CN218054280U - 一种复合叠层结构的气凝胶复合隔热垫 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种复合叠层结构的气凝胶复合隔热垫，包括复合隔热芯材和封装层，复合隔热芯材呈叠层式结构且为复合隔热层，包括气凝胶隔热层和功能层；功能层位于气凝胶隔热层的至少一个表面。气凝胶隔热层起到隔热绝热的作用，阻断电芯之间的热量传递，延缓或避免电芯热失控的蔓延。功能层可选择缓冲、耐火、隔热、吸热等功能材料层，具有灵活的可调整空间，以满足隔热垫产品不同的性能需求。并且本实用新型的复合隔热芯材呈叠层式结构，气凝胶隔热层和功能层交替叠加，避免因单层功能层被破坏而导致的整个隔热垫失效的问题。

Description

一种复合叠层结构的气凝胶复合隔热垫

技术领域

本实用新型属于隔热技术领域，具体涉及一种复合叠层结构的气凝胶复合隔热垫。

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，目前传统的电芯模组是在电芯之间使用隔热材料，以延缓热失控时热量的传递。

此外，电池模组是一个多部件组装而成的复杂系统，隔热垫选择时除隔热性能外，也需要考虑隔热垫的压缩性能与组装预紧力的匹配性、隔热垫对电芯使用中膨胀收缩循环的缓冲作用、热失控时隔热垫的耐高温性及隔热垫的成本等方面因素，对隔热垫设计的灵活性提出了很高的要求。

实用新型内容

针对上述现有技术中描述的不足，本实用新型提供一种复合叠层结构的气凝胶复合隔热垫。

本实用新型所采用的技术方案为：

一种复合叠层结构的气凝胶复合隔热垫，包括复合隔热芯材和封装层，封装层将复合隔热芯材封装；所述复合隔热芯材呈叠层式结构，且所述复合隔热芯材为复合隔热层，包括气凝胶隔热层和功能层；功能层位于气凝胶隔热层的至少一个表面。气凝胶隔热层起到隔热绝热的作用，阻断电芯之间的热量传递。功能层可以根据隔热垫产品的性能需求选择缓冲、耐火、隔热、吸热等材料，以满足隔热垫组装、缓冲、防火、防冲击等性能需求。

作为本实用新型的一种优选方案，所述气凝胶隔热层的厚度为0.01-10mm，所述功能层的厚度为0.01-10mm。

作为本实用新型的一种优选方案，所述复合隔热芯材，包括至少一个复合隔热子芯材，每个所述复合隔热子芯材为由上至下或由下至上的折叠而成的叠层结构。

作为本实用新型的一种优选方案，所述复合隔热芯材，包括至少一个复合隔热子芯材I和至少一个复合隔热子芯材II，复合隔热子芯材I和复合隔热子芯材I之间、复合隔热子芯材I和复合隔热子芯材II之间、复合隔热子芯材II和复合隔热子芯材II之间直接叠放在一起。

作为本实用新型的一种优选方案，所述复合隔热子芯材I为由上至下或由下至上的折叠而成的叠层结构；所述复合隔热子芯材II为由内至外或由外至内的缠绕而成的叠层结构；或所述复合隔热子芯材I为由上至下或由下至上的折叠而成的叠层结构；所述复合隔热子芯材II为直接叠层结构；或所述复合隔热子芯材I为由内至外或由外至内的缠绕而成的叠层结构；所述复合隔热子芯材II为直接叠层结构。

作为本实用新型的一种优选方案，还包括至少一个复合隔热子芯材III，复合隔热子芯材III与复合隔热子芯材III之间、复合隔热子芯材III与复合隔热子芯材I之间、复合隔热子芯材III与复合隔热子芯材II之间直接叠放；且所述复合隔热子芯材I为由上至下或由下至上的折叠而成的叠层结构；所述复合隔热子芯材II为由内至外或由外至内的缠绕而成的叠层结构；所述复合隔热子芯材III为直接叠层结构。

作为本实用新型的一种优选方案，所述复合隔热芯材，包括至少一个复合隔热子芯材，每个所述复合隔热子芯材为由内至外或由外至内的缠绕而成的叠层结构。

作为本实用新型的一种优选方案，所述复合隔热芯材，包括至少两个复合隔热子芯材，相邻复合隔热子芯材之间直接叠放。

作为本实用新型的一种优选方案，所述气凝胶隔热层为气凝胶毡或气凝胶膜或浸有气凝胶材料的毛毡垫；所述功能层为缓冲材料层、耐火材料层、隔热材料层、相变材料层中的至少一种。

所述气凝胶毡为PI气凝胶毡、聚丙烯腈气凝胶毡等有机气凝胶毡中的一种或多种。所述气凝胶膜为有机气凝胶膜中的一种或多种。

所述的气凝胶材料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、碳气凝胶、聚氨酯气凝胶、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。

所述毛毡垫包括预氧丝纤维毡，玻璃纤维毡，陶瓷纤维毡、氧化铝纤维毡、氧化锆纤维毡、高硅氧纤维毡、芳纶纤维毡、莫来石纤维毡、玄武岩纤维毡、碳纤维毡、氨纶纤维毡、涤纶纤维毡、尼龙纤维毡、PET纤维毡、无纺布、纤维纸、泡棉等有机和无机纤维毡材料或具有开孔结构的发泡材料中的一种或多种。

作为本实用新型的一种优选方案，所述缓冲材料层为硅橡胶、丁苯橡胶、丁腈橡胶、乙丙橡胶、具有缓冲功能的合成橡胶、泡沫塑料、泡沫橡胶、泡沫树脂、天然橡胶中的至少一种；所述耐火材料层为云母纸、石英布、高硅氧布中的至少一种；所述隔热材料层为纤维毡、气凝胶负载纤维毡、泡棉、气凝胶负载泡棉、遮光剂负载纤维毡、反辐射隔热膜、气凝胶膜中的至少一种；所述相变材料层为为石蜡、水合结晶盐、熔融盐、脂肪醇、脂肪酸等无机或有机相变材料中的至少一种。

作为本实用新型的一种优选方案，功能层直接叠放复合在气凝胶隔热层的表面或功能层通过胶粘层复合在气凝胶隔热层的表面，且所述胶粘层为厚度0.01~2mm的有机或无机胶黏层。

作为本实用新型的一种优选方案，所述封装层包括薄膜层和胶层。所述薄膜层包括PET膜、PI膜、PEN膜、PVC膜、PE膜、PP膜、PC膜、PU膜、金属箔等；因为封装层是上下两层式结构，所以两个封装层的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叠层结构的复合隔热芯材连接，所述胶层采用丙烯酸胶和/或环氧胶。

本实用新型的气凝胶隔热层起到隔热绝热的作用，可以阻断电芯之间的热量传递，延缓或避免电芯热失控的蔓延。并且可根据产品需求对功能层进行调整以得到合适的缓冲、压缩、隔热、耐火等性能，具备灵活的可调整空间。此外，本实用新型的隔热芯材呈叠层式结构，气凝胶隔热层和功能层交替叠加，避免因单层功能层被破坏而导致的整个隔热垫失效的问题。

本实用新型能够灵活调整隔热垫的性能，使其满足产品性能需求，扩大气凝胶隔热垫在新能源汽车的应用范围。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型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实用新型的一些实施例，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为采用折叠叠层结构的单面功能层的复合隔热芯材封膜前的结构示意图。

图2为图1封膜后的结构示意图。

图3为采用缠绕叠层结构的单面功能层复合隔热芯材封膜前的结构示意图。

图4为图3封膜后的结构示意图。

图5为采用缠绕叠层结构的双面功能层复合隔热芯材封膜前的结构示意图。

图中，1-气凝胶隔热层，2-功能层，3-封装膜层，4-胶层。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

实施例1：

一种复合叠层结构的气凝胶复合隔热垫，如图2所示，包括复合隔热芯材和封装层，封装层将复合隔热芯材封装；

所述封装层包括薄膜层3和胶层4。所述薄膜层包括PET膜、PI膜、PEN膜、PVC膜、PE膜、PP膜、PC膜、PU膜、金属箔等；因为封装层是上下两层式结构，所以两个封装层的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叠层结构的复合隔热芯材连接，所述胶层采用丙烯酸胶和/或环氧胶。

本实施例中，所述复合隔热芯材，包括一个复合隔热子芯材，该复合隔热子芯材为复合隔热层，包括气凝胶隔热层1和功能层2；功能层2位于气凝胶隔热层1的一个表面，并且所述功能层直接叠放复合在气凝胶隔热层的表面或者所述功能层通过胶粘层复合在气凝胶隔热层的表面，所述胶粘层为厚度0.01~2mm的有机或无机胶黏层。

并且复合隔热子芯材呈由上至下或由下至上的折叠而成的叠层结构，具体折叠时，可以如图1所示，使功能层2朝外进行折叠，在封装时封装层是与功能层接触，如图2所示，并且图2中所显示的叠层之间的空隙仅是为了释义，并非真实情况的显示。

当然在折叠时还可以与图1所示相反，使功能层2朝内进行折叠，封装时封装层是直接与气凝胶隔热层未设功能层的表面直接接触。

同一个复合隔热子芯材折叠后是在厚度方向叠加，在长度和宽度方向都在一个限定的范围内。

当然，功能层还可以在气凝胶隔热层1的两个表面都设置，如图5所示。

所述的气凝胶隔热层1的厚度为0.01-10mm，优选为0.03-9mm，可以为0.01mm、0.05mm、1.00mm、1.50mm、2.00mm、3mm、5mm、8mm、9mm、10mm等，采用气凝胶毡或气凝胶膜或浸有气凝胶材料的毛毡垫。

当采用气凝胶毡时，可以为PI气凝胶毡、聚丙烯腈气凝胶毡等有机气凝胶毡中的一种或多种。当采用气凝胶膜时，可以为有机气凝胶膜中的一种或多种。

所述的气凝胶材料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、碳气凝胶、聚氨酯气凝胶、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。

当采用毛毡垫时，所述毛毡垫包括预氧丝纤维毡，玻璃纤维毡，陶瓷纤维毡、氧化铝纤维毡、氧化锆纤维毡、高硅氧纤维毡、芳纶纤维毡、莫来石纤维毡、玄武岩纤维毡、碳纤维毡、氨纶纤维毡、涤纶纤维毡、尼龙纤维毡、PET纤维毡、无纺布，纤维纸、泡棉等有机和无机纤维毡材料或具有开孔结构的发泡材料中的一种或多种。

所述功能层2的厚度为0.01-10mm，可以为 0.01-3mm，优选为0.02-2mm，可以为0.01 mm、0.02mm、0.05 mm、1.0 mm、1.5 mm、2.0 mm、2.5 mm、3 mm；所述功能层为缓冲材料层、耐火材料层、隔热材料层、相变材料层中的至少一种。

当采用缓冲材料时，可以为硅橡胶、丁苯橡胶、丁腈橡胶、乙丙橡胶、具有缓冲功能的合成橡胶、泡沫塑料、泡沫橡胶、泡沫树脂、天然橡胶中的至少一种。缓冲材料层可以调节隔热垫的压缩性能，以匹配电芯组装的预紧力；还可以起到缓冲作用，使隔热垫能够适应电芯的膨胀收缩循环，避免电芯因膨胀收缩引起外壳的磨损和破裂，并在电池发生热失控爆炸时，通过压缩缓冲作用，吸收部分能量。

当采用耐火材料时，可以为云母纸、石英布、高硅氧布中的至少一种。耐火材料层可以在锂电池发生燃烧爆炸时，有效降低电池仓内部高温高压气体产生的冲击力，起到了缓冲和耐火作用，防止高温高压气体冲破隔热层，起到保护隔热层的作用。

当采用隔热材料时，可以为纤维毡、气凝胶负载纤维毡、泡棉、气凝胶负载泡棉、遮光剂负载纤维毡、反辐射隔热膜、气凝胶膜中的至少一种。隔热材料层可根据需求进行选择，如选择纤维毡、泡棉、低负载量气凝胶纤维毡等低成本隔热材料可实现隔热垫产品降本；如选择气凝胶负载量高的气凝胶纤维毡或气凝胶泡棉可有效提高隔热垫隔热性能；如选择遮光剂负载纤维毡、反辐射隔热膜等隔热材料可降低隔热垫的辐射传热。

当采用相变材料时，可以为石蜡、水合结晶盐、熔融盐、脂肪醇、脂肪酸等无机或有机相变材料中的至少一种。相变材料在相变过程中吸收热量，可延长热失控时间。

实施例2：

一种复合叠层结构的气凝胶复合隔热垫，如图4所示，包括复合隔热芯材和封装层，封装层将复合隔热芯材封装；所述封装层包括薄膜层3和胶层4。所述复合隔热芯材，如图3所示，包括至少一个复合隔热子芯材，该复合隔热子芯材为复合隔热层，包括气凝胶隔热层1和功能层2；功能层2位于气凝胶隔热层1的一个表面，并且所述功能层直接叠放复合在气凝胶隔热层表面或所述功能层通过胶粘层复合在气凝胶隔热层表面；所述胶粘层为厚度0.01~2mm的有机或无机胶黏层。并且每个所述复合隔热子芯材为由内至外或由外至内的缠绕而成的叠层结构，图3中缠绕折叠时使功能层朝外，封装时封装层与功能层接触。

同样，在只有一个功能层时，在缠绕折叠时还可以采用与图3相反的方式，使功能层朝内，封装时封装层与气凝胶隔热层1未设置功能层表面直接接触；

当然，还可以直接在气凝胶隔热层1的两个表面都设置功能层2，然后进行由内向外或由外向内缠绕折叠；其余均与实施例1相同。

实施例3：

一种复合叠层结构的气凝胶复合隔热垫，所述复合隔热芯材，包括至少两个复合隔热子芯材，相邻复合隔热子芯材之间直接叠放，该复合隔热子芯材为隔热复合层，包括气凝胶隔热层和功能层；功能层位于气凝胶隔热层的至少一个表面，当只在气凝胶隔热层的一个表面设置功能层时，叠放时，可以将功能层朝外或超内叠放，其余均与实施例1相同。

实施例4：

一种复合叠层结构的气凝胶复合隔热垫，包括复合隔热芯材和封装层，封装层将复合隔热芯材封装；所述复合隔热芯材，包括至少一个复合隔热子芯材I和至少一个复合隔热子芯材II，复合隔热子芯材I和复合隔热子芯材I之间、复合隔热子芯材I和复合隔热子芯材II之间、复合隔热子芯材II和复合隔热子芯材II之间直接叠放在一起。

具体的，所述复合隔热子芯材I为由上至下或由下至上的折叠而成的叠层结构；所述复合隔热子芯材II为由内至外或由外至内的缠绕而成的叠层结构。其余均与实施例1相同。

实施例5：

一种复合叠层结构的气凝胶复合隔热垫，包括复合隔热芯材和封装层，封装层将复合隔热芯材封装；所述复合隔热芯材，包括至少一个复合隔热子芯材I和至少一个复合隔热子芯材II，所述复合隔热子芯材I为由上至下或由下至上的折叠而成的叠层结构；所述复合隔热子芯材II为直接叠层结构，其余均与实施例4相同。

实施例6：

一种复合叠层结构的气凝胶复合隔热垫，包括复合隔热芯材和封装层，封装层将复合隔热芯材封装；所述复合隔热芯材，包括至少一个复合隔热子芯材I和至少一个复合隔热子芯材II，所述复合隔热子芯材I为由内至外或由外至内的缠绕而成的叠层结构；所述复合隔热子芯材II为直接叠层结构，其余均与实施例4相同。

实施例7：

一种复合叠层结构的气凝胶复合隔热垫，包括复合隔热芯材和封装层，封装层将复合隔热芯材封装；所述复合隔热芯材，包括至少一个复合隔热子芯材I、至少一个复合隔热子芯材II和至少一个复合隔热芯材III；复合隔热子芯材I和复合隔热子芯材I之间、复合隔热子芯材I和复合隔热子芯材II之间、复合隔热子芯材II和复合隔热子芯材II之间、复合隔热子芯材III与复合隔热子芯材III之间、复合隔热子芯材III与复合隔热子芯材I之间、复合隔热子芯材III与复合隔热子芯材II之间直接叠放；且所述复合隔热子芯材I为由上至下或由下至上的折叠而成的叠层结构；所述复合隔热子芯材II为由内至外或由外至内的缠绕而成的叠层结构；所述复合隔热子芯材III为直接叠层结构，其余均与实施例1相同。

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实用新型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，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型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实用新型揭露的技术范围内，根据本实用新型的技术方案及其实用新型构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种复合叠层结构的气凝胶复合隔热垫，包括复合隔热芯材和封装层，封装层将复合隔热芯材封装；其特征在于：所述复合隔热芯材呈叠层式结构，且所述复合隔热芯材为复合隔热层，包括气凝胶隔热层（1）和功能层（2）；功能层（2）位于气凝胶隔热层（1）的至少一个表面。

2.根据权利要求1所述的复合叠层结构的气凝胶复合隔热垫，其特征在于：所述气凝胶隔热层（1）的厚度为0.01-10mm，所述功能层（2）的厚度为0.01-10mm。

3.根据权利要求1或2所述的复合叠层结构的气凝胶复合隔热垫，其特征在于：所述复合隔热芯材，包括至少一个复合隔热子芯材，每个所述复合隔热子芯材为由上至下或由下至上的折叠而成的叠层结构。

4.根据权利要求2所述的复合叠层结构的气凝胶复合隔热垫，其特征在于：所述复合隔热芯材，包括至少一个复合隔热子芯材I和至少一个复合隔热子芯材II，复合隔热子芯材I和复合隔热子芯材I之间、复合隔热子芯材I和复合隔热子芯材II之间、复合隔热子芯材II和复合隔热子芯材II之间直接叠放在一起。

5.根据权利要求4所述的复合叠层结构的气凝胶复合隔热垫，其特征在于：所述复合隔热子芯材I为由上至下或由下至上的折叠而成的叠层结构；所述复合隔热子芯材II为由内至外或由外至内的缠绕而成的叠层结构；或所述复合隔热子芯材I为由上至下或由下至上的折叠而成的叠层结构；所述复合隔热子芯材II为直接叠层结构；或所述复合隔热子芯材I为由内至外或由外至内的缠绕而成的叠层结构，所述复合隔热子芯材II为直接叠层结构。

6.根据权利要求4所述的复合叠层结构的气凝胶复合隔热垫，其特征在于：还包括至少一个复合隔热子芯材III，复合隔热子芯材III与复合隔热子芯材III之间、复合隔热子芯材III与复合隔热子芯材I之间、复合隔热子芯材III与复合隔热子芯材II之间直接叠放；且所述复合隔热子芯材I为由上至下或由下至上的折叠而成的叠层结构；所述复合隔热子芯材II为由内至外或由外至内的缠绕而成的叠层结构；所述复合隔热子芯材III为直接叠层结构。

7.根据权利要求1或2所述的复合叠层结构的气凝胶复合隔热垫，其特征在于：所述复合隔热芯材，包括至少一个复合隔热子芯材，每个所述复合隔热子芯材为由内至外或由外至内的缠绕而成的叠层结构。

8.根据权利要求1或2所述的复合叠层结构的气凝胶复合隔热垫，其特征在于：所述复合隔热芯材，包括至少两个复合隔热子芯材，相邻复合隔热子芯材之间直接叠放。

9.根据权利要求1所述的复合叠层结构的气凝胶复合隔热垫，其特征在于：功能层（2）直接叠放复合在气凝胶隔热层（1）的表面或功能层（2）通过胶粘层复合在气凝胶隔热层的表面，且所述胶粘层为厚度0.01~2mm的有机或无机胶黏层。

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