厚h的比值为K，并且K≤20，优选5≤K≤12，并且所述有机硅发泡材料的灼热丝燃烧温度T≥800℃。
新能源电池模组由于自身发热以及车辆振动，存在出现热失控的风险。本发明通过在新能源电池模组中的相邻电芯之间设置特定的缓冲层，有效降低了发生热失控的概率。尤其是，通过使用具有特定范围的K值和T值的有机硅发泡材料作为缓冲层，可实现缓冲性能和阻燃性能的优异平衡，从而得到了具有改善性能的新能源电池模组。所述新能源电池模组可通过本领域已知的方式，将上述部件根据预定结构进行组装，包括将如上所述的缓冲层插入相邻的两个电芯之间。缓冲层的厚度可为0.5-10mm，例如1-8mm，或者3-6mm。
在一个具体实施方案中，所述用于新能源电池模组的缓冲层的有机硅发泡材料可以具有上文所述的有机硅发泡材料的部分或全部特征，即，在这些新能源电池模组中，所述缓冲层包括上文所述的任意一种有机硅发泡材料。
另外，具有上述特征的有机硅发泡材料还可用于除新能源电池以外的其他领域，包括但不限于电绝缘封装材料、航天器轻质缓冲材料等。包含根据本发明的有机硅发泡材料作为缓冲层的新能源电池模组或其他应用可实现缓冲性能和阻燃性能的优异平衡，显著提高安全性和稳定性，具有良好的社会效益。
实施例
以下，说明本申请的实施例。下面描述的实施例是示例性的，仅用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。实施例中未注明具体技术或条件的，按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规产品。如果无特殊标明，所有含量比例均为重量比，并且所有实验均在常温和常压下进行。
实施例中使用了以下原料：
乙烯基硅氧烷A：含有端乙烯基的聚二甲基硅氧烷，粘度为65000mpa·s，购自建德市聚合新材料有限公司；
乙烯基硅氧烷B：含有端乙烯基的聚二甲基硅氧烷，粘度为20000mpa·s ，购自建德市聚合新材料有限公司；
羟基硅油A：羟基封端的聚二甲基硅氧烷，粘度为100mpa·s ，购自道康宁公司；
羟基硅油B：羟基封端的聚二甲基硅氧烷，粘度为100mpa·s ，购自 道康宁公司；
含氢硅油A：聚甲基氢硅氧烷，粘度为50mpa·s ；
含氢硅油B：聚甲基氢硅氧烷，粘度为50mpa·s ；
复合粉体：通过纳米氧化锆和玻璃粉经过铂金催化剂催化复合而成，粒径Dv50值为3-6 μm；
抑制剂：乙炔基环己醇；
空心玻璃微球：粒径15-20um；
催化剂：卡斯特珀金催化剂，5000ppm；
气相法白炭黑：比表面积200m2/g；
硅微粉：粒径3-5um。
实施例1
将82份乙烯基硅氧烷A、28份乙烯基硅氧烷B、7份气相法白炭黑、20份羟基硅油A、20份羟基硅油B、1份铂金催化剂、0.5份炭黑、22份无机粉体、4份复合粉体以及4份硅微粉分别加入捏合机中，升温至120℃，高温捏合干燥2小时。随后进行冷却，待冷却至室温后，在研磨机上研磨，得到组分A。
将112份乙烯基硅氧烷A、12份乙烯基硅氧烷B、7份气相法白炭黑、14份含氢硅油A、2份含氢硅油B、0.5份抑制剂、18份无机粉体、10份复合粉体以及5份硅微粉分别加入捏合机中，升温至120℃，高温捏合干燥2小时。随后进行冷却，待冷却至室温后，在研磨机上研磨，得到组分B。
将上述步骤得到的组分A和组分B混合倒入压延机，进行压延成型。在50~80℃的条件下3~10min进行一次硫化，在150~180℃的条件下20~30min进行二次硫化，冷却到室温，得到有机硅发泡材料。
实施例2-8与对比例1-4
重复实施例1，不同之处在于使用表1中所列出的各实施例所对应的组分及其用量，分别得到有机硅发泡材料。
表1：实施例1-8和对比例1-4的有机硅发泡材料的组成
将以上制备的有机硅发泡材料根据测试标准或者测试要求，制成相应的样片或者样条，作为用于新能源电池模组的缓冲层实施例1-8和对比例1-4 进行各项性能测试。
以下为相关参数的测试过程
1. 灼热丝燃烧温度
将加热到一定温度的灼热丝靠近试样10秒引燃所述材料后，移开灼热丝，记录所述材料的自燃时间。在10秒内自燃熄灭则代表该材料的灼热丝燃烧温度值大于或等于该温度数值，而在10秒内没有熄灭则代表该材料的灼热丝燃烧温度值小于该温度数值。依次向下递推测试，最终可以得到该材料的灼热丝燃烧温度值，以T来表示。判断阻燃效果，阻燃效果良好对应于灼热丝燃烧温度≥800℃。
2. 抗液体渗透性密度测试
在室温条件下，测试试样密度D1，将试样浸入装有蒸馏水的容器中，试样上表面距离水面50mm，将容器整体放入烘箱内并开始抽真空，当水面压力减至17KPa时，保持3min，将试样取出，常温放置3min，吸干表面水分，测试试样的密度D2。根据公式计算出密度增长率D。D = （D2-D1）/D1。
3. 灼烧硬度比值
将试样在1000-1200℃灼烧10min后，测量其灼烧后的硬度与灼烧前的硬度的比值，记为H。硬度的测量通过GB/T 2411-2008测试方法进行。
4. 熄灭时间
对4cm*4cm的试样进行1300℃喷枪灼烧，在10s内引燃泡棉后，立即移开喷枪，并记录试样火焰熄灭的时间，以秒计。另外，统计灼烧后试样的每4×4 cm2面积中的裂纹分割面积数量并观察裂纹的大小。
5. 密度
根据ASTM D 1056的方法测量各试样的密度。
6. 拉伸强度
根据ASTM D412的方法测量各试样的拉伸强度。
7. 25%压缩强度
根据ASTM D1056的方法测量各试样的25%压缩强度。
对上文所得的有机硅发泡材料进行如上所述的性能测试，并将测试结果汇总于下表2中。
表2：实施例1-8和对比例1-4制备的有机硅发泡材料的性能检测结果
实施例9
将实施例1-8中得到的有机硅发泡材料插入平行放置的若干个电芯之间，在外侧设置两个端板以封装所述若干个电芯，然后将其置于外框中进行固定。最终得到包含所述有机硅发泡材料作为缓冲层的新能源电池模组。
虽然已经参考实施例对本申请进行了描述，但在不脱离本申请的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本申请并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。

Claims (15)

1.一种新能源电池模组，包括外框、两个及以上并排放置电芯和两个端板，所述外框用于固定电芯位置，所述端板用于封装若干电芯，所述若干电芯在相邻电芯之间设置有缓冲层，所述缓冲层兼具有热防护功能，其特征在于，所述缓冲层包括至少一种有机硅发泡材料，其为由聚硅氧烷组合物发泡而得到的开孔泡沫，所述有机硅发泡材料的泡孔平均直径d与泡孔平均壁厚h的比值为K，并且5≤K≤20，其中所述泡孔的平均直径d为150-600μm，并且所述有机硅发泡材料的灼热丝燃烧温度T≥800℃。
2.一种用于新能源电池模组缓冲防火的有机硅发泡材料，其为由聚硅氧烷组合物发泡而得到的开孔泡沫，所述材料的泡孔平均直径d与泡孔平均壁厚h的比值为K，5≤K≤20，其中所述泡孔的平均直径d为150-600μm，并且所述材料的灼热丝燃烧温度T≥800℃。
3.根据权利要求2所述的有机硅发泡材料，其中5≤K≤12。
4.根据权利要求2或3所述的有机硅发泡材料，其中所述材料的灼热丝燃烧温度T≥900℃。
5.根据权利要求2或3所述的有机硅发泡材料，其中所述泡孔的平均壁厚h为30-80μm。
6. 根据权利要求2或3所述的有机硅发泡材料，其中所述材料的密度σ为150-300 kg/m3。
7.根据权利要求2或3所述的有机硅发泡材料，其中所述材料在抗液体渗透性密度测试中的密度增长率D≥400%。
8.根据权利要求2或3所述的有机硅发泡材料，其中所述材料在1000-1200℃灼烧10min后，灼烧后的硬度与灼烧前的硬度的比值H≥6。
9.根据权利要求2或3所述的有机硅发泡材料，其中所述材料在1000-1200℃灼烧10min后，灼烧后的硬度与灼烧前的硬度的比值H≥8。
10. 根据权利要求9所述的有机硅发泡材料，其灼烧后的硬度为25-55 SH-C(肖氏硬度C)。
11.根据权利要求2或3所述的有机硅发泡材料，其中将由所述材料制成的4cm×4cm方块进行1300℃灼烧10秒后停止灼烧，其熄灭时间≤10秒。
12. 根据权利要求11所述的有机硅发泡材料，其中停止灼烧后，所述方块每4×4 cm2面积中的裂纹分割面积数≥70。
13.根据权利要求2或3所述的有机硅发泡材料，其厚度为0.5-10mm。
14.根据权利要求2或3所述的有机硅发泡材料，其中所述材料的泡孔的平均直径d、泡孔的平均壁厚h、所述材料的密度σ以及其在抗液体渗透性密度测试中的密度增长率D满足以下关系式：
90≤(d×D)/(h×σ)≤300。
15.一种新能源电池模组，包括外框、两个及以上并排放置的电芯和两个端板，所述外框用于固定电芯位置，所述端板用于封装若干电芯，所述若干电芯在相邻电芯之间设置有缓冲层，所述缓冲层兼具有热防护功能，其特征在于，所述缓冲层包括权利要求3至14中任一项所述的有机硅发泡材料。
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