JP7472301B2 - 断熱パッド及びその製造方法、組電池及び装置 - Google Patents

断熱パッド及びその製造方法、組電池及び装置 Download PDF

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Description

本願は、２０２１年３月３日に提出された「断熱パッド及びその製造方法、組電池及び装置」という名称の中国特許出願２０２１１０２３６８９６．３の優先権を主張し、該出願の全ての内容は引用により本明細書に組み込まれる。
本願は、エネルギー貯蔵装置の技術分野に属し、具体的に断熱パッド及びその製造方法、組電池及び装置に関する。
二次電池はエネルギー密度が高く、サイクル寿命が長く、汚染がなく、かつメモリ効果がないなどの利点を有するため、様々な消費用電子製品及び例えば電動車両、エネルギー貯蔵システムなどの大型装置の分野に広く応用されている。例えば、環境保護の問題が日増しに重視されるにつれて、新エネルギー電気自動車が日増しに普及している。
電気自動車の航続距離の需要を満たすために、組電池は通常に複数の電池セルが直並列されて組み合わせることを採用する。組電池のうちの一つ又は複数の電池セルが熱暴走した時、組電池内の熱暴走の伝播を引き起こしやすく、潜在的な安全リスクをもたらす。組電池の安全性能は電気自動車と乗客の安全に直接影響を与えるため、如何に組電池の安全性能を効果的に改善するかは早急に解決すべき技術的問題となる。
背景技術に存在する技術的問題に鑑み、本願は、断熱パッド及びその製造方法、組電池及び装置を提供して、組電池の安全性能を効果的に改善することを目的とする。
本願の第１の態様は、組電池に用いられる断熱パッドであって、
シリコンゴム及びシリコンゴム中に分散されたエアロゲルを含み、
ここで、断熱パッドは、断熱パッドの片側表面が０．９ＭＰａの圧力で６００℃の高温面と５分間接触した後に圧力を解放し、さらに６００℃の高温面と２０ｍｉｎ接触した後、断熱パッドの前記片側表面と前記片側表面に対向する他方側表面との間の温度差が≧１５０℃であることを満たす、断熱パッドを提供する。
本願に係る断熱パッドはシリコンゴムとエアロゲルで複合して形成され、かつ高温面に加圧接触する表面と反対側の表面との間の温度差が≧１５０℃であることを満たす。これにより、断熱パッドを組電池に応用すると、電池セル間の熱伝導を効果的に遮断して組電池内に熱暴走の伝播を大幅に減少することを実現することができ、それにより組電池の安全性能を向上させる。
いくつかの実施例において、前記温度差は≧２００℃である。いくつかの実施例において、前記温度差は≧３００℃である。いくつかの実施例において、前記温度差は２００℃～４６５℃である。いくつかの実施例において、前記温度差は３００℃～４６５℃である。
本願の第１の態様のいずれかの実施形態において、断熱パッドは、１００℃での熱伝導率が≦０．１３Ｗ／（ｍ・Ｋ）であり、選択的に０．０２２Ｗ／（ｍ・Ｋ）～０．０９Ｗ／（ｍ・Ｋ）であり、さらに選択的に０．０２３Ｗ／（ｍ・Ｋ）～０．０５Ｗ／（ｍ・Ｋ）である。断熱パッドの熱伝導率が低いと、電池セル間の熱伝導に対する遮断効果を向上させることに有利であり、それにより組電池の安全性能を向上させる。断熱パッドの熱伝導率は適切な範囲内にあれば、組電池の安全性能を改善することができるだけでなく、組電池に長いサイクル寿命を持たせることができる。
本願の第１の態様のいずれかの実施形態において、断熱パッドの圧縮強度は１ＭＰａ～３０ＭＰａであり、選択的に３ＭＰａ～２５ＭＰａであり、さらに選択的に５ＭＰａ～２０ＭＰａである。断熱パッドの圧縮強度は適切な範囲内にあれば、電池セルの循環膨張力の作用で破裂又は降伏が発生しにくいことを確保することができ、それにより断熱及び循環膨張を緩衝する作用を長期に効果的に発揮することができる。
本願の第１の態様のいずれかの実施形態において、断熱パッドの圧縮弾性率は１ＭＰａ～４０ＭＰａであり、選択的に５ＭＰａ～４０ＭＰａであり、さらに選択的に１０ＭＰａ～３０ＭＰａであり、よりさらに選択的に１５ＭＰａ～２５ＭＰａである。断熱パッドは優れた圧縮弾性率を有し、電池セルの循環膨張の応力を緩衝することができ、それにより組電池の安全性能をさらに改善することができ、かつ組電池が高い循環容量保持率を有することに有利である。
本願の第１の態様のいずれかの実施形態において、断熱パッドの厚さは１ｍｍ～１０ｍｍであり、選択的に２ｍｍ～６ｍｍである。断熱パッドの厚さが適切な範囲内にあれば、電池は高い安全性能及び高い体積エネルギー密度又は重量エネルギー密度を取得することができる。
本願の第１の態様のいずれかの実施形態において、エアロゲルは球形又は略球形の粒子である。エアロゲルは球状又は略球状の形態を有すると、圧力を受けた時の応力集中の現象を減少させることができ、これにより粒子が破裂しにくいことかつ粒子内部の孔隙構造が破壊しにくいことを確保し、それにより断熱パッドが高い長期断熱性能を有することができる。
本願の第１の態様のいずれかの実施形態において、エアロゲルの粒子の粒径は０．１ｍｍ～５ｍｍであり、選択的に０．３ｍｍ～３ｍｍである。エアロゲルの粒子の粒径は適切な範囲内にあれば、エアロゲル粒子の分散均一性を向上させるだけでなく、断熱パッドが高いエアロゲルの体積割合を有することも確保するため、断熱パッドが高い断熱性能を得ることができる。
本願の第１の態様のいずれかの実施形態において、エアロゲルは粒子の粒径が１．８ｍｍ～２．２ｍｍであるエアロゲル、粒子の粒径が０．８ｍｍ～１．２ｍｍであるエアロゲル、及び粒子の粒径が０．４ｍｍ～０．６ｍｍであるエアロゲルを含む。粒子の粒径を適宜に組み合わせることにより、断熱パッドにおけるエアロゲルの体積割合をさらに向上させることができる。同時に、粒子の空隙の間に多くのシリコンゴムが出現して発生可能なヒートブリッジ現象を減少させることができ、それにより断熱パッドの断熱効果をさらに向上させる。
本願の第１の態様のいずれかの実施形態において、エアロゲルにおける粒子の粒径が１．８ｍｍ～２．２ｍｍであるエアロゲルと、粒子の粒径が０．８ｍｍ～１．２ｍｍであるエアロゲルと、粒子の粒径が０．４ｍｍ～０．６ｍｍであるエアロゲルとの体積比は（２５～４０）：（５～１０）：（１～３）である。粒子の粒径の組み合わせをさらに改善することにより、断熱パッドの断熱性能をさらに向上させることができる。
本願の第１の態様のいずれかの実施形態において、エアロゲルの孔径は１ｎｍ～５００ｎｍであり、選択的に１０ｎｍ～１００ｎｍであり、さらに選択的に３０ｎｍ～５０ｎｍである。エアロゲルはサイズが適切なナノスケールの多孔質構造を有し、断熱パッドの断熱性能をさらに向上させることができる。
本願の第１の態様のいずれかの実施形態において、エアロゲルは無機酸化物エアロゲル、炭素系エアロゲル、有機高分子エアロゲルから選択される一種又は複数種である。いくつかの実施例において、エアロゲルは無機酸化物エアロゲルから選択される。選択的に、エアロゲルは酸化ケイ素エアロゲル、酸化アルミニウムエアロゲル、酸化ジルコニウムエアロゲル、酸化イットリウムエアロゲルから選択される一種又は複数種である。
本願の第１の態様のいずれかの実施形態において、エアロゲル粒子の表面にポリマーが修飾された。ポリマーはポリエン酸類、ポリエン酸エステル類、ポリエーテル類、ポリアルコール類、ポリオレフィン類及びそれらの誘導体、それらの共重合体のうちから選択される一種又は複数種。いくつかの実施例において、ポリマーはポリアクリル酸、ポリメタクリル酸メチル、ポリメタクリル酸エチル、ポリエチレングリコール、ポリビニルアルコール、ポリスチレン、ポリブタジエン、ポリプロピレン及びそれらの誘導体、それらの共重合体から選択される一種又は複数種である。ポリマーで修飾されたエアロゲルを採用することにより、断熱パッドは断熱効果をよりよく発揮することができる。
本願の第１の態様のいずれかの実施形態において、シリコンゴムは縮合型シリコンゴム又は付加型シリコンゴムを採用し、選択的に二成分付加型シリコンゴムを採用する。二成分付加型シリコンゴムは加硫過程において収縮しにくく、かつ得られた断熱パッドの構造強度が高い。
本願の第１の態様のいずれかの実施形態において、シリコンゴムはシリコーンゴム、メチルビニルシリコンゴム、フェニルメチルビニルシリコンゴム、ニトリルシリコンゴム（ｎｉｔｒｉｌｅ ｓｉｌｉｃｏｎｅ ｒｕｂｂｅｒ）、シラザンゴム（ｓｉｌａｚａｎｅ ｒｕｂｂｅｒ）のうちの一種又は複数種を含む。いくつかの実施例において、シリコンゴムは二成分付加型シリコーンゴムを含む。
本願の第１の態様のいずれかの実施形態において、シリコンゴムは発泡シリコンゴムを含む。
本願の第２の態様は組電池を提供し、組電池は配列して設置された複数の電池セルを含み、少なくとも二つの隣接する電池セルの間に断熱パッドが設置され、少なくとも一つの断熱パッドは本願に係る断熱パッドである。本願の組電池は本願に係る断熱パッドを採用するため、少なくとも高い安全性能を得ることができる。
本願の第３の態様は本願に係る組電池を含む電力消費装置を提供する組電池。本願の電力消費装置は本願に係る組電池を採用するため、少なくとも高い安全性能を得ることができる。
本願の第４の態様は、断熱パッドの製造方法であって、エアロゲルを液状シリコンゴムに分散して膜状体に製造するステップと、膜状体を加硫成形して断熱パッドを得るステップと、を含み、ここで、前記断熱パッドは、断熱パッドの片側表面が０．９ＭＰａの圧力で６００℃の高温面と５分間接触した後に圧力を解放し、さらに６００℃の高温面と２０ｍｉｎ接触した後、断熱パッドの前記片側表面と前記片側表面に対向する他方側表面との間の温度差が≧１５０℃であることを満たす、断熱パッドの製造方法を提供する。
本願の第２の態様のいずれかの実施形態において、液状シリコンゴムがエアロゲルに対する質量比は１：（０．２～２）である。
本願の第２の態様のいずれかの実施形態において、液状シリコンゴムがエアロゲルに対する体積比は５０：５０～８：９２であり、選択的に３０：７０～１０：９０である。
本願の第２の態様のいずれかの実施形態において、液状シリコンゴムの粘度は０．１Ｐａ・ｓ～５０Ｐａ・ｓであり、選択的に０．３Ｐａ・ｓ～２５Ｐａ・ｓであり、さらに選択的に０．５Ｐａ・ｓ～１５Ｐａ・ｓである。
本願の実施例の技術案をより明確に説明するために、以下に本願の実施例に必要な図面を簡単に紹介する。明らかに、以下に記載の図面は本願のいくつかの実施例に過ぎない。当業者であれば、創造的労働をしない前提で、さらに図面に基づいて他の図面を取得することができる。説明すべきこととして、図面は実際の比率で描かれない。
本願の一つの実施例に係る車両の模式図である。 本願の一つの実施例に係る組電池の分解概略図である。 本願の一つの実施例に係る別の組電池の構造概略図であり、ここで、組電池の外装及び他の部品を省略する。 本願の一つの実施例に係る断熱パッドの構造概略図である。
本願の発明目的、技術案及び有益な技術的効果をより明確にするために、以下に実施例を参照して本願をさらに詳細に説明する。理解すべきこととして、本明細書に記載の実施例は本願を説明するためのものに過ぎず、本願を限定するものではない。
簡単のために、本明細書はいくつかの数値範囲のみを明確に開示した。しかしながら、任意の下限は任意の上限と組み合わせて明確に記載されない範囲を形成することができる。また、任意の下限は他の下限と組み合わせて明確に記載されない範囲を形成することができる。同様に、任意の上限は任意の他の上限と組み合わせて明確に記載されない範囲を形成することができる。また、明確に記載されていないが、範囲の端点間の各点又は単一の数値はいずれも当該範囲内に含まれている。したがって、各点又は単一の数値は自体の下限又は上限として任意の他の点又は単一の数値と組み合わせるか又は他の下限又は上限と組み合わせて明確に記載されていない範囲を形成することができる。
本明細書の説明において、説明すべきこととして、特に説明しない限り、「～」で示される数値範囲は二つの端値、及び二つの端値の間にある任意の数値を含む。例えば、「１～３０」は、１、３０、及び１と３０との間にある任意の数値（例えば４．５、５、７、１０、１３、１５、１６．３、２０、２３等）を含む。「いくつかの」の意味は一つ又は一つ以上である。「複数／複数種」の意味は二つ／二種以上（二つ／二種を含む）である。「以上」、「以下」は本数自体を含む。用語「上」、「下」、「内」、「外」等の指示された方位又は位置関係は、図面に基づいて示された方位又は位置関係であるが、説明を簡略化し又は容易にするためだけであり、その装置又は素子が特定の方位を有し、特定の方位で構造して操作しなければならないことを指示するか又は暗示するものではない。したがって、それが本明細書を限定するものと理解すべきではない。
本願の説明において、さらに説明すべきこととして、他に明確な規定及び限定がない限り、用語「取り付け」、「連結」、「接続」を広義に理解すべきである。例えば、固定接続であってもよく、取り外し可能に接続されてもよく、又は一体的に接続されてもよい。直接的に接続されてもよく、中間媒体を介して間接的に接続されてもよい。当業者であれば、具体的な状況に応じて上記用語の本願における具体的な意味を理解することができる。
上記した本願の発明の概要は、本願の各実施形態や各実施形態を説明するためのものではない。以下、本実施形態をより具体的に例示的に説明する。出願全体の複数箇所において、一連の実施例により教示を提供し、これらの実施例は様々な組み合わせ形式で使用することができる。各実施例において、代表的なグループのみを列挙し、網羅的に解釈すべきではない。
本願の実施例に記載の装置は電池を使用する任意の装置であってもよい。装置の例は携帯機器（例えば、携帯電話、ノートパソコン、携帯機器など）、電動車両（例えば純粋な電気自動車、ハイブリッド電気自動車、プラグインハイブリッド電気自動車、電動自転車、バッテリーカー、電動ゴルフカート、電動トラックなど）、電動工具（例えば電動ドリル、電動グラインダ、電動レンチ、電動ドライバ、電動ハンマ、インパクトドリル、コンクリート振動子、電気平削りなど）、電気列車、船舶及び衛星、エネルギー貯蔵システムなどであるが、これらに限定されない。
装置は、本願の実施例に係る組電池を含む。組電池は装置の電源として用いられることができ、装置に電気エネルギーを供給するために用いられ、装置のエネルギー貯蔵ユニットとしてあってもよい。
図１は一例としての装置の概略構成図である。当該装置は電動車両１であり、純粋な電気自動車、ハイブリッド自動車又は航続距離延長型自動車等であってもよい。電動車両１の内部には、組電池１０が設けられてもよい。組電池１０は、電動車両１の電源として用いられ、装置に動力を提供し、又は、例えばナビゲーション、空気調和装置、オーディオ等の他の動作電力消費需要を満たすために用いられる。組電池１０に含まれる電池セルの数量および組電池１０の取付位置は、実際の需要に応じて調整することができる。例として、組電池１０は電動車両１の底部に設置されてもよく、かつ車頭又は車尾に位置してもよい。電動車両１にコントローラ２０及びモータ３０をさらに設置することができ、コントローラ２０は、組電池１０がモータ３０に電力を供給するように制御する。
組電池１０は、高電圧及び高容量の需要を満たすように、複数の電池セルを含む。複数の電池セルの間は、直列、並列、または直列と並列とが混在して接続されていてもよい（直並列ともいう）。組電池１０は、電池パック又は電池モジュールであってもよい。
図２は、一例としての組電池１０の分解模式図である。組電池１０は、電池パックである。図２に示すように、電池パックは直列、並列又は直列された複数の電池セル６０を含むことができる。電池パックは、筐体（または、カバー体ともいう）をさらに有することができる。筐体は、第１の筐体５１及び第２の筐体５２を含むことができ、第１の筐体５１と第２の筐体５２は互いに嵌合して密閉チャンバを有する筐体を形成することができる。複数の電池セル６０は、筐体内に収容される。組電池に含まれる電池セル６０の数量は、実際の需要に応じて調節することができる。
図３は本願に係る別の組電池１０の構造概略図である。組電池１０は、電池モジュール４０である。図３に示すように、電池モジュール４０は直列、並列又は直並列されかつ並設された複数の電池セル６０を備える。電池モジュール４０に含まれる電池セル６０の数量は、実際の需要に応じて調節することができる。本願において、電池セル６０はリチウムイオン二次電池、リチウムイオン一次電池、リチウム硫黄電池、ナトリウムリチウムイオン電池、ナトリウムイオン電池、マグネシウムイオン電池などから選択することができるが、本願はこれを限定しない。電池セル６０は円柱体、扁平体、直方体又は他の形状等を呈することができるが、本願はこれも限定しない。
電池モジュール４０において、少なくとも二つの隣接する電池セル６０の間に本願のいずれかの実施例に係る断熱パッド７０が設置されている。断熱パッド７０は、熱を遮断する役割を果たす。いくつかの実施例において、複数の電池セル６０は電池モジュール４０の長手方向に沿って配列して設置され、かつ隣接する二つの電池セル６０の間は最大側面が対向している。ここで、最大側面とは、電池セルの外表面における面積が最も大きい側面を意味する。隣接する二組の電池セル６０の間には、断熱パッド７０が設けられている。断熱パッド７０は、電池セル６０と面接触していてもよいし、接触していなくてもよい。各組の電池セル６０に含まれる電池セル６０の数量は１個又は複数であってもよく、例えば１～５個、又は２～４個等であり、さらに例えば１個、２個、又は３個等である。
電池モジュール４０は複数の電池セル６０を固定するために用いられる固定組立体（図示せず）をさらに備えることができる。例として、固定組立体は、収容空間及び収容空間に連通する開口を有するケースと、蓋体とを備えることができる。電池セル６０を収容空間内に配置し、かつ開口を密封するように蓋体をケースにカバーする。当然のことながら、固定組立体は本分野で既知の他の電池セル６０を固定できる構造を採用することもできる。
次に、本願の実施例に係る断熱パッド７０について詳細に説明する。
図４は、一例としての断熱パッド７０の模式図である。図４に示すように、本願の実施例に係る断熱パッド７０はシリコンゴム７１と、シリコンゴム７１内に分散されたエアロゲル７２とを含む。ここで、断熱パッド７０は、断熱パッド７０の片側表面が０．９ＭＰａの圧力で６００℃の高温面と５分間接触した後に圧力を解放し、さらに６００℃の高温面と２０分間接触した後、断熱パッド７０の片側表面およびその片側表面に対向する他方側表面との間の温度差が≧１５０℃であることを満たす。
高温面は熱伝導板を採用することができる。熱伝導板は、既知の０．９ＭＰａの圧力及び６００℃の温度に耐えることができ、かつ良好な熱伝導性を有する板から選択することができる。例えば、熱伝導板は合金鋼板を採用することができる。熱伝導板の形状は断熱パッド７０の形状と同じであり、かつそれらの縁部が整列する。熱伝導板の厚さは１０ｍｍ～３０ｍｍであってもよく、例えば２６ｍｍである。
断熱パッド７０は厚さ方向に対向する二つの表面を有し、一つの表面が一枚の熱伝導板に面接触し、他の表面が他の熱伝導板に面接触する。上記温度差は当該二つの表面の間の温度差である。
例として、断熱パッド７０は二枚の熱伝導板の間に挟持されて積層体を形成し、積層体に０．９ＭＰａの圧力を印加し、かつ断熱パッド７０の片側の熱伝導板を６００℃に加熱して５分間保持した後に圧力を解放し、さらに断熱パッド７０を６００℃の熱伝導板と２０分間接触させた後、断熱パッド７０における６００℃の熱伝導板と接触する表面と前記表面の反対側の表面との間の温度差が≧１５０℃である。
より具体的な例として、断熱パッド７０自体の厚さ方向での片側表面を合金鋼板の表面と面接触しかつ縁部を整列し、断熱パッド７０自体の厚さ方向での他方側表面を他の合金鋼板の表面と面接触しかつ縁部を整列し、断熱パッド７０が二枚の合金鋼板の間に挟持された積層体を形成する。当該積層体に積層方向（即ち断熱パッド７０の厚さ方向）に沿って０．９ＭＰａの圧力を印加する。次に、断熱パッド７０の片側の合金鋼板を６００℃に加熱して５分間保温保圧した後に圧力を解放する。断熱パッド７０が６００℃の合金鋼板と２０分間接触した後、断熱パッド７０の６００℃の合金鋼板と接触する片側表面の温度（即ち、断熱パッド７０の高温面温度）Ｔ１、及び片側表面と対向する他方側表面の温度（即ち、断熱パッド７０の冷面温度）Ｔ２を測定し、ここではＴ１－Ｔ２≧１５０℃を満たす。
断熱パッド７０の形状は特に限定されず、電池セル６０の形状及び構造に応じて選択することができる。例として、断熱パッド７０は円形、長方形又は他の多角形のシート状体であってもよい。
本願に係る断熱パッド７０はシリコンゴム７１とエアロゲル７２で複合して形成される。エアロゲル７２は、ナノポーラス構造且つ熱伝導率が低いという優れた性能を有する。シリコンゴム７１は、優れた耐熱性を有するため高温で分解しにくいことを確保するだけでなく、その自体の分子構造の特徴により断熱パッド７０が優れた圧縮力学的性質を有する。発明者は、断熱パッド７０の上記温度差が断熱パッド７０の熱伝導率、厚さ、圧縮力学的性質等の総合表現であり、断熱パッド７０が組電池１０において熱暴走電池セル６０の熱伝導を遮断する性能指標とすることができることを発見した。断熱パッド７０は上記温度差が適切な範囲内にあることを満たす場合、断熱パッド７０を組電池１０に応用すると、熱暴走が発生した電池セル６０から隣接する電池セル６０への熱伝導をより効果的に遮断し、組電池１０内の熱暴走を大幅に遅延することができ、それにより組電池１０の安全性能を向上させる。
いくつかの実施例において、前記温度差は≧２００℃、≧３００℃、≧３５０℃、又は≧４００℃である。選択的に、前記温度差は１５０℃～５００℃、２００℃～４８０℃、２００℃～４６５℃、２７０℃～４７０℃、３００℃～４６５℃、３５０℃～４６５℃、３１０℃～４５０℃、又は３２０℃～４００℃である。断熱パッド７０の前記温度差は適切な範囲内にあれば、断熱パッド７０が低い熱伝導率を有するだけでなく、電池セル６０の循環膨張応力に耐えることができ、それにより断熱作用をよりよく発揮することができ、組電池１０が高い安全性能を取得できる。
いくつかの実施例において、断熱パッド７０の１００℃での熱伝導率は≦０．１３Ｗ／（ｍ・Ｋ）である。断熱パッド７０の熱伝導率が小さいほど、断熱性能が高く、それにより電池の安全性能をさらに改善することができる。いくつかの実施例において、断熱パッド７０の１００℃での熱伝導率は０．０２２Ｗ／（ｍ・Ｋ）～０．０９Ｗ／（ｍ・Ｋ）であり、選択的に０．０２２Ｗ／（ｍ・Ｋ）～０．０８５Ｗ／（ｍ・Ｋ）、０．０２５Ｗ／（ｍ・Ｋ）～０．０６５Ｗ／（ｍ・Ｋ）、０．０２３Ｗ／（ｍ・Ｋ）～０．０５Ｗ／（ｍ・Ｋ）、０．０３Ｗ／（ｍ・Ｋ）～０．０６Ｗ／（ｍ・Ｋ）、又は０．０３Ｗ／（ｍ・Ｋ）～０．０５Ｗ／（ｍ・Ｋ）などである。断熱パッド７０の熱伝導率が適切な範囲内にあれば、それが含有するシリコンゴム７１及びエアロゲル７２の割合がより適切であり、高い断熱性能を有すると同時に、高い圧縮弾性率及び圧縮強度を有することができ、それにより組電池１０は高い安全性能及び長いサイクル寿命を有することができる。
いくつかの実施例において、断熱パッド７０の圧縮強度は１ＭＰａ～４５ＭＰａであり、選択的に１ＭＰａ～３０ＭＰａ、２ＭＰａ～２６ＭＰａ、３ＭＰａ～２５ＭＰａ、４ＭＰａ～２２ＭＰａ、又は５ＭＰａ～２０ＭＰａである。組電池１０の使用過程において、電池セル６０は大きな循環膨張力を発生する。断熱パッド７０の圧縮強度は適切な範囲内にあれば、それが電池セル６０の循環膨張力の作用で破裂又は降伏が発生しにくいことを確保することができ、それにより断熱及び緩衝循環膨張の作用を長期に効果的に発揮することができる。
いくつかの実施例において、断熱パッド７０の圧縮弾性率は１ＭＰａ～４０ＭＰａ、５ＭＰａ～４０ＭＰａ、３ＭＰａ～３０ＭＰａ、１０ＭＰａ～３０ＭＰａ、４ＭＰａ～２８ＭＰａ、５ＭＰａ～２５ＭＰａ、６ＭＰａ～２０ＭＰａ、１０ＭＰａ～２５ＭＰａ、１０ＭＰａ～２０ＭＰａ、又は１５ＭＰａ～２５ＭＰａ等である。断熱パッド７０の圧縮弾性率は適切な範囲内にあれば、良好な断熱効果を発揮すると同時に、電池セル６０の膨張需要を満たし、特に電池セル６０の循環膨張を効果的に緩衝することができるため、コア内部の応力を制御することができ、それによりコアが押圧されることによる電池セル６０内の短絡又は液漏れの問題を低減させることができ、さらに電池セル６０内の過大な内圧が防爆弁を破るリスクも低減させることができるため、組電池１０の安全性能をさらに改善することができる。
また、断熱パッド７０は電池セル６０の循環膨張応力を低下させ、さらにコア内部の電解液の十分な浸潤に有利であり、コア内に良好なイオン伝導界面を保持させ、それにより組電池１０が高い循環容量保持率を有することにも有利である。
いくつかの実施例において、断熱パッド７０の厚さは１ｍｍ～１０ｍｍであり、選択的に１ｍｍ～８ｍｍ、１．５ｍｍ～５ｍｍ、２ｍｍ～６ｍｍ、又は２ｍｍ～４ｍｍ等である。断熱パッド７０の厚さは適切な範囲内にあれば、熱を効果的に遮断し且つ膨張応力を緩衝することができると同時に、組電池１０がより小さい体積又は重量を有することに有利であり、それにより電池がより高い安全性能及びより高い体積エネルギー密度又は重量エネルギー密度を得ることができる。
いくつかの実施例において、エアロゲル７２は球状又は略球状の粒子である。選択的に、エアロゲルの球形度≧０．８である。真球度は、粒子における複数（例えば５個）の異なる配向径の平均値（最大径を含む）が最大径に対する比である。粒子の直径は本分野の既知の方法、例えばノギスを用いて測定することができる。球形度が１に近いほど、粒子形態が球形に近似する。エアロゲル７２は球形又は略球形の形態を有し、圧力（例えば断熱パッド７０の製造におけるプレス成形の圧力、又は使用中に受けた電池セル６０の循環膨張力）を受ける時に応力分布が均一になり、応力集中現象を減少させることができ、これにより粒子が破裂にくくかつ粒子内部の孔隙構造が破壊しにくいことを確保し、それにより断熱パッド７０が高い長期断熱性能を有することができる。また、球状又は略球状の形態のエアロゲル７２粒子自体は良好な流動性を有し、シリコンゴム７１に均一に分散されることに有利であり、かつシリコンゴム７１と大きな接触面積を有して粉落ちの発生を回避するため、断熱パッド７０全体は良好な力学的性能の一致性及び高い断熱効果を有することができる。
いくつかの実施例において、エアロゲル７２の粒子の粒径は０．１ｍｍ～５ｍｍであり、選択的に０．２ｍｍ～４ｍｍ、０．３ｍｍ～３ｍｍ、又は０．５ｍｍ～２ｍｍ等である。エアロゲル７２の粒子の粒径は適切な範囲内にあれば、エアロゲル７２の粒子の分散均一性がよくなるだけでなく、断熱パッド７０が高いエアロゲル７２の体積割合を有することを確保するため、断熱パッド７０が高い断熱性能を得ることができる。また、エアロゲル７２の粒子の粒径が適切な範囲内にあれば、さらに断熱パッド７０の製造成形に有利であり、断熱パッド７０が高いエアロゲル７２の体積割合での接着性を有することを確保し、それにより粒子に粉落ちや脱落が発生しにくい。
いくつかの実施例において、エアロゲル７２は粒子の粒径が１．８ｍｍ～２．２ｍｍであるエアロゲル、粒子の粒径が０．８ｍｍ～１．２ｍｍであるエアロゲル、及び粒子の粒径が０．４ｍｍ～０．６ｍｍのエアロゲルを含む。粒子の粒径を適宜に組み合わせることにより、断熱パッド７０におけるエアロゲル７２の体積割合をさらに向上させることができ、同時に粒子の空隙の間に多くのシリコンゴム７１が出現して発生可能なヒートブリッジ現象を減少させることができ、それにより断熱パッド７０の断熱効果をさらに向上させる。
いくつかの実施例において、エアロゲル中の粒子の粒径が１．８ｍｍ～２．２ｍｍのエアロゲル、粒子の粒径が０．８ｍｍ～１．２ｍｍのエアロゲル、粒子の粒径が０．４ｍｍ～０．６ｍｍのエアロゲルの体積比は（２５～４０）：（５～１０）：（１～３）であり、選択的に、（２８～３７）：（６～１０）：（１．５～３）、又は（３０～３５）：（７～９）：（１．５～２．５）である。例えば、当該体積比は３２：８：２である。粒子の粒径の組み合わせをさらに最適化することにより、断熱パッド７０の断熱性能をさらに向上させることができる。
いくつかの実施例において、エアロゲル７２の孔径は１ｎｍ～５００ｎｍであり、選択的に１０ｎｍ～１００ｎｍ、１０ｎｍ～７０ｎｍ、１５ｎｍ～５０ｎｍ、又は３０ｎｍ～５０ｎｍである。エアロゲル７２はサイズが適切なナノスケールの多孔質構造を有し、空気分子を「ロック」することで熱対流を減少させることができ、それにより断熱パッド７０の熱伝導率をさらに低下させることができるため、断熱性能をさらに向上させる。また、エアロゲル７２の孔径は適切な範囲内にあれば、断熱パッド７０の製造過程において液状シリコンゴムの浸透を構造的に防止することができ、粒子の孔隙構造が破壊されることを回避し、それにより断熱パッド７０が高い断熱性能を得ることに有利である。
いくつかの実施例において、エアロゲル７２は無機酸化物エアロゲル、炭素系エアロゲル、有機高分子エアロゲルのうちから選択される一種又は複数種である。いくつかの実施例において、エアロゲル７２は無機酸化物エアロゲルから選択される。例として、無機酸化物エアロゲルは酸化ケイ素エアロゲル、酸化アルミニウムエアロゲル、酸化ジルコニウムエアロゲル、酸化イットリウムエアロゲルのうちから選択される一種又は複数種である。選択的に、エアロゲル７２は酸化ケイ素エアロゲルであり、又はそれを含んでもよい。炭素系エアロゲルの例としては、グラフェンエアロゲル、カーボンナノチューブエアロゲルのうちの一種又は複数種を含む。有機高分子エアロゲルのれいとしては、フェノール樹脂エアロゲルを含む。適切なエアロゲル７２は低い熱伝導率を有し、断熱パッド７０に高い断熱性能を有させることができる。
いくつかの実施例において、エアロゲル７２の表面にポリマーが修飾された。ここで、修飾とは、エアロゲル７２粒子表面にポリマーが被覆されていてもよい。ポリマーはポリエン酸類、ポリエン酸エステル類、ポリエーテル類、ポリアルコール類、ポリオレフィン類及びそれらの誘導体、それらの共重合体のうちから選択される一種又は複数種である。選択的に、ポリマーはポリエン酸類、ポリエン酸エステル類から選択される一種又は複数種である。具体的な例として、ポリマーはポリアクリル酸、ポリメタクリル酸メチル、ポリメタアクリル酸エチル、ポリエチレングリコール、ポリビニルアルコール、ポリスチレン、ポリブタジエン、ポリプロピレン及びそれらの誘導体、それらの共重合体から選択される一種又は複数種である。いくつかの実施例において、ポリマーはポリアクリル酸、ポリメタクリル酸メチル、ポリメタアクリル酸エチルから選択される一種又は複数種である。
ポリマーを採用してエアロゲル７２を表面修飾すると、エアロゲル７２粒子が高い強度を有して圧力を受ける過程において破裂しにくいだけでなく、エアロゲル７２と液状シリコンゴムとの複合過程において粒子の孔隙構造が破壊されないように保護することができる。同時に、エアロゲル７２粒子とシリコンゴム７１との接着性を向上させることもできる。したがって、ポリマーで修飾されたエアロゲル７２を採用することにより、断熱パッド７０は断熱効果をよりよく発揮することができる。
本願において、断熱パッド７０の断熱及び緩衝作用を明らかに損なわない状況で、実際の応用需要に応じてシリコンゴム７１を選択することができる。いくつかの実施例において、シリコンゴム７１は縮合型シリコンゴム又は付加型シリコンゴムを採用することができる。縮合型シリコンゴムは、一成分縮合型シリコンゴム又は二成分縮合型シリコンゴムであってもよい。付加型シリコンゴムは一成分付加型シリコンゴム又は二成分付加型シリコンゴムであってもよい。いくつかの実施例において、シリコンゴム７１は二成分付加型シリコンゴムを採用する。二成分シリコンゴムは断熱パッド７０の製造過程における制御可能性が高く、操作に有利である。二成分付加型シリコンゴムは、加硫過程において収縮が発生しにくく、かつ得られた断熱パッド７０の構造強度が高い。
いくつかの実施例において、シリコンゴム７１はシリコーンゴム、メチルビニルシリコンゴム、フェニルメチルビニルシリコンゴム、ニトリルシリコンゴム、シラザンゴムのうちの一種又は複数種を採用することができる。選択的に、シリコンゴム７１は二成分付加型シリコーンゴムを採用する。シリコーンゴムは、低熱伝導性、高強度、及び良好な密着性を有するという利点がある。二成分付加型シリコーンゴムは、加硫過程において収縮率が低いという利点も有する。
いくつかの実施例において、シリコンゴム７１は発泡シリコンゴムを含む。例えば、上記シリコンゴム７１に発泡剤を添加することができる。発泡シリコンゴムを採用することにより、断熱パッド７０のシリコンゴム７１のベースに閉鎖孔隙を形成することができ、それにより断熱パッド７０の熱伝導率をさらに低下させることができるため、断熱性能をさらに向上させる。例として、二成分シリコンゴム中の一つの成分に１～８重量％の加硫剤及び０超え５重量％以下の発泡剤を含む。加硫剤及び発泡剤は、当該分野で公知の種類を採用できる。加硫剤及び発泡剤の割合を適宜に制御することにより、断熱パッド７０の製造過程において、発泡速度を加硫速度と一致させることができ、適切な孔径の閉鎖孔隙を形成すると同時に、得られた断熱パッド７０が高い構造強度を有させる。
本願において、断熱パッドの圧縮弾性率は本分野の公知の意味であり、本分野の既知の装置及び方法を用いて測定することができる。例えば、電子万能テスト機（例えばＣＭＴ４２０４型）。テストはＧＢ／Ｔ７７５７－２００９を参照することができる。例示的なテスト方法としては、長さ＊幅＝８０ｍｍ＊８０ｍｍの断熱パッド試料を切り取り、ＣＭＴ４２０４型電子万能テスト機を使用し、２５℃の温度で、２ｍｍ／ｍｉｎの圧縮速度で断熱パッドの厚さ方向に沿って断熱パッドを圧縮し、歪みが５０％になるまで停止し、応力－歪み曲線図を取得した。線形区間の応力を歪みで割って計算して断熱パッドの圧縮弾性率を取得する。テスト結果をより正確にするために、断熱パッドの圧縮弾性率として複数（例えば１０個）の試料のテスト結果の平均値を求めることができる。
本願において、断熱パッドの圧縮強度は本分野の公知の意味であり、本分野の既知の装置及び方法を用いて測定することができる。例えば、電子万能テスト機（例えばＣＭＴ４２０４型）。テストはＧＢ／Ｔ７７５７－２００９を参照することができる。例として、圧縮弾性率のテスト方法を参照して断熱パッドを圧縮し、断熱パッドが破裂するか又は降伏する時に受けられた最大圧縮応力を取得することができ、断熱パッドの圧縮強度とする。
本願において、断熱パッドの熱伝導率は本分野の公知の意味であり、本分野の既知の装置及び方法を用いて測定することができる。例えば、二重平板熱伝導率測定器（例えばＷＮＫ－２００Ｄ型）。テストはＧＢ／Ｔ１０２９４－２００８を参照することができる。例示的なテスト方法としては、直径が１００ｍｍの断熱パッド試料を切り取り、ＷＮＫ－２００Ｄ型二重平板熱伝導率測定器を使用し、１００℃のテスト温度で断熱パッドの熱伝導率をテストする。
本願において、断熱パッドの厚さは本分野の公知の意味であり、本分野の既知の装置及び方法を用いて測定することができる。例えば、厚さゲージを利用することができる。
本願において、エアロゲルの粒子の粒径は本分野の公知の意味であり、本分野の既知の装置及び方法を用いて測定することができる。例示的なテスト方法としては、メッシュで粒子を篩い分け、その後にノギスで粒子の粒径を測定する。テスト結果をより正確にするために、エアロゲルの粒子の粒径として複数（例えば２０個）の粒子のテスト結果の平均値を求めることができる。断熱パッド中のエアロゲルの粒子の粒径は走査型電子顕微鏡でＳＥＭ図を撮影して測定することができる。テストはＪＹ／Ｔ０１０－１９９６を参照することができる。例示的なテスト方法として、走査型電子顕微鏡でテスト試料のＳＥＭ画を撮影し、ＳＥＭ画に基づいてエアロゲルの粒子の粒径を算出した。
本願において、エアロゲルの孔径は本分野の公知の意味であり、本分野の既知の装置及び方法を用いて測定することができる。例えば、孔隙率分析装置（例えばＡＳＡＰ２０２０）を利用することができる。
本願は、エアロゲルを液状シリコンゴムに分散して膜状体を製造するステップと、膜状体を加硫成形して断熱パッドを得るステップと、を含む、断熱パッドの製造方法をさらに提供する。
物理的混合法を採用してエアロゲルを液状シリコンゴムに分散し、エアロゲルと液状シリコンゴムを十分に粘着させて膜状体に製造することができる。例として、機械的混合の方式を利用してエアロゲルと液状シリコンゴムを混合することができる。機械的混合の方式は撹拌混合であってもよい。その後に混合物を金型に添加してプレス成形する。
別の例として、エアロゲルを単層又は多層で金型に広げ、液状シリコンゴムをエアロゲル粒子の隙間にさらに注入することができる。注入過程は多位置の注射方式を採用することができる。このようにして液状シリコンゴムがエアロゲル粒子の各箇所の隙間に均一に注入することに有利であり、それにより粒子を効果的に接着することができ、全体の構造強度を著しく向上させる同時に、断熱パッドが良好な圧縮弾性率有する。シリコンゴムを注入した後にプレス成型する。プレス成形はダイカスト成形プロセスを採用することができる。プレス、特に熱間プレスにより、構造全体がより平坦になり、かつシリコンゴムが粒子間の隙間にさらに浸透し、接着及び強度の支持効果を達成することができる。例として、液状シリコンゴムが注射方式で注入されることができる。
いくつかの実施例において、液状シリコンゴムがエアロゲルに対する質量比は１：（０．２～２）であり、選択的に１：（１～２）、又は１：（１．５～２）である。
いくつかの実施例において、液状シリコンゴムがエアロゲルに対する体積比は５０：５０～８：９２であり、選択的に３０：７０～１０：９０、４０：６０～１０：９０、４０：６０～２０：８０、又は３０：７０～２０：８０である。
液状シリコンゴムがエアロゲルに対する比率が適切な範囲内にあれば、得られた断熱パッドは高い断熱性能だけでなく、同時に高い圧縮弾性率及び圧縮強度も有する。
いくつかの実施例において、液状シリコンゴムの粘度は０．１Ｐａ・ｓ～５０Ｐａ・ｓであり、選択的に０．３Ｐａ・ｓ～２５Ｐａ・ｓ、０．５Ｐａ・ｓ～１５Ｐａ・ｓ、０．５Ｐａ・ｓ～１０Ｐａ・ｓ、１Ｐａ・ｓ～２０Ｐａ・ｓ、又は１Ｐａ・ｓ～１０Ｐａ・ｓ等である。液状シリコンゴムの粘度が適切な範囲内にあれば、エアロゲルと液状シリコンゴムとの均一的混合に有利であり、エアロゲルの接着性を向上させる同時に断熱パッドが高い圧縮強度及び圧縮弾性率を有することができる。
任意の実施例において、プレス成形の温度は０℃～１５０℃、２０℃～１００℃、５０℃～１００℃、６０℃～８０℃、又は７０℃～７５℃であってもよい。プレス成形の圧力は０．０５ＭＰａ～２ＭＰａ、０．０８ＭＰａ～１ＭＰａ、０．１ＭＰａ～０．５ＭＰａ、又は０．１ＭＰａ～０．３ＭＰａであってもよい。
液状シリコンゴムの種類及びその加硫メカニズムにより、膜状体が加硫成形される温度及び時間を決定することができる。いくつかの実施例において、膜状体の加硫成形の温度は２０℃～１５０℃、１００℃～１５０℃、２５℃～１２０℃、５０℃～１００℃、又は８０℃～１００℃等であってもよい。硫化時間は２０ｍｉｎ～３００ｍｉｎ、３０ｍｉｎ～２００ｍｉｎ、５０ｍｉｎ～１５０ｍｉｎ、８０ｍｉｎ～２４０ｍｉｎ、８０ｍｉｎ～１５０ｍｉｎ、８０ｍｉｎ～１２０ｍｉｎ、又は１００ｍｉｎ～２００ｍｉｎ等であってもよい。
製造方法において、エアロゲル及びシリコンゴムは上記説明したような種類を採用することができ、ここでは説明を省略する。また、エアロゲル及び液状シリコンゴムはいずれも市販から得られる。
いくつかの実施例において、エアロゲルは以下の方法で製造されることができる。
ケイ素源、水、アルコール及び酸を混合して混合溶液を得る。いくつかの実施例において、混合溶液中のケイ素源、水、アルコール及び酸の質量比は１：（３～５）：（４～７）：（１．５×１０－３～２×１０－３）であってもよく、例えば、１：４：６：２×１０－３である。例として、ケイ素源は、オルトケイ酸メチル、オルトケイ酸エチル、オルトケイ酸ブチルから選択されることができる。アルコールはエタノール、プロパノール、ブタノールから選択することができる。酸は酢酸、塩酸又は硫酸から選択することができる。
混合溶液を加水分解反応させ、シリカゾルを形成する。いくつかの実施例において、加水分解反応の温度は２０℃～３０℃であってもよく、又は２５℃～３０℃であってもよい。加水分解反応の時間は５ｈ～１５ｈ、又は８ｈ～１２ｈであってもよい。
シリカゾルをアンモニア水と混合し、混合系のｐＨを７～８．５、又は７．５～８に調整する。いくつかの実施例において、アンモニア水の体積はシリカゾルの体積の２～３倍であってもよく、例えば２．５倍である。アンモニア水の濃度は０．３ｍｏｌ／Ｌ～０．５ｍｏｌ／Ｌであってもよい。
混合系を油相に注入し、油相においてゾルが迅速にゲル化し、球形又は略球形のシリカゲルを形成して油相の表面に懸濁する。いくつかの実施例において、油相は植物油、鉱物油、合成油のうちから選択される一種又は複数種であることができる。例として、油相は大豆油、落花生油、パラフィン油、グリセリンのうちから選択される一種又は複数種であることができる。当該方法を採用して製造されたエアロゲル自体は、多くの親水性官能基が内部に向かい、シリコンゴムの成分がエアロゲルの孔隙を浸透して破壊する可能性を低下させ、それにより孔隙構造の完全性を保護することができ、エアロゲルが低い熱伝導率を有させる。同時に、得られたエアロゲルは自体の形態をさらに保持し、構造の破裂による応力集中を減少させ、断熱パッド全体の構造強度を確保することができる。
ゲルをエタノールでエージングする。いくつかの実施例において、エージングの時間は２～４日であってもよく、例えば３日である。
エージングした後のゲルに超臨界乾燥を行い、シリカエアロゲルを得る。超臨界乾燥を採用すると、液体の蒸発による孔隙への破壊を減少させ、エアロゲルの孔隙構造の完全性を保護し、熱伝導率を低下させることができる。いくつかの実施例において、超臨界乾燥は二酸化炭素の超臨界乾燥を採用することができる。超臨界乾燥の圧力は１０ＭＰａ～２０ＭＰａ、又は１２ＭＰａ～１６ＭＰａ等であってもよい。超臨界乾燥の温度は５０℃～８０℃であってもよく、又は６０℃～７０℃であってもよい。超臨界乾燥の時間は１００ｍｉｎ～５００ｍｉｎ、１５０ｍｉｎ～６００ｍｉｎ、又は３００ｍｉｎ～５００ｍｉｎである。適切な超臨界乾燥条件は、エアロゲル細孔構造の完全性をさらに保護することができる。
エアロゲルの製造実施例において、反応物の濃度及び配合比率、加水分解反応の温度、加水分解反応の時間、エージングの時間、超臨界乾燥の時間等を調整することにより、得られたハイドロゲルはより優れた孔径構造を得ることができる。例えば、エアロゲルの孔径は１０ｎｍ～１００ｎｍであり、特に１５ｎｍ～５０ｎｍであり、さらに３０ｎｍ～５０ｎｍである。
いくつかの実施例において、さらにエアロゲルにポリマー修飾を行うステップを選択的に含む。例として、エアロゲルをシランカップリング剤溶液と混合し、混合系にポリマーのモノマーを添加して開始剤の存在下でモノマーの重合反応を開始させ、濾過、洗浄、乾燥を経て、ポリマーで表面被覆されたエアロゲルを得る。
エアロゲルとシランカップリング剤溶液の混合ステップにおいて、シランカップリング剤溶液はシランカップリング剤、水及びアルコールの混合溶液であってもよい。シランカップリング剤は、メタクリロイルオキシプロピルトリメトキシシラン（ＭＰＳ）、３－（メタクリロイルオキシ）プロピルトリメトキシシラン（ＫＨ－５７０）から選択することができる。アルコールはエタノール、プロパノール、ブタノールから選択することができる。シランカップリング剤溶液におけるシランカップリング剤、水及びアルコールの質量比は１：３～５：７～９であり、例えば１：４：８である。エアロゲルとシランカップリング剤溶液の比率は１０ｇ／Ｌ～４０ｇ／Ｌである。
エアロゲルとシランカップリング剤溶液の混合は撹拌混合を採用することができ、例えば機械撹拌、磁気撹拌、超音波撹拌などである。撹拌の時間は１０ｈ～２４ｈであってもよい。
混合系にポリマーのモノマーを添加する時、モノマーの添加量はエアロゲルの質量の１～５倍であってもよく、又は３～４．５倍であってもよい。
モノマーが重合反応する時、開始剤の種類は特に限定されず、本分野の通常の選択であってもよい。重合条件及び開始剤の使用量は特に限定されず、モノマー及び開始剤の具体的な種類に応じて選択することができる。一つの具体的な実施例によれば、モノマーはメタクリル酸メチルＭＭＡであり、開始剤は過硫酸カリウムＫＰＳであり、１００重量部のモノマーに対して、開始剤の使用量は０．１～０．５重量部であってもよい。重合は、保護性雰囲気下で行うことができる。保護性雰囲気としては、窒素ガス雰囲気又は不活性ガス雰囲気であってもよい。重合温度は６０℃～８０℃である。重合は常圧（大気圧）で行う。重合時間は４ｈ～８ｈである。
洗浄は本分野で既知の方法を採用することができる。例えば脱イオン水で洗浄する。乾燥の温度は６０℃～１００℃であってもよく、例えば７０℃～８０℃である。
本願において、異なる粒径範囲を有するエアロゲルの組み合わせに、異なる粒径範囲を有するエアロゲルの割合の例示的なテスト方法は以下のとおりである。電子秤を利用して各粒径区間のエアロゲルの重量ｍ１、ｍ２、……ｍｎを測定し、ここで、ｎは３以上の整数である。（ｍ１／ρ１）：（ｍ２／ρ２）：…：（ｍｎ／ρｎ）に基づいて異なる粒径区間を有するエアロゲルの割合を計算し、ここで、ρ１、ρ２、……、ρｎは各粒径区間のエアロゲルの密度を表し、エアロゲル粒子の重量／体積に基づいて計算して得ることができる。ここで、球体の体積計算式に基づいてエアロゲル粒子の体積を計算することができる。計算結果をより正確にするために、各粒径区間に複数（例えば３２個）の粒子に対してそれぞれ密度を計算し、当該粒径区間のエアロゲルの密度として平均値を求めることができる。
本願において、液状シリコンゴムがエアロゲルに対する質量比は本分野の公知の意味であり、本分野の既知の装置及び方法を用いて測定することができる。例えば、電子秤を用いてそれぞれシリコンゴム及びエアロゲルの質量を測定し、次に質量比を計算する。
本願において、液状シリコンゴムがエアロゲルに対する体積比は本分野の公知の意味であり、本分野の既知の装置及び方法を用いて測定することができる。例えば、計量カップを用いて液状シリコンゴムの体積を測定することができる。上記方法に応じてエアロゲルの体積を測定し、次に体積比を計算する。
本願において、液状シリコンゴムの粘度は本分野の公知の意味であり、本分野の既知の装置及び方法を用いて測定することができる。例えば、粘度測定器を利用することができる。また、例えば、ＪＪＡＶＤ型粘度平均分子量測定装置。
実施例
下記実施例は本願に開示された内容をより具体的に説明し、これらの実施例は例示的に説明するためのものに過ぎない。本願に開示された内容の範囲内で様々な修正及び変更を行うことは当業者にとって明らかである。特に断らない限り、以下の実施例に報告された全ての部、百分率、及び比率はいずれも重量基準である。実施例に使用された全ての試薬はいずれも市販されるか又は従来の方法に従って合成して取得され、かつさらに処理する必要がなく直接使用されることができる。また、実施例に使用された装置はいずれも市販される。
一 組電池の製造
１．１ エアロゲルの調製
（１）ケイ酸エチル：水：エタノール：ＨＣｌ＝１：４：６：２×１０－３の質量比に応じて混合溶液を得て、混合溶液を２５℃で１２ｈ加水分解反応させ、シリカゾルを形成した。
（２）シリカゾルにシリカゾルの体積の２．５倍に相当するアンモニア水を添加し、混合系のｐＨを７．５～８に調整した。
（３）混合系を油相（大豆油）に迅速に注入し、油相においてゾルが迅速にゲル化し、球形のシリカゲルを形成して油相の表面に懸濁した。
（４）シリカゲルをエタノールに浸漬して３日間エージングした。
（５）圧力が１４ＭＰａであり、温度が６０℃である条件で、エージングした後のシリカゲルに二酸化炭素の超臨界乾燥を５００ｍｉｎ行い、シリカエアロゲルボールを得る。エアロゲルの孔径は１５ｎｍ～５０ｎｍである。
１．２ エアロゲルの改質
（１）１０ｇのシリカエアロゲルを４００ｍＬのシランカップリング剤ＭＰＳ溶液（質量比でＭＰＳ：水：エタノール＝１：４：８）に添加し、２４ｈ撹拌した。
（２）ステップ（１）の混合系に４３ｇのメタクリル酸メチル（ＭＭＡ）を添加し、窒素ガスを導入し、かつ０．２ｇの過硫酸カリウムＫＰＳを開始剤として添加し、７５℃の撹拌条件で６ｈ重合反応させた。
（３）反応が終了した後、濾過し、脱イオン水で洗浄し、次に８０℃で乾燥させて、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）で被覆されたエアロゲルを得る。
２ 断熱パッドの作製
（１）粒子の粒径が２±０．２ｍｍであるＰＭＭＡ被覆された改質シリカエアロゲル、粒子の粒径が１±０．２ｍｍであるＰＭＭＡ被覆された改質シリカエアロゲル、粒子の粒径が０．５±０．１ｍｍであるＰＭＭＡ被覆された改質シリカエアロゲルを３２：８：２の体積比に応じて混合した。混合後のエアロゲルと粘度が１Ｐａ・ｓであるシリコーンゴム（Ｐｔ触媒の二成分付加成型）を物理的撹拌且つ直接混合の方式で均一に混合した。
（２）ステップ（１）で得られた混合物を金型内に均一に広げ、ダイカスト成形の方式を採用し、７５℃及び０．１ＭＰａの圧力の条件下で、混合物を厚さが均一である板材にプレス成形した。
（３）成形された板材を８０℃の条件下で１５０ｍｉｎ硬化させ、断熱パッドを得る。断熱パッドの厚さは４ｍｍである。
３ 電池セルの製造
正極シートの製造
正極活物質ＬｉＮｉ０．５Ｃｏ０．２Ｍｎ０．３Ｏ２、導電剤Ｓｕｐｅｒ－Ｐ、接着剤のポリフッ化ビニリデンＰＶＤＦを９５：２：３の重量比で溶媒ＮＭＰに分散させ、十分に撹拌して均一に混合して正極スラリーを得る。正極スラリーを正極集電体であるアルミニウム箔の対向する二つの表面に塗布し、乾燥し、冷間プレスした後、正極シートを得る。正極膜層の片面の塗布密度は１８．８３ｍｇ／ｃｍ２（溶媒を含まない）であり、圧密度は３．２５ｇ／ｃｍ３である。
負極シートの製造
負極活物質の天然黒鉛、導電剤Ｓｕｐｅｒ－Ｐ、接着剤のスチレンブタジエンゴムＳＢＲ及び増粘剤カルボキシメチルセルロースナトリウムＣＭＣ－Ｎａを９３：３：２：２の重量比に応じて溶媒脱イオン水に分散させ、均一に撹拌混合した後に負極スラリーを得る。その後に負極スラリーを負極集電体である銅箔の対向する二つの表面に塗布し、乾燥し、冷間プレスした後、負極シートを得る。負極膜層の片面の塗布密度は１１．６２ｍｇ／ｃｍ２（溶媒を含まない）であり、圧密度は１．４５ｇ／ｃｍ３である。
電解液の調製
エチレンカーボネート（ＥＣ）、プロピレンカーボネート（ＰＣ）及びジメチルカーボネート（ＤＭＣ）を１：１：１の重量比で均一に混合し、有機溶媒を得る。さらにリチウム塩ＬｉＰＦ６を上記有機溶媒に溶解させ、均一に混合し、電解液を得て、そのうちＬｉＰＦ６の濃度は１ｍｏｌ／Ｌである。
電池セルの作製
正極シート、セパレータ、負極シートを巻き取ってコアを得る。コアを外装に入れ、電解液を注入してパッケージし、電池セルを得る。
４ 組電池の作製
複数の電池セルを一列に並べ、かつ隣接する二つの電池セルの間は最大側面で対向している。かつ、各隣接する二つの電池セルの間に断熱パッドが設置された。断熱パッドは、隣接する電池セルに面接触している。固定組立体を用いて電池セルを固定し、組電池を得る。ここで、固定組立体は組電池の両端に位置する端板を含む。
実施例１～７及び比較例１は上記製造方法に応じて組電池を製造し、ここで、各実施例の相違点は断熱パッドにおけるエアロゲル及びシリコンゴムの割合を調整することであり、詳細は表１に示すようにである。
実施例８～１３は実施例１～６と類似し、相違点はポリマー改質を行わないエアロゲルを採用することである。
二 テスト部分
１ 断熱パッドのテスト
（１）前記方法を採用して断熱パッドの各パラメータをテストする。
（２）圧縮応力の保持率のテスト
圧縮保持率のテストは、ＧＢ／Ｔ １６８５－２００８に参照した規格外のテストである。長さ＊幅＝８０ｍｍ＊８０ｍｍの断熱パッド試料を切り取り、試料を治具に入れた後、治具の圧力を調整して試料の圧縮を２０％の圧縮量に保持し、かつ圧力値を記録した。この圧縮量を常温で３０日間保持し、３０日後に同様の圧縮量での圧力値を記録し、最終的に３０日後の圧縮応力の保持率の実験結果を得る。
２ 組電池の性能テスト
（１）温度差のテスト
長さ＊幅＝１４０ｍｍ＊７０ｍｍの断熱パッド試料を切り取し、試料を二枚の長さ＊幅＊厚さ＝１４０ｍｍ＊７０ｍｍ＊２６ｍｍである合金鋼板の間に挟持し、サンドイッチ構造である積層体を形成し、ここで、断熱パッド試料が合金鋼板の表面に接触しかつ縁部が整列している。積層体に０．９ＭＰａの圧力を印加し、かつ断熱パッドの片側の合金鋼板を６００℃に加熱し、５分間保持した後に圧力を解放し、試料を６００℃の合金鋼板に２０分間接触させ続けた後、断熱パッドの高温面の温度Ｔ１及び低温面の温度Ｔ２を測定し、温度差Ｔ１－Ｔ２を計算した。テストは圧力センサで圧力を監視し、温度センサで温度を監視する。
（２）組電池に熱暴走の安全性能テスト
組電池を１００％ＳＯＣ（Ｓｔａｔｅ ｏｆ ｃｈａｒｇｅ、充電状態）まで充電する。組電池中の一つの電池セルを熱暴走させ（例えば、当該電池セルに針刺し又は加熱を行い、電池セルの温度が６０℃を超えて急激に上昇すると、熱暴走が発生すると判定する）、熱暴走した当該電池セルに隣接する電池セルに熱暴走が発生した時間ｔ（ｍｉｎ）を記録した。すなわち、他の降温手段がない場合、一番目の電池セルが熱暴走した時から計算し始め、二番目の電池セルが熱暴走した時間はｔである。当該時間ｔが長いほど、組電池の熱暴走の安全性能が高い。
（３）組電池のサイクル性能テスト
組電池の応力シミュレーションソフトウェアＡｂａｑｕｓを用いて組電池が循環膨張した後の端部の最大応力Ｆ（組電池の端部が受けた最大力を端板面積で割る）をシミュレーションする。良好な組電池のサイクル寿命を保持するために、組電池が循環膨張した後の端部の最大応力Ｆは＜２１５ＭＰａである必要がある。シミュレーションパラメータは以下のとおりである。組電池に５０００Ｎのプリロード力を印加する。２５℃で、組電池を５％ＳＯＣから３Ｃレートで５０％ＳＯＣまで定電流充電し、次に２Ｃレートで７０％ＳＯＣまで定電流充電し、さらに１Ｃレートで８０％ＳＯＣまで定電流充電し、その後に１Ｃ定電流で５％ＳＯＣまで放電した。これは、一つの充放電サイクルである。組電池を２５００サイクルに充放電した。
前記温度差は断熱パッドの熱伝導率、厚さ、圧縮力学的性質の総合表現である。表１のデータから分かるように、前記温度差が適切な範囲内にあれば、断熱パッドは低い熱伝導率を有するだけでなく、適切な圧縮強度、圧縮弾性率及び圧縮応力の保持率を有する。当該断熱パッドは組電池に応用され、熱暴走した電池セルから隣接する電池セルへの熱伝導を効果的に遮断し、組電池の安全性能を向上させることができる。
さらに、ポリマーを用いてエアロゲルに表面修飾すると、断熱パッドの圧縮強度、圧縮弾性率及び圧縮応力の保持率をさらに改善することができる。断熱パッドは組電池の循環膨張力の作用下で破裂又は降伏が発生しにくく、それにより断熱作用を長期に効果的に発揮することができる。同時に、断熱パッドはさらに長い時間範囲内で電池の循環膨張応力を緩衝する作用を果たすことができるため、組電池の安全性能をさらに改善することができ、かつ組電池が長い循環耐用年数を有することに有利である。
表２の結果から分かるように、本願の断熱パッドを採用すると、組電池内の熱暴走した電池セルが隣接する電池セルに熱拡散を行うことを大幅に遅延することができ、それにより電池の安全性能を効果的に向上させることができる。同時に、本願の断熱パッドは、さらに組電池の循環膨張を緩衝する作用を果たすことができ、組電池の良好な循環耐用年数を保持することに有利である。
上記説明は本願の具体的な実施形態に過ぎず、本願の保護範囲はこれに限定されない。当業者であれば、本願に開示された技術的範囲内で、様々な等価の修正又は置換を容易に想到することができ、且つこれらの修正又は置換はいずれも本願の保護範囲内に含まれるべきである。したがって、本願の保護範囲は請求項の保護範囲を基準とすべきである。

Claims (16)

  1. 組電池に用いられる断熱パッドであって、
    シリコンゴム及び前記シリコンゴム中に分散されたエアロゲルを含み、
    前記エアロゲルが無機酸化物エアロゲル、炭素系エアロゲル、有機高分子エアロゲルから選択される一種又は複数種であり、
    前記断熱パッドは、前記断熱パッドの片側表面が０．９ＭＰａの圧力で６００℃の高温面と５分間接触した後に圧力を解放し、さらに６００℃の高温面と２０ｍｉｎ接触した後、前記断熱パッドの前記片側表面と前記片側表面に対向する他方側表面との間の温度差が≧１５０℃であることを満たす、
    断熱パッド。
  2. 前記温度差が２００℃～４６５℃である、請求項１に記載の断熱パッド。
  3. 前記断熱パッドの１００℃での熱伝導率が０．０２２Ｗ／（ｍ・Ｋ）～０．０９Ｗ／（ｍ・Ｋ）である、請求項１又は２に記載の断熱パッド。
  4. 前記断熱パッドの圧縮強度が１ＭＰａ～３０ＭＰａである、請求項１～３のいずれか一項に記載の断熱パッド。
  5. 前記断熱パッドの圧縮弾性率が５ＭＰａ～４０ＭＰａである、請求項１～４のいずれか一項に記載の断熱パッド。
  6. 前記エアロゲルは、粒子の粒径が１．８ｍｍ～２．２ｍｍであるエアロゲル、粒子の粒径が０．８ｍｍ～１．２ｍｍであるエアロゲル、及び粒子の粒径が０．４ｍｍ～０．６ｍｍであるエアロゲルを含み、且つ、
    前記粒子の粒径が１．８ｍｍ～２．２ｍｍであるエアロゲルと、前記粒子の粒径が０．８ｍｍ～１．２ｍｍであるエアロゲルと、前記粒子の粒径が０．４ｍｍ～０．６ｍｍであるエアロゲルとの体積比が、（２５～４０）：（５～１０）：（１～３）である、
    請求項１～５のいずれか一項に記載の断熱パッド。
  7. 前記無機酸化物エアロゲルは酸化ケイ素エアロゲル、酸化アルミニウムエアロゲル、酸化ジルコニウムエアロゲル、酸化イットリウムエアロゲルから選択される一種又は複数種である、
    請求項１～６のいずれか一項に記載の断熱パッド。
  8. 前記エアロゲルの表面にポリマーが修飾される、
    請求項１～７のいずれか一項に記載の断熱パッド。
  9. 前記ポリマーは、ポリエン酸類、ポリエン酸エステル類、ポリエーテル類、ポリアルコール類、ポリオレフィン類及びそれらの誘導体、それらの共重合体から選択される一種又は複数種である、請求項８に記載の断熱パッド。
  10. 前記シリコンゴムは、縮合型シリコンゴム又は付加型シリコンゴムを採用する、請求項１～９のいずれか一項に記載の断熱パッド。
  11. 前記シリコンゴムは二成分付加型シリコンゴムを採用する、
    請求項１０に記載の断熱パッド。
  12. 前記シリコンゴムは、シリコーンゴム、メチルビニルシリコンゴム、フェニルメチルビニルシリコンゴム、ニトリルシリコンゴム、シラザンゴムのうちの一種又は複数種を含む、
    請求項１１に記載の断熱パッド。
  13. 前記シリコンゴムが発泡シリコンゴムを含む、請求項１０に記載の断熱パッド。
  14. 配列して設置された複数の電池セルを含む組電池であって、
    少なくとも二つの隣接する前記電池セルの間に請求項１～１３のいずれか一項に記載の断熱パッドが設置された、
    組電池。
  15. 請求項１４に記載の組電池を含む、電力消費装置。
  16. 断熱パッドの製造方法であって、
    エアロゲルを液状シリコンゴムに分散して膜状体に製造するステップと、
    膜状体を加硫成形して断熱パッドを得るステップと、を含み、
    前記エアロゲルが無機酸化物エアロゲル、炭素系エアロゲル、有機高分子エアロゲルから選択される一種又は複数種であり、
    前記断熱パッドは、前記断熱パッドの片側表面が０．９ＭＰａの圧力で６００℃の高温面と５分間接触した後に圧力を解放し、さらに６００℃の高温面と２０ｍｉｎ接触した後、前記断熱パッドの前記片側表面と前記片側表面に対向する反対側表面との間の温度差が≧１５０℃であることを満たす、
    断熱パッドの製造方法。
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Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20240047080A (ko) * 2022-10-04 2024-04-12 주식회사 엘지에너지솔루션 열 전파 방지 전지 셀
CN115449221A (zh) * 2022-10-14 2022-12-09 强新正品（苏州）环保材料科技有限公司 用于新能源电池的陶瓷硅胶隔热片及其生产工艺
JP7495468B2 (ja) 2022-11-11 2024-06-04 イビデン株式会社 熱伝達抑制シート及び組電池
CN115799729B (zh) * 2023-02-01 2023-06-09 中创新航科技股份有限公司 电池组以及电池装置
CN117352917A (zh) * 2023-10-10 2024-01-05 中创新航科技集团股份有限公司 隔热垫及电池装置

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107141531A (zh) 2017-05-27 2017-09-08 徐文忠 一种气凝胶复合绝热橡塑及其制备方法
WO2020054229A1 (ja) 2018-09-11 2020-03-19 三洋電機株式会社 電源装置

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3904717B2 (ja) * 1998-03-27 2007-04-11 モメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ・ジャパン合同会社 シリコーンゴムスポンジ組成物およびそれを用いたシリコーンゴムスポンジならびにスポンジガスケット
CN110003655A (zh) * 2019-03-01 2019-07-12 雷洪军 一种硅橡胶基气凝胶复合绝热材料的制备方法
CN111205515B (zh) * 2020-03-13 2021-04-23 中国科学技术大学 一种轻质复合橡胶及其制备方法
CN111438999A (zh) * 2020-04-07 2020-07-24 上海高观达材料科技有限公司 一种电池模组气凝胶缓冲隔热垫
CN111440557A (zh) * 2020-04-07 2020-07-24 上海高观达材料科技有限公司 一种电池模组气凝胶缓冲隔热垫的制备方法
CN111269576A (zh) * 2020-04-09 2020-06-12 安徽大学 一种用于改性硅橡胶的疏水性二氧化硅气凝胶纳米复合材料及其改性方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107141531A (zh) 2017-05-27 2017-09-08 徐文忠 一种气凝胶复合绝热橡塑及其制备方法
WO2020054229A1 (ja) 2018-09-11 2020-03-19 三洋電機株式会社 電源装置

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