CN218448147U - 用于电池组单元电池间的隔热缓冲片以及热压模具 - Google Patents

Abstract

本公开提供了一种用于电池组单元电池间的隔热缓冲片，所述隔热缓冲片包括外包装和位于所述外包装中的内层；所述外包装具有经由矩形片材一体折叠而成的顶片、底片、左侧片和右侧片以及前后两个密封端口，并且具有矩形横截面；其中所述顶片由左右两部分搭接而成；所述内层包括气凝胶层；所述隔热缓冲片还包括泡棉层，所述泡棉层作为内层与所述气凝胶层交替叠置形成夹心结构；和/或所述泡棉层层合于所述顶片和/或所述底片之外。本公开还提供了热压模具。

Description

用于电池组单元电池间的隔热缓冲片以及热压模具

技术领域

本公开涉及用作电池组(batteries)单元电池间(cell-to-cell)的隔热缓冲片以及热压模具。

背景技术

具有多个单元电池(multi-cell)的电池组结构具有并联或串联布置的电池组单元电池，并且通常称为电池组块(battery module)和电池组包(battery pack)。在这些多单元电池电池组结构中，来自异常热问题(例如一个单元电池中的失效或故障)的热能会传递到相邻的单元电池中。如果热问题足够严重的话，则可能从一个或多个单元电池蔓延到相邻单元电池并导致热失控状态，该热失控状态会接连地影响电池组块或电池组包中的所有单元电池，导致起火甚至更严重。另外，特别是对于锂离子电池组，电池组在充电/放电循环中不可避免地经历剧烈的膨胀和收缩，这使电池组的电化学性能、可靠性和安全性劣化。

因此，需要隔热缓冲物来分开电池组单元电池，防止一个单元电池中的过热和热点(hot spot)，以免导致整个电池组包演变成可能导致起火或爆炸的热失控(thermalrunaway)状态，并在充电/放电循环期间经受住剧烈的体积变化。因此，需要一种在火焰中足够热稳定和尺寸稳定并具有足够弹性的隔热缓冲垫。

然而，一些建议的隔热材料具有电池组制造商所不希望的属性。一些由无机物制成的隔热材料具有高的脱落无机颗粒的倾向，这是不希望的，因为它们会产生灰尘和粘合问题。一些弹性材料具有差的隔热性和低耐高温性。难以在隔热与弹性之间取得平衡，因为常规缓冲垫通常会大大降低隔热性能，例如，至少降低40％或50％。

所需要的是一种能够在隔热与弹性之间提供良好平衡的结构，所述结构当暴露于直接火焰或加热时不会剧烈地收缩，适应电池组充放电循环导致的收缩和膨胀，并且也不具有电池组制造商所不希望的属性，诸如脱落的无机颗粒。

此外，在多层隔热缓冲材料的传统装配方法中，需要分别放置各缓冲层和隔热层，操作次数多，装配效率低，而且各层之间容易错位进而引发装配故障。因此，也需要提供一种改善装配效率、避免装配故障的制备多层隔热缓冲材料的方法。

实用新型内容

本公开提供及一种用于电池组单元电池间的隔热缓冲片，所述隔热缓冲片包括外包装和位于所述外包装中的内层，

所述外包装具有经由矩形片材一体折叠而成的顶片、底片、左侧片和右侧片以及前后两个密封端口，并且具有矩形横截面；其中所述顶片由左右两部分搭接而成，

所述内层包括气凝胶层，

所述隔热缓冲片还包括泡棉层，所述泡棉层作为内层与所述气凝胶层交替叠置形成夹心结构；和/或所述泡棉层层合于所述顶片和/或所述底片之外。

根据本公开的隔热缓冲片实现了隔热和弹性之间的良好平衡。

本公开还涉及制备隔热缓冲片的方法，其包括以下步骤：

a)将矩形片材折叠成具有顶片、底片、左侧片和右侧片以及前后两个开口的形状，其中所述顶片由左右两部分搭接而成；

b)结合所述顶片的左右两部分的搭接部，形成具有矩形横截面的中空外包装；

c)密封所述外包装的一个开口；

d)将内层从所述外包装的另一个开口置于所述外包装的中空部；以及

e)密封所述外包装的另一个开口。

在传统的制备方法中，将内层夹置于两个用作外层的片材之间并围绕片材的周边热压密封。对于内层是多层片材的结构,热压过程中带来的层与层的移动会导致传统制备方法无法有效密封内层材料,从而造成内层气凝胶层漏粉的风险。

与之相对地，在根据本公开的制备方法中，将矩形片材一体折叠形成外包装，这样的外包装因具有折痕而对内层材料具有固定作用。

而且，在将内层材料置于外包装中之后，如果经由热压封口的话，仅热压外包装的一个开口，不会破坏内层材料，也避免了因破坏内层材料形成掉粉进而降低外层封口的粘合强度。

另外，根据本公开的制备方法容易操作，并且明显改善隔热缓冲片的结构完整性、稳定性、隔热性能和弹性。

如果将多个内层作为整体一次性放入外包装内时，可以增加内层材料的挺度，便于装配。而且，不需要将多个内层依次置于外包装内，减少操作次数，并且避免各内层在分开放置时彼此错位而带来的装配故障。因此，根据本公开的制备方法改善装配效率并且避免装配故障。特别地，对于不便于单个放置的气凝胶而言，本公开的方法增加了操作的可行性和便利度。

本公开还涉及用于制备隔热缓冲片或者用于实施制备隔热缓冲片的方法的热压模具，其中所述模具具有相互配合的上下部分，以及与所述外包装的一个或两个开口相对应的压头，其中所述上下部分之一或者它们各自具有与所述隔热缓冲片的内层形状相对应的凹部。

根据本公开的热压模具有助于简单方便地制备隔热缓冲片，并且有助于改善隔热缓冲片的结构完整性、稳定性、隔热性能和弹性。

附图说明

从后面的详细描述，本公开的另外的特征和优点将变得显而易见，结合附图，一起以示例的方式解释说明所述技术的特征。所述附图并非按比例绘制，仅为解释说明目的提供，不以任何方式限制本公开。

图1示出了经一体折叠的片材的示意图。

图2示出了根据本公开的一个实施方式的隔热缓冲片的俯视图。

图3(a)示出了图2的隔热缓冲片的一个实施方式的截面A-A’。

图3(b)示出了图2的隔热缓冲片的一个实施方式的截面B-B’。

图4(a)示出了图2的隔热缓冲片的一个实施方式的截面A-A’。

图4(b)示出了图2的隔热缓冲片的一个实施方式的截面B-B’。

图5(a)示出了图2的隔热缓冲片的一个实施方式的截面A-A’。

图5(b)示出了图2的隔热缓冲片的一个实施方式的截面B-B’。

图6示出了根据本公开的另一个实施方式的隔热缓冲片的俯视图。

具体实施方式

本公开提供了一种用于电池组单元电池间的隔热缓冲片，所述隔热缓冲片包括外包装和位于所述外包装中的内层，

所述外包装具有经由矩形片材一体折叠而成的顶片、底片、左侧片和右侧片以及前后两个密封端口，并且具有矩形横截面；其中所述顶片由左右两部分搭接而成，

所述内层包括气凝胶层，

所述隔热缓冲片还包括泡棉层，所述泡棉层作为内层与所述气凝胶层交替叠置形成夹心结构；和/或所述泡棉层层合于所述顶片和/或所述底片之外。

在一些实例中，所述隔热缓冲片是上下对称、前后对称和/或左右对称的。

在一些实例中，所述泡棉层作为内层与所述气凝胶层交替叠置形成夹心结构，所述夹心结构的层数为至少3的奇数；

优选地，所述夹心结构的最中间为所述气凝胶层或者所述泡棉层。

在一些实例中，所述顶片和所述底片之外均层合有泡棉层；

所述泡棉层的厚度相同并且均为约0.5至约10毫米，优选约0.5至约4 毫米；

所述气凝胶层的厚度为约0.5至约15毫米，优选约0.5至约10毫米；并且

所述气凝胶层与所述泡棉层的厚度之比为0.1:1至10:1，优选0.3:3至 3:0.3。

在一些实例中，所述密封端口经由粘合形成；

优选地，所述粘合剂为双面胶、室温下为液体的粘合剂或者室温下固体的热熔粘合剂；

优选地，所述粘合剂为阻燃粘合剂。

在一些实例中，所述密封端口在折叠后经由粘合形成；

其中所述折叠包括将所述顶片和所述底片一起朝向所述顶片方向翻折，或者所述顶片朝下翻折并且所述底片朝上翻折后搭接在一起。

在一些实例中，所述外包装经过热压、或者抽真空、或者抽真空和热压的组合进行处理。

在一些实例中，所述外包装的片材选自以下材料中的至少一种：芳族聚酰胺材料、芳族聚酰胺材料和云母的组合、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚酰亚胺和聚丙烯。

在一些实例中，所述泡棉层包含选自以下的任一种或它们的任意组合：聚氨酯泡棉、有机硅泡棉、三聚氰胺泡棉和氯丁橡胶泡棉；

优选地，所述泡棉为毡、纸或毯的形式。

在一些实例中，所述气凝胶选自无机气凝胶、有机气凝胶和有机-无机杂化气凝胶；

优选地，所述气凝胶为纤维增强的毡、纸或毯的形式。

在一些实例中，所述无机气凝胶基于以下物质的氧化物、碳化物和/或氮化物：硅、铝、钛、锆、铪、钇、钒和铈，优选所述无机气凝胶为二氧化硅气凝胶。

在一些实例中，所述有机气凝胶基于以下有机聚合物中的至少一种：聚酰胺、聚酰亚胺、聚(甲基)丙烯酸、聚(甲基)丙烯酸酯、聚丙烯酰胺、聚丙烯腈、聚苯乙烯、聚氨酯、聚丁二烯、聚糠醇、聚异氰酸酯、环氧树脂、聚硅氧烷、聚葡萄糖胺、聚醚、几丁聚糖和聚苯并咪唑。

本公开提供了一种制备根据本公开所述的隔热缓冲片的方法，其包括以下步骤：

a)将矩形片材折叠成具有顶片、底片、左侧片和右侧片以及前后两个开口的形状，其中所述顶片由左右两部分搭接而成；

b)结合所述顶片的左右两部分的搭接部，形成具有矩形横截面的中空外包装；

c)密封所述外包装的一个开口；

d)将内层从所述外包装另一个开口置于所述外包装的中空部；以及

e)密封所述外包装的另一个开口。

在一些实例中，当所述泡棉层作为内层时，将所述气凝胶层和所述泡棉层依次分别放入所述外包装内，或者将所述气凝胶层和所述泡棉层中的至少两个，优选全部，层合后作为整体放入所述外包装中。

在一些实例中，将所述外包装的两个开口经由粘合进行密封；

优选地，在进行所述粘合之前，将所述顶片和所述底片一起朝向所述顶片方向翻折，或者所述顶片朝下翻折并且所述底片朝上翻折后搭接在一起。

在一些实例中，在步骤e)之前，将所述外包装通过热压、抽真空、或者抽真空和热压的组合进行处理。

在一些实例中，根据本公开的方法还包括将所述泡棉层层合于所述顶片和/或所述底片之外的步骤。

本公开还提供一种热压模具，其用于制备根据本公开的隔热缓冲片或者用于实施根据本公开的方法，其中所述模具具有相互配合的上下部分，以及与所述外包装的一个或两个开口相对应的压头，其中所述上下部分之一或者它们各自具有与所述隔热缓冲片的内层形状相对应的凹部。

根据本公开，“单元电池间隔热缓冲”是指在具有多个单元电池的电池组结构中插入各个电池组单元电池之间的材料，该材料提供了隔热；也就是说，如果电池组单元电池产生了热相关的“热点”或出现了异常的热问题诸如可能导致爆炸的热失控，那么这些材料试图将每个电池组单元电池隔热并阻滞热能的传递。另外，该材料也提供了缓冲；也就是说,当电池组单元电池由于充放电产生电池尺寸膨胀收缩,影响电池内部层状结构稳定性时,该材料缓解电池尺寸过度的膨胀收缩,以带来提高电池的性能稳定和延长使用寿命的效果。

图1示出了经一体折叠的片材的示意图。片材10经折叠，形成具有顶片、底片201、左侧片301和右侧片401以及前后两个开口的形状。顶片具有左右两部分102和101，顶片的左部分102具有用于与顶片的右部分101 搭接的搭接部103。

图2示出了根据本公开的一个实施方式的隔热缓冲片的俯视图。图6 示出了根据本公开的另一个实施方式的隔热缓冲片的俯视图。图2和图6 隔热缓冲片100包括外包装和位于所述外包装中的内层。外包装具有经由矩形片材一体折叠而成的顶片、底片、左侧片和右侧片以及前后两个密封端口(104,105)，并且具有矩形横截面；其中所述顶片由左右两部分(102,101) 搭接而成。顶片的左部分102具有用于与顶片的右部分101搭接的搭接部103。在图2中，外包装的两个密封端口(104,105)经由热压粘合形成。在图 6中，外包装的两个密封端口(104,105)经由如下步骤形成：将所述顶片和所述底片一起朝向所述顶片方向翻折，然后进行热压粘合。

图3(a)示出了图2的隔热缓冲片的一个实施方式的截面A-A’。图3(b) 示出了图2的隔热缓冲片的一个实施方式的截面B-B’。在图3(a)和3(b)中，隔热缓冲片包括外包装和位于所述外包装中的内层。外包装具有经由矩形片材一体折叠而成的顶片、底片201、左侧片301和右侧片401以及前后两个密封端口(104,105)，并且具有矩形横截面；其中所述顶片由左右两部分 (102,101)搭接而成。内层包括泡棉层120、气凝胶毡层110和泡棉层130依次交替叠置形成3层夹心结构。

图4(a)示出了图2的隔热缓冲片的一个实施方式的截面A-A’。图4(b) 示出了图2的隔热缓冲片的一个实施方式的截面B-B’。在图4(a)和4(b)中，隔热缓冲片包括外包装和位于所述外包装中的内层。外包装具有经由矩形片材一体折叠而成的顶片、底片201、左侧片301和右侧片401以及前后两个密封端口(104,105)，并且具有矩形横截面；其中所述顶片由左右两部分 (102,101)搭接而成。内层包括气凝胶毡层120、泡棉层110和气凝胶毡层130依次交替叠置形成3层夹心结构。

图5(a)示出了图2的隔热缓冲片的一个实施方式的截面A-A’。图5(b) 示出了图2的隔热缓冲片的一个实施方式的截面B-B’。在图5(a)和5(b)中，隔热缓冲片包括外包装和位于所述外包装中的内层。外包装具有经由矩形片材一体折叠而成的顶片、底片201、左侧片301和右侧片401以及前后两个密封端口(104,105)，并且具有矩形横截面；其中所述顶片由左右两部分 (102,101)搭接而成。内层包括气凝胶毡层110。泡棉层(120,130)分别层合于所述顶片(102,101)和底片201之外。位于整个外包装之外的两个泡棉层 (120,130)可以提供良好的隔热和缓冲效果。在一些实例中，所述两层泡棉层的厚度相同并且均为约0.5至约10毫米，优选约0.5至约3毫米；所述气凝胶毡层的厚度为约0.5至约15毫米，优选约0.5至约10毫米；并且所述气凝胶毡层与所述泡棉层的厚度之比为0.1:1至10:1,优选为0.3:3至3:0.3。在一些实例中，外包装经过抽真空处理。抽真空有助于提供良好的隔热效果。抽真空还有助于提供厚度均匀性，并且有助于减小整个电池组结构的体积。当电池组结构中的一个单元电池发生异常热问题时，位于外包装外部的泡棉层可以提供良好的隔热和缓冲效果；如果热问题不太严重并且不至于破坏外包装的真空状态，那么真空状态有助于提供更良好的隔热；如果热问题严重到使处于真空状态的外包装爆裂，那么空气进入外包装，位于外包装内的气凝胶毡从真空压缩状态回弹至正常厚度，从而提供更好的隔热效果。因此，这样的隔热缓冲片具有多个优点：在电池正常工作的状态,提供超薄的隔热缓冲空间以及更优的厚度均一性，为电池包整体的高集成度提供帮助，同时提供优异的缓冲性能；又能在电池发生热失控时提供根据热失控状态而调节的隔热性能，从而最大化的利用了缓冲和隔热的双重优势，又降低了由于厚度带来的空间以及均一性差的劣势。

在一些实例中，隔热缓冲片是上下对称、前后对称和/或左右对称的。

对称布置的结构有助于保持单元电池之间的一致状态，从而可以改善电池组结构的寿命和循环稳定性。

在一些实例中，泡棉层作为内层与所述气凝胶层，优选气凝胶毡层，交替叠置形成夹心结构。夹心结构的层数为至少3的奇数，例如，3、5、7、 9或11等。

优选地，所述夹心结构的最中间为气凝胶层优选气凝胶毡层，或者泡棉层。

气凝胶毡层和/或泡棉层为隔热缓冲片提供隔热和缓冲作用。

根据本公开，在隔热缓冲片的顶表面和底表面可以布置双面胶(图中未示出)。双面胶可用于将隔热缓冲片粘合到电池组单元电池或将隔热缓冲片放置在电池组块或电池组包中。包含阻燃粘合剂的双面胶是优选的。双面胶的面积可以大到覆盖整个顶表面和/或底表面，或者根据需要可以为1条或多条胶带。

如果需要，双面胶可以用常用的其他粘合剂代替。对其他粘合剂的类型没有特别限制，在室温(约25℃)下为液体的粘合剂或者在室温下为固体的热熔粘合剂都可用于本公开。粘合剂优选为阻燃粘合剂。双面胶优选为阻燃双面胶带。

除非另有说明或者明显矛盾，下文提及气凝胶层的厚度和泡棉层的厚度时，意指单层厚度。

在一些实例中，气凝胶层特别是气凝胶毡层与泡棉层的厚度之比为 0.1:1至10:1,优选为0.3:3至3:0.3。

在一些实例中，泡棉层的厚度约0.5至约10毫米，优选约0.5至约3 毫米。

在一些实例中，气凝胶层特别是气凝胶毡层的厚度为约0.5至约15毫米，优选约0.5至约10毫米。

在一些实例中，用于形成外层的片材的厚度为约0.02至约0.3毫米，优选约0.05至约0.2毫米。

在一些实例中，隔热缓冲片的总厚度为约1至约20毫米，优选约1至约15毫米。

在一些实例中，外包装的顶片的左右两部分经由粘合而搭接。

在一些实例中，外包装的密封端口经由粘合形成。在一些实例中，密封端口经由折叠，然后经由粘合形成。折叠包括将所述顶片和所述底片一起朝向所述顶片方向翻折，或者所述顶片朝下翻折并且所述底片朝上翻折后搭接在一起。

在一些实例中，在与外包装的顶片内侧和底片内侧接触的内层的顶表面和底表面处，通过粘合剂进行结合固定。

优选地，所述粘合剂为双面胶、室温下为液体的粘合剂或者室温下固体的热熔粘合剂，优选地，所述粘合剂为阻燃粘合剂。

在一些实例中，外包装经过热压或者抽真空,或者热压加真空处理。抽真空有助于提供良好的隔热效果,以及更优的厚度均一性。

在图3(b)、图4(b)和图5(b)中，前后两个密封端口(104,105)分别具有宽度14和15。密封端口的宽度应足够宽以将内层的材料充分密封在隔热缓冲片中并阻止内层中的无机物的脱落，也应足以使隔热缓冲片在电池组块或电池组包的制造期间以及随后使用期间经受住处理，而不会使外围密封破裂。优选地，宽度14和15相等,并优选小于10mm。在一些实例中，前后两个密封端口(104,105)各自具有2-10mm的宽度。

在一些实例中，用于形成外包装的片材包含选自以下材料中的至少一种：芳族聚酰胺材料、芳族聚酰胺材料和云母的组合、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚酰亚胺和聚丙烯。这样的材料提供阻燃性、耐火性和耐高温性。在一些实例中，芳族聚酰胺材料、或者芳族聚酰胺材料和云母的组合为纸、絮状物、纤条体或它们的混合物的形式。在一些实例中，聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚酰亚胺或者聚丙烯为膜的形式。在一些实例中，基于外包装的总重量，外包装包含50-70重量％的均匀分布的云母和30-50重量％的芳族聚酰胺材料。在一些实例中，基于外包装的总重量，外包装包含50-60重量％的均匀分布的云母和40-50重量％的芳族聚酰胺材料。

优选地，用于形成外包装的片材为芳族聚酰胺材料。在外包装中优选含有至少约50重量％的云母，以便在火焰条件下提供那些层所期望的尺寸稳定性，这通过外包装在火焰下的最小裂纹形成、收缩和膨胀来证明。并且，在外包装时，从防火和尺寸稳定性的观点来看，云母的量大于70重量％是有用的。然而，相信当外包装中云母的量增加到超过70重量％时，外层更倾向于云母脱落，因此在一些应用中，不希望云母的量大于70重量％。

均匀分布的云母是指云母可以均匀分布在外包装的整个厚度上，或者在外层的整个集中性(concentrated)平面区域中，云母可以均匀地且在面积上分布，所述集中性平面区域更靠近所述层的表面之一。在该定义中隐含的是云母充分地分布以便提供最终隔热缓冲片结构的所需性能。

云母可以包括白云母型或金云母型云母或它们的共混物，并且可以是煅烧或未煅烧的云母。如本文所用的“煅烧的云母”是指通过将天然云母加热至高温(通常高于800℃，有时高于950℃)而获得的云母。这种处理去除了水和杂质并提高了云母的耐温性。煅烧的云母通常以片状颗粒的形式使用，并且白云母类型的云母是优选的。如本文所用的“未煅烧的云母”是指基本上为纯天然形式的云母，其优选被均质化和纯化以去除缺陷和杂质。由于天然云母薄片的尺寸较大，未煅烧的云母可以形成非常多孔的云母层。在第一外层和/或第二外层中使用的优选的云母是煅烧的云母，这是因为与未煅烧的云母相比，煅烧的云母具有改进的介电性能和耐电晕性。

外包装可以具有0.01-0.25mm的优选的厚度和10-300克/平方米的基重。在一些实例中，外包装可以具有0.03-0.1mm的厚度。在一些实例中，外包装可以具有45-120克/平方米的基重。

在一些实例中，泡棉层包括闭孔泡棉、开孔泡棉或它们的组合。泡棉可以选自聚氨酯泡棉、有机硅泡棉、三聚氰胺泡棉、氯丁橡胶泡棉及它们的任意组合。

对聚氨酯(PU)泡棉没有具体限制，并且常规PU泡棉可用在这里，只要它们不会不利地影响本公开的目的即可。优选为阻燃性PU泡棉.制造聚氨酯泡棉(例如柔性PU泡棉)的方法在本领域中是已知的，并且公开于例如 Plastics Manual(塑料手册),第7卷,聚氨酯,Becker/Braun,170-235页；第2 版,Carl HanserVerlag出版。常规地，PU泡棉(例如，柔性、半柔性和刚性 PU泡棉)可以通过使多元醇与多官能异氰酸酯反应使得NCO和OH基团通过加成反应形成氨基甲酸酯键来制备，并且聚氨酯通常用由异氰酸酯与水反应原位产生的二氧化碳发泡，但是其他挥发性非反应性溶剂和气体(例如丙酮、戊烷和注入的二氧化碳)和机械起泡也可用于在泡棉内形成泡孔空间。

有机硅泡棉组合物是本领域已知的。例如，可以参考美国专利第 4,189,545；3,923,705；4,599,367和3,436,366号。有机硅泡棉通常由包含含乙烯基的硅氧烷、含氢化物的硅氧烷、羟基源和铂催化剂的可发泡组合物制备。这些组合物经历固化以形成泡棉。

三聚氰胺泡棉例如可从美国专利第6,350,511B2号得知。例如，可以通过使包含乳化剂、固化剂和发泡剂例如C4-C8烃的三聚氰胺泡棉缩合物的水溶液发泡，并在升高的温度下固化该三聚氰胺泡棉缩合物，来生产三聚氰胺泡棉。

氯丁橡胶泡棉是本领域众所周知的。它们可以如"Neoprene Latex"，JohnC.Carl,E.I.du Pont de Nemours&Co.,第89-94页(1962)中所讨论，由氯丁橡胶胶乳制备。

在内层中，泡棉层可具有0.5-10mm的优选的厚度和100-2500克/平方米的基重。

气凝胶层，特别是气凝胶毡层，作为内层位于所述外包装中。

气凝胶是一种多孔材料，包括具有互联结构骨架的开孔，其中孔的相应网络整合在骨架中，孔的网络中具有间隙相，间隙相主要包含气体，例如空气。气凝胶的特征在于低密度、高孔隙率、大表面积及小孔尺寸，因此，气凝胶可以提供良好的隔热性能和缓冲性能。

在一些实例中，气凝胶可具有以下物理性质和结构性质(依据氮孔隙率测定试验)中的一项或多项：(a)约2nm至约100nm的平均孔直径，(b)至少 80％或更大的孔隙率，及(c)约20m²/g或更大的表面积。

在一些实例中，气凝胶还可以具有以下物理性质中的一项或多项：(d) 约2.0mL/g或更大，优选为约3.0mL/g或更大的孔体积；(e)约0.50g/cc或更小，优选为约0.25g/cc或更小的密度；以及(f)至少50％的孔体积包括孔直径为2-50nm的孔。

在一些实例中，气凝胶选自无机气凝胶、有机气凝胶和有机-无机杂化气凝胶。

无机气凝胶可以基于以下物质的氧化物、碳化物和/或氮化物：硅、铝、钛、锆、铪、钇、钒和铈，优选所述无机气凝胶为二氧化硅气凝胶。

有机气凝胶可以基于以下有机聚合物中的至少一种：聚酰胺、聚酰亚胺、聚(甲基)丙烯酸、聚(甲基)丙烯酸酯、聚丙烯酰胺、聚丙烯腈、聚苯乙烯、聚氨酯、聚丁二烯、聚糠醇、聚异氰酸酯、环氧树脂、聚硅氧烷、聚葡萄糖胺、聚醚、几丁聚糖和聚苯并咪唑。

有机-无机杂化气凝胶可以基于选自以下的无机物和有机聚合物的任意组合，其中无机物选自以下物质的氧化物、碳化物和/或氮化物：硅、铝、钛、锆、铪、钇、钒和铈，有机聚合物选自聚酰胺、聚酰亚胺、聚(甲基) 丙烯酸、聚(甲基)丙烯酸酯、聚丙烯酰胺、聚丙烯腈、聚苯乙烯、聚氨酯、聚丁二烯、聚糠醇、聚异氰酸酯、环氧树脂、聚硅氧烷、聚葡萄糖胺聚醚、几丁聚糖和聚苯并咪唑。优选地，所述有机-无机杂化气凝胶选自二氧化硅- 聚硅氧烷、二氧化硅-聚醚、二氧化硅-聚(甲基)丙烯酸酯和二氧化硅-几丁聚糖。

优选地，所述气凝胶是纤维增强的气凝胶毡。纤维增强的气凝胶可以改善气凝胶的机械性能，例如，挠曲性、回弹性、均匀性和/或结构稳定性。

纤维可以选自玻璃纤维、陶瓷纤维、聚丙烯腈(PAN)纤维和氧化聚丙烯腈纤维。玻璃纤维例如可以选自S-玻璃、901玻璃、902玻璃、475玻璃和 E-玻璃等。

在一些实例中，纤维增强的气凝胶包含附着在纤维上的气凝胶。

气凝胶可以是毡、纸或毯的形式。在一些实例中，在内层中使用的二氧化硅气凝胶的毡、纸或毯还包含有机或无机粘合剂，并且一种有用且示例性的有机粘合剂是丙烯酸类粘合剂。

气凝胶以及纤维增强的气凝胶毡均为市售可得的。

在内层中，包含气凝胶的毡、纸或毯可具有0.3-15mm的厚度和40-3300 克/平方米的基重。在一些实例中，气凝胶毡层可具有0.5-8mm的厚度。在一些实例中，包含气凝胶的毡、纸或毯可具有70-1500克/平方米的基重。

泡棉层可具有0.5-10mm的厚度和100-5000克/平方米的基重。在一些实例中，泡棉层可具有0.5-4mm的厚度。在一些实例中,泡棉层可具有 100-2000克/平方米的基重。

在一些实例中，隔热缓冲片的总基重为约300-500000克/平方米，例如约30000-5000克/平方米。如果将隔热缓冲片的中心隔热区域与外围密封区域分开，则会发现隔热区域占了该基重的大部分；同样，狭窄的外围密封件本身的基重仅为约2-150克/平方米。

如本文所用，术语芳族聚酰胺絮状物是指具有短长度且通常用于制备湿法成网的片和/或纸的芳族聚酰胺纤维。通常，芳族聚酰胺絮状物的长度为约3-约20毫米。芳族聚酰胺絮状物的优选的长度为约3-约7毫米。芳族聚酰胺絮状物通常通过使用本领域公知的方法将连续纤维切成所需长度来生产。

如本文所用，术语芳族聚酰胺(aramid)是指芳香族聚酰胺(aromaticpolyamide)，其中至少85％的酰胺(-CONH-)键直接连接至两个芳族环。任选地，添加剂可以与芳族聚酰胺一起使用并且可以分散在整个聚合物结构中。已经发现，可以将高至约10重量％的其他支撑材料与芳族聚酰胺共混。还已经发现，可以使用具有高达约10％的其他二胺来替代芳族聚酰胺的二胺或高达约10％的其他二酰氯来替代芳族聚酰胺的二酰氯的共聚物。优选的芳族聚酰胺是间芳族聚酰胺。当两个环或基团相对于彼此沿着分子链间位取向时，芳族聚酰胺聚合物被认为是间芳族聚酰胺。优选的间芳族聚酰胺是聚(间亚苯基间苯二甲酰胺)(MPD-I)。美国专利第3,063,966；3,227,793； 3,287,324；3,414,645和5,667,743号说明了用于制造芳族聚酰胺纤维的方法，所述芳族聚酰胺纤维可用于制造芳族聚酰胺絮状物。

替代地，芳族聚酰胺絮状物可以是对芳族聚酰胺或芳族聚酰胺共聚物。当两个环或基团相对于彼此沿着分子链对位取向时，芳族聚酰胺聚合物被认为是对芳族聚酰胺。制备对芳族聚酰胺纤维的方法通常公开于例如美国专利第3,869,430；3,869,429；和3,767,756号。一种优选的对芳族聚酰胺是聚(对亚苯基对苯二甲酰胺)；一种优选的对芳族聚酰胺共聚物是共聚(对亚苯基/3,4’-二苯基酯对苯二甲酰胺)(copoly(p-phenylene/3,4’diphenyl ester terephthalamide))。优选的芳族聚酰胺絮状物是间芳族聚酰胺絮状物，并且尤其优选的是由间芳族聚酰胺聚(间亚苯基间苯二甲酰胺)(MPD-I)制成的絮状物。

如本文所用，术语纤条体是指非常小的非粒状的纤维性或膜状颗粒，其三个尺寸中的至少一个相对于最大尺寸而言具有较小的量级。这些颗粒通过在高剪切下使用非溶剂使支撑材料的溶液沉淀来制备，例如在美国专利号第2,988,782和2,999,788号中所公开。芳族聚酰胺纤条体是熔点或分解点高于320℃的芳族聚酰胺的非粒状的膜状颗粒。优选的芳族聚酰胺纤条体是间芳族聚酰胺纤条体，并且尤其优选由间芳族聚酰胺聚(间亚苯基间苯二甲酰胺)(MPD-I)制成的纤条体。

纤条体的最大尺寸长度通常在约0.1mm至约1mm的范围内，长度与宽度的纵横比为约5:1至约10:1。厚度尺寸为微米的一部分(a fraction of)的量级，例如，约0.1微米至约1.0微米。尽管不是必需的，但是优选在芳族聚酰胺纤条体处于从未干燥(never-dried)状态时将纤条体掺入层中。第一外层和第二外层包含絮状物、纤条体或它们的混合物的形式的芳族聚酰胺材料。当将絮状物和纤条体的混合物用于芳族聚酰胺时，絮状物与纤条体的优选的计算重量比为0.5-4.0，更优选0.8-2.0。

聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)膜，例如，可购自杜邦(Dupont)的麦拉片 (Mylar)，可以通过对苯二甲酸二甲酯和乙二醇在相关催化剂的辅助下加热，经过酯交换和真空缩聚，双轴拉伸而制得。

聚酰亚胺(PI)膜可以通过二酐与二胺在极性溶剂(如二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺等)中进行低温溶液缩聚反应，合成聚酰胺酸，然后经过高温脱水实现酰亚胺环化而制得。例如，可购自杜邦(Dupont)的Kapton膜，可以采用均苯四甲酸二酐单体为原料，通过热亚胺环化或亚胺环化来制备。

在一个优选的实施方案中，为了将每个纸层或膜的表面均匀且连续地结合到支撑层的表面，将液体粘合剂以相对均匀的方式施用至层的至少一个表面。可以使用将粘合剂均匀地施用至层的一侧的任何方法将粘合剂施用至纸层或膜，即，内层；这样的方法包括涉及辊涂或刮涂或喷涂的那些方法，并且不仅限于这些方法。优选地，将粘合剂施用至均匀的厚度，并且粘合剂在隔热片结构中是连续的。

根据本公开的隔热缓冲片可以采用传统制备方法制备，也可以采用根据本公开的方法制备。

在传统的制备方法中，分别制造每个层，然后用提供在其间的粘合剂层组合，其中所述层依次是第一外层、内层、然后是第二外层。在将第一外层、内层和第二外层依次叠置组合后热压第一外层和第二外层的外周。第一外层和第二外层可通过使用连续或不连续的粘合剂层直接粘合至隔热区域中的内层；同时第一外层和第二外层可通过优先使用连续的粘合剂层在外围密封区域中直接彼此粘合。

本公开提供一种制备隔热缓冲片的方法，其包括以下步骤：

a)将矩形片材折叠成具有顶片、底片、左侧片和右侧片以及前后两个开口的形状，其中所述顶片由左右两部分搭接而成；

b)结合所述顶片的左右两部分的搭接部，形成具有矩形横截面的中空外包装；

c)密封所述外包装的一个开口；

d)将内层从所述外包装另一个开口置于所述外包装的中空部；以及

e)密封所述外包装的另一个开口。

在一些实例中，当所述泡棉层作为内层时，将所述气凝胶层和所述泡棉层依次分别放入所述外包装内，或者将所述气凝胶层和所述泡棉层中的至少两个，优选全部，层合后作为整体放入所述外包装中。

在一些实例中，当外包装外侧具有泡棉层时，根据本公开的方法还包括将所述泡棉层层合于所述外包装的顶片和/或所述底片之外的步骤。

在一些实例中，将所述外包装的两个开口经由粘合进行密封；

优选地，在进行所述粘合之前，将所述顶片和所述底片一起朝向所述顶片方向翻折，或者所述顶片朝下翻折并且所述底片朝上翻折后搭接在一起。

在一些实例中，在步骤e)之前，将所述外包装通过热压、抽真空、或者抽真空和热压的组合进行处理。

本公开还提供一种热压模具，其用于制备根据本公开的隔热缓冲片或者用于实施根据本公开的方法，其中所述模具具有相互配合的上下部分，以及与所述外包装的一个或两个开口相对应的压头，其中所述上下部分之一或者它们各自具有与所述隔热缓冲片的内层形状相对应的凹部。

Claims (19)

1.用于电池组单元电池间的隔热缓冲片，其特征在于，所述隔热缓冲片包括外包装和位于所述外包装中的内层，

所述外包装具有经由矩形片材一体折叠而成的顶片、底片、左侧片和右侧片以及前后两个密封端口，并且具有矩形横截面；其中所述顶片由左右两部分搭接而成，

所述内层包括气凝胶层，

所述隔热缓冲片还包括泡棉层，所述泡棉层作为内层与所述气凝胶层交替叠置形成夹心结构；和/或所述泡棉层层合于所述顶片和/或所述底片之外。

2.根据权利要求1所述的隔热缓冲片，其特征在于，所述隔热缓冲片是上下对称、前后对称和/或左右对称的。

3.根据权利要求1或2所述的隔热缓冲片，其特征在于，所述泡棉层作为内层与所述气凝胶层交替叠置形成夹心结构，所述夹心结构的层数为至少3的奇数。

4.根据权利要求3所述的隔热缓冲片，其特征在于，所述夹心结构的最中间为所述气凝胶层或者所述泡棉层。

5.根据权利要求1或2所述的隔热缓冲片，其特征在于，所述顶片和所述底片之外均层合有泡棉层；

所述泡棉层的厚度相同并且均为0.5至10毫米；

所述气凝胶层的厚度为0.5至15毫米；并且

所述气凝胶层与所述泡棉层的厚度之比为0.1:1至10:1。

6.根据权利要求1或2所述的隔热缓冲片，其特征在于，所述密封端口经由粘合形成。

7.根据权利要求6所述的隔热缓冲片，其特征在于，所述粘合经由双面胶、室温下为液体的粘合剂或者室温下固体的热熔粘合剂进行。

8.根据权利要求6所述的隔热缓冲片，其特征在于，所述粘合经由阻燃粘合剂进行。

9.根据权利要求1或2所述的隔热缓冲片，其特征在于，所述密封端口在折叠后经由粘合形成；

其中所述折叠包括将所述顶片和所述底片一起朝向所述顶片方向翻折，或者所述顶片朝下翻折并且所述底片朝上翻折后搭接在一起。

10.根据权利要求1或2所述的隔热缓冲片，其特征在于，所述外包装经过热压、或者抽真空、或者抽真空和热压的组合进行处理。

11.根据权利要求1或2所述的隔热缓冲片，其特征在于，所述外包装的片材选自芳族聚酰胺材料、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚酰亚胺或聚丙烯。

12.根据权利要求1或2所述的隔热缓冲片，其特征在于，所述泡棉层包含聚氨酯泡棉、有机硅泡棉、三聚氰胺泡棉或氯丁橡胶泡棉。

13.根据权利要求12所述的隔热缓冲片，其特征在于，所述泡棉为毡、纸或毯的形式。

14.根据权利要求1或2所述的隔热缓冲片，其特征在于，所述气凝胶选自无机气凝胶、有机气凝胶或有机-无机杂化气凝胶。

15.根据权利要求14所述的隔热缓冲片，其特征在于，所述气凝胶为纤维增强的毡、纸或毯的形式。

16.根据权利要求14所述的隔热缓冲片，其特征在于，所述无机气凝胶基于硅、铝、钛、锆、铪、钇、钒或铈的氧化物、碳化物或氮化物。

17.根据权利要求16所述的隔热缓冲片，其特征在于，所述无机气凝胶为二氧化硅气凝胶。

18.根据权利要求14所述的隔热缓冲片，其特征在于，所述有机气凝胶基于聚酰胺、聚酰亚胺、聚(甲基)丙烯酸、聚(甲基)丙烯酸酯、聚丙烯酰胺、聚丙烯腈、聚苯乙烯、聚氨酯、聚丁二烯、聚糠醇、聚异氰酸酯、环氧树脂、聚硅氧烷、聚葡萄糖胺、聚醚、几丁聚糖或聚苯并咪唑。

19.热压模具，其用于制备根据权利要求1-18中任一项所述隔热缓冲片，其特征在于，所述模具具有相互配合的上下部分，以及与所述外包装的一个或两个端口相对应的压头，其中所述上下部分之一或者它们各自具有与所述隔热缓冲片的内层形状相对应的凹部。

Images