KR20230155545A - 복합 열 관리 시트, 이의 제조방법, 및 이를 이용한 물품 - Google Patents

복합 열 관리 시트, 이의 제조방법, 및 이를 이용한 물품 Download PDF

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맥스 크리스티
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로저스코포레이션
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Abstract

배터리용 복합 열 관리 시트는, 실리콘 폼 층; 및 상기 실리콘 폼 층 내에 배치된 반응성 충전제 조성물을 포함하며, 상기 반응성 충전제 조성물은, 열에 초기 노출 시 분해되어 물을 생성하는 제1 충전제; 및 상기 제1 충전제와 상이한 제2 충전제를 포함하고, 상기 제2 충전제는 상기 제1 충전제의 분해 생성물을 갖는 열 배리어층을 형성하거나, 물을 흡수하거나, 또는 둘 다를 수행한다.

Description

복합 열 관리 시트, 이의 제조방법, 및 이를 이용한 물품
본 출원은 2021년 3월 9일에 출원된 미국 출원 번호 제63/158,675호의 이익을 주장하며, 이의 전문이 본원에 참조로 포함되어 있다.
본 출원은 특히 리튬 이온 배터리의 열 폭주를 지연 또는 방지하기 위해 배터리에 사용되는 복합 열 관리 시트에 관한 것이다. 본 출원은 또한 복합 열 관리 시트와 배터리 구성요소 및 복합 열 관리 시트(들)를 포함하는 배터리의 제조 방법에 관한 것이다.
리튬 이온 배터리와 같은 전기화학적 에너지 저장 장치에 대한 수요는 전기 자동차 및 그리드(grid) 에너지 저장 시스템과 같은 응용분야의 성장과 전기 자전거, 무정전 전원 배터리 시스템(uninterrupted power battery system), 및 납산 배터리에 대한 교체(replacements for lead acid batteries)와 같은 기타 다중-셀 배터리(multi-cell battery) 응용분야의 성장으로 인해 계속 증가하고 있다. 이들의 사용이 증가함에 따라 열 관리 방법이 필요하다. 그리드 저장 장치 및 전기 자동차와 같은 대형 응용분야의 경우, 직렬 및 병렬 어레이로 연결된 다중 전기화학 셀이 자주 사용되고, 이는 열 폭주로 이어질 수 있다. 셀이 열 폭주 모드에 있으면, 셀에 의해 생성된 열은 인접 셀에 열 폭주 전파 반응을 유도하여 잠재적으로 전체 배터리를 발화할 수 있는 계단 효과(cascading effect)를 일으킬 수 있다.
배터리 내 열 폭주를 줄이기 위한 시도가 고려되었지만 많은 단점이 있다. 예를 들어, 난연 첨가제를 첨가하여 전해질을 개질하거나, 본질적으로 불연성 전해질을 사용하는 것이 고려되었지만, 이러한 접근 방식은 배터리의 전기화학적 성능에 부정적인 영향을 미칠 수 있다. 열 관리용 또는 연속되는(cascading) 열 폭주를 방지하기 위한 다른 접근 방식에는 열 현상(event) 동안 열 전달의 양을 줄이기 위해 셀들 사이에 또는 셀들의 무리(cluster) 사이에 증가된 양의 단열재를 혼입하는 것이 포함된다. 그러나 이러한 접근 방식은 달성될 수 있는 에너지 밀도의 상한을 제한할 수 있다.
열 관리가 개선되거나 열 폭주 위험이 감소된 배터리에 대한 수요가 증가함에 따라 열, 에너지 또는 둘 다 주변 셀로 확산되는 것을 방지하거나 지연시키는 배터리용 제조방법 및 구성요소가 필요하다.
일 측면에서, 배터리용 복합 열 관리 시트는 실리콘 폼 층; 및 상기 실리콘 폼 층 내에 배치된 반응성 충전제 조성물을 포함하며, 상기 반응성 충전제 조성물은 열에 초기 노출 시 분해되어 물을 생성하는 제1 충전제; 및 상기 제1 충전제와 상이한 제2 충전제를 포함하고, 상기 제2 충전제는 상기 제1 충전제의 분해 생성물과 함께 열 배리어층을 형성하거나, 물을 흡수하거나, 또는 둘 다를 수행한다.
배터리용 어셈블리는 전기화학 셀의 표면 상에 배치된 전술한 복합 열 관리 시트를 포함한다.
상기 기재된 어셈블리를 포함하는 배터리도 개시되어 있다.
상기 기술된 및 기타 특징들은 하기 도면, 상세한 설명, 실시예, 및 청구범위로 예시된다.
다음은 도면에 대한 간략한 설명이며, 본 명세서에 개시된 예시적인 구현예를 설명하기 위한 목적으로 제시된 것이고, 이를 제한하기 위한 것이 아니다.
도 1은 복합 열 관리 시트의 일 측면의 단면도이다.
도 2는 2개의 셀 사이에 위치하는 복합 열 관리 시트의 일 측면의 개략도이다.
도 3은 2개의 전기화학 셀들 사이에 위치된 복합 열 관리 시트의 일 측면의 개략도이다.
도 4는 셀 어레이에 위치하는 복합 열 관리 시트의 일 측면의 개략도이다.
도 5는 복합 열 관리 시트를 포함하는 배터리용 어셈블리의 일 측면의 개략도이다.
도 6은 핫 플레이트 테스트 장치의 개략도이다.
도 7은 핫 플레이트 테스트를 위한 장치의 상부 층과 핫 플레이트 사이에 위치된 변형된 배리어층의 예시이다.
도 8은 붕사와 붕산아연을 포함하는 반응성 충전제 조성물로부터 형성된 붕규산 열 배리어층의 사진이다.
도 9는 비교예 1 및 실시예 1 내지 6의 모의 열폭주 테스트 결과를 나타내는 온도(℃) 대 시간(분(min))의 그래프이다.
도 10a는 못 관통 테스트를 위한 제1 장치의 개략적인 분해도이다.
도 10b는 도 10a에 도시된 개략도의 비분해도이다.
도 11은 비교예 3 및 실시예 7의 못 관통 테스트 결과를 나타내는 온도(℃) 대 시간(분)의 그래프이다.
도 12는 비교예 2 및 3과 실시예 7의 못 관통 테스트 결과를 두께별로 나타낸 전압(V) 대 시간(분)의 그래프이다.
도 13은 비교예 3에 대한 열 방출율(HRR)(그램당 와트(W/g)) 대 온도(℃)의 그래프이다.
도 14는 실시예 7에 대한 HRR(W/g) 대 온도(℃)의 그래프이다.
도 15는 실시예 8에 대한 HRR(W/g) 대 온도(℃)의 그래프이다.
도 16a는 못 관통 테스트를 위한 제2 장치의 개략적인 분해도이다.
도 16b는 도 16a에 도시된 개략적인 비분해도이다.
도 17은 비교예 3의 못 관통 테스트 결과를 나타내는 온도(℃) 대 시간(초(s))의 그래프이다.
도 18은 실시예 7의 못 관통 테스트 결과를 나타내는 온도(℃) 대 시간(s)의 그래프이다.
도 19는 못 관통 테스트 후의 실시예 7의 사진이다.
도 20은 실시예 8의 못 관통 테스트 결과를 나타내는 온도(℃) 대 시간(s)의 그래프이다.
배터리 내의 열 관리, 예를 들어, 배터리, 특히 다수의 전기화학 셀들을 포함하는 배터리에서 열 폭주를 방지하는 것은, 열 폭주가 발생하는 셀에 인접한 셀이 상기 현상으로부터 충분한 에너지를 흡수하여 설계한 작동 온도 이상으로 상승하여 인접한 셀들도 열 폭주에 들어가게 하기 때문에 어려운 문제이다. 개시된 열 폭주 현상의 이러한 전파는 셀이 인접한 셀을 발화시키면서 셀은 연속되는 일련의 열 폭주에 들어가는 연쇄 반응을 초래할 수 있다. 매우 얇은 시트, 예를 들어 총 두께가 30 mm 이하, 또는 20 mm 이하, 또는 15 mm 이하, 또는 10 mm 이하, 또는 8 mm 이하, 또는 6 mm 이하인 시트에서 효과적인 열 관리 특성을 달성하는 것이 특히 어려웠다. 물품의 크기와 무게를 줄이고 물질을 보존하기 위해 얇은 시트가 점점 더 요구되고 있다.
본 발명자들은 실리콘 폼 및 반응성 충전제 조성물을 포함하는 복합 열 관리 시트(composite thermal management sheet)를 사용하여 이러한 계단식 열 폭주 현상의 강도를 방지하거나 감소시킬 수 있음을 발견했다. 반응성 충전제 조성물은 열원에 노출 시 충전제 조성물이 먼저 물을 생성하고 흡수하여 인접한 셀로의 열 전달을 완화할 수 있도록 제형화된다. 일 측면에서, 물은 갇히거나 탈착(desorb)되어 물의 재활용을 제공할 수 있다. 다른 측면에서, 열에 계속 노출되면, 연질(flexible) 실리콘 층 및 반응성 충전제 조성물은 인접한 셀로의 열 전달을 더욱 완화할 수 있는 열 배리어 층을 형성할 수 있다.
반응성 충전제 조성물을 사용하는 것이 매우 얇은, 즉 30 mm 이하, 또는 20 mm 이하, 또는 15 mm 이하, 또는 10 mm 이하, 또는 8 mm 이하, 또는 6 mm 이하이고, 우수한 단열 특성을 갖는 복합 열 관리 시트의 제조에 특히 유용하다는 것이 예상외로 발견되었다. 복합 열 관리 시트는 추가적인 유리한 특성, 예를 들어 우수한 천공 저항성을 가질 수 있다. 복합 열 관리 시트는 여러 번의 가열 및 냉각 주기를 거치면서도 여전히 우수한 단열을 제공한다. 복합 열 관리 시트는 전기화학 셀 및 배터리에 대한 압력 관리를 추가로 제공할 수 있다. 복합 열 관리 시트는 배터리 내 다양한 위치에 사용되어 열폭주를 방지할 수 있다. 복합 열 관리 시트는 배터리의 난연성을 더욱 향상시킬 수 있다.
전술한 바와 같이, 복합 열 관리 시트는 연질 및 다공성인 층과, 특정 특성을 갖는 적어도 두 개의 충전제를 포함한다. 일 측면이 도 1에 도시되어 있고, 복합 열 관리 시트(10)는 제1 외부 표면(14) 및 대향하는 제2 외부 표면(16)을 갖는 연질 실리콘 폼 층(12)을 포함한다. 평평하게 도시되어 있지만, 외부 표면 중 하나 또는 둘 다 또는 모두는 전기화학 셀의 표면과 더 잘 맞도록 윤곽이 형성될 수 있다.
연질 실리콘 폼 층(12)은 복수의 개구, 즉 기공(18)들을 추가로 포함한다. 기공들은 연질 폼 물질의 내부 면(20)에 의해 한정된다. 기공들은 상호 연결되거나 불연속될 수 있다. 상호 연결된 기공들과 불연속 기공들의 조합이 존재할 수 있다. 기공들은 시트 내에 완전히 함유될 수 있거나, 또는 기공들의 적어도 일부는 시트 표면으로 개방되어 주변 환경과 소통할 수 있다. 일 측면에서, 기공의 적어도 일부는 상호 연결되고 기공의 적어도 일부는 개방되어 공기, 물, 수증기 등이 제1 외부 표면(14)에서 대향하는 제2 외부 표면(16)으로 통과할 수 있게 하고, 본원에서는 "개방 셀 폼(open-celled foam)"이라고 한다. 다른 측면에서, 폼은 "폐쇄 셀 폼(closed cell foam)"일 수 있으며, 여기서 기공은 상호 연결되거나 연결되지 않을 수 있고, 시트 표면에 대해 실질적으로 개방되지 않거나 완전히 폐쇄되어 시트가 공기, 물, 수증기 등이 한 외부 표면에서 다른 외부 표면으로 실질적으로 통과하는 것을 허용하지 않는다. 일 측면에서, 폼은 실질적으로 폐쇄 셀 폼이거나, 완전 폐쇄 셀 폼이다.
도 1을 더 참조하면, 충전제 조성물은 연질 실리콘 폼 층(12) 내에 분포된 2개 이상의 서로 다른 충전제(22, 24)를 포함한다. 충전제는 본질적으로 균일하게 분포되거나, 예를 들어 제1 외부 표면(14)으로부터 제2 외부 표면(16) 방향으로 증가하는 구배로서 분포될 수 있다. 본 명세서에 사용된 바와 같이, "내에 배치된"이라는 문구는 반응성 충전제 조성물이 도 1에 도시된 바와 같이 실리콘 폼 층의 매트릭스 내에 분포된다는 것을 의미할 수 있다. 추가로, 본원에 사용된 "내에 배치된"이라는 문구는 반응성 충전제 조성물이 실리콘 폼 층의 기공(18) 내에 위치할 수 있으며, 예를 들어 연질 폼 물질의 내부 면(20)을 코팅하거나, 입자 형태로 기공 내에 위치할 수 있다. 실리콘 폼 층 내 기공들의 일부 수가 반응성 충전제 조성물을 함유할 수 있거나, 필수적으로 기공 모두, 또는 기공 모두가 반응성 충전제 조성물을 함유할 수 있다. 반응성 충전제 조성물을 함유하는 각각의 기공은 독립적으로 부분적으로 채워지거나, 필수적으로 완전히 채워지거나, 완전히 채워질 수 있다.
실리콘 폼은 리튬 이온 배터리와 같은 배터리의 일반적인 작동 조건에 대해 불활성이고, 반응성 충전제 조성물에 대한 담체(carrier)로서 작용하고, 하기에 더 자세히 기술된 바와 같이 열 배리어층의 형성을 위한 실리콘 공급원을 제공하도록 선택된다. 다양한 실리콘 폼이 해당 분야에 알려져 있고 사용될 수 있다. 일 측면에서, 실리콘 폼은 폴리(디알킬 실록산), 예를 들어 폴리(디메틸 실록산)을 포함한다.
반응성 충전제 조성물은 특정 성질을 갖는 적어도 2개의 서로 다른 충전제를 포함한다. 하기 논의에서 이해되는 바와 같이, 충전제 조성물과 관련하여 사용되는 용어 "반응성"은 화학 반응, 예를 들어 기존 화학 결합을 끊거나 새로운 화학 결합을 형성하는 것, 및 수소 결합 끊기 및 형성과 같은 물리적 공정을 모두 포함한다. 반응성 충전제 조성물 중 적어도 2개의 충전제 각각의 유형 및 양은 열에 노출 시 물을 생성하도록 먼저 선택된다. 본 명세서에 사용된 "물을 생성하는"은 예를 들어 수화물로부터 물이 방출되거나, 예를 들어 화학 반응 공정에 의해 물이 형성되는 것을 의미할 수 있다. 또한, 생성된 물은 액체 또는 수증기 형태일 수 있다. 따라서 본 명세서에서 사용된 "물"은 액체 물, 수증기, 또는 이들의 조합을 포함한다. 본 명세서에서 사용된 "열"은 배터리의 일반적인 작동 온도 이상의 열을 의미하며, 화염 또는 화염과의 접촉에 의해 발생되는 열을 포함한다. 이러한 온도는 100℃ 이상, 200℃ 이상, 300℃ 이상 또는 500℃ 이상일 수 있다. 이론에 얽매이지 않고, 반응성 충전제 조성물로부터 물을 생성하면 열을 흡수하고, 열을 재분배하거나, 물을 증발시켜 열 차단 특성을 제공할 수 있는 것으로 여겨진다.
적어도 2개의 충전제 각각의 유형 및 양은 열에 노출되거나, 물을 흡수하거나, 또는 둘 모두에 대한 동일계(in situ) 열 배리어층을 형성하도록 추가로 선택될 수 있다. 본 명세서에 사용된 "열 배리어층(thermal barrier layer)"은 복합 열 관리 시트와 물리적으로 구별되거나, 화학적으로 구별되거나, 또는 물리적 및 화학적으로 모두 구별되는 층이며, 열, 화염 또는 두 가지 모두에 대한 전도성 또는 대류 열 장벽을 제공할 수 있다. "열 배리어 층"은 당업계에서 사용될 수 있는 용어인, 차르층(char layer) 또는 수팽윤 폴리머(water-swelled polymer)를 포함한다. 본 발명자들은 열 배리어층의 동일계 형성 없이, 셀 벽을 통한 것을 포함하여 연질 다공성 층을 통한 뜨거운 공기 및 수증기의 전달이 인접한 셀로 신속한 열 전달을 생성할 수 있음을 발견했다. 이론에 얽매이지 않고, 열 배리어층의 동일계 형성으로, 복합 열 관리 시트의 고장난 셀 측에서 생성된 뜨거운 공기와 물은 고장난 셀 표면으로 제한되거나, 복합 열 관리 시트 내부에서 또는 둘 다로 제한된다. 이는 열 배리어층의 압력 생성을 통해 인접한 셀을 보호할 수 있을 뿐만 아니라 인접한 셀로의 대류 열 전달, 전도성 열 전달 또는 둘 다를 차단함으로써 인접한 셀을 보호할 수 있다.
적어도 2개의 충전제는 바람직하게는 실리콘 폼의 제조 동안 실리콘 폼에 쉽게 혼입될 수 있도록 입자 형태이다. 상기 기재된 바와 같이, 입자 형태의 반응성 충전제 조성물은 실리콘 폼 층의 실리콘 매트릭스 내에, 실리콘 폼 층의 기공 내에, 또는 둘 모두에 위치할 수 있다. 실리콘 폼 층 내 기공들의 일부 수가 입자성 반응성 충전제 조성물을 함유할 수 있거나, 필수적으로 기공 모두, 또는 기공 모두가 입자성 반응성 충전제 조성물을 함유할 수 있다. 입자성 반응성 충전제 조성물을 함유하는 각각의 기공은 독립적으로 부분적으로 채워지거나, 필수적으로 완전히 채워지거나, 완전히 채워질 수 있다. 반응성 충전제 조성물의 입자가 기공의 직경에 비해 크거나, 또는 기공이 복수의 더 작은 입자들로 필수적으로 또는 완전히 충전되는 측면에서, 기공 내 입자의 이동이 제한될 수 있다. 이러한 측면에서, 입자성 반응성 충전제 조성물은 층 제조 동안 기공에 위치할 수 있거나(예를 들어, 실리콘 폼 층을 형성하는 데 사용되는 조성물에 입자성 반응성 충전제 조성물을 포함시킴으로써), 또는 입자성 반응성 충전제 조성물은 실리콘 폼 층을 제조한 후 적절한 액체 담체, 진공 또는 기타 공지된 방법을 사용하여 기공으로 함침될 수 있다.
다양한 유형, 형태 또는 배치를 포함한 다양한 반응성 충전제 조성물의 조합이 사용될 수 있다. 예를 들어, 실리콘 폼 층의 기공 내의 입자 형태의 반응성 충전제 조성물은 실리콘 폼 층 내에 분포된 입자성 반응성 충전제 조성물과 조합하여 사용될 수 있다.
반응성 입자성 물질 또는 입자들은 불규칙하거나 규칙적인 임의의 형상, 예를 들어 대략 구형, 구형 또는 판형일 수 있다. 중요한 특징에서, 입자의 대부분, 필수적으로 전부 또는 전부는 층에 매끄러운 표면을 제공하기 위해 입자가 위치하는 층 또는 기공의 두께보다 작은 최대 치수를 갖는다. 따라서 사용되는 특정 직경은 입자의 위치에 따라 다르다. 이중, 삼중 또는 그 이상의 다중 모드(multimodal) 입자 분포를 사용할 수 있다. 예를 들어, 충전제 입자가 실리콘 폼 층의 매트릭스 내에 그리고 실리콘 폼 층의 기공 내에 존재할 때, 입자의 이중 모드 분포가 존재할 수 있다.
상기 2종 이상의 충전제는 서로 상이하며, 알루미늄 삼수화물, 질산암모늄, 붕사, 수화 규산나트륨(hydrous sodium silicate), 수산화마그네슘, 탄산마그네슘 수산화물 오수화물, 인산마그네슘 삼염기 팔수화물, 붕산아연, 초흡수성 폴리머, 또는 물유리(waterglass) 중 2종 이상이다.
열에 노출 시 물을 생성할 수 있는 충전제에는 알루미늄 삼수화물(삼수산화알루미늄 또는 ATH라고도 알려짐), 붕사(사붕산나트륨 오수화물), 수화 규산나트륨, 탄산 마그네슘 수산화 오수화물, 인산마그네슘 삼염기 팔수화물; 초흡수성 폴리머; 및 물유리와 같은 다양한 수화된 미네랄 충전제를 포함한다. 전술한 것의 조합이 사용될 수 있다. 수화된 미네랄 충전제 및 물유리는 다양한 화학식으로 표현될 수 있으며, 전술한 내용에는 다양한 화학식이 포함된다는 것이 이해되어야 한다. 낮은 온도(예를 들어, 100℃ 미만 또는 200℃ 미만)에서 물을 방출하는 상 변화 물질로 사용되는 것으로 알려진 특정 수화된 미네랄 충전제는 일반적인 작동 온도에서 상 변화를 방지하기 위해 사용되지 않는다.
열 배리어층 형성에 참여하거나, 물을 흡수하거나, 또는 두 가지 모두를 수행할 수 있는 충전제에는 다양한 나트륨, 규소 및 붕소 함유 미네랄 충전제가 포함된다. 단일 충전제는 물을 생성하고 열 배리어층 형성에 참여할 수 있다. 이러한 유형의 예시적인 충전제는 ATH, 질산암모늄, 붕사, 수화 규산나트륨, 수산화마그네슘, 탄산마그네슘 수산화물 오수화물, 인산마그네슘 삼염기 팔수화물, 붕산아연, 초흡수성 폴리머, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.
제1 측면에서, 반응성 충전제 조성물은 ATH 및 붕산아연을 포함한다. 이 조합은 열원에 노출되면 물을 생성한다. 물은 실리콘 폼을 팽창시켜 역압(counterpressure)을 제공할 수 있다. 이론에 얽매이지 않고 물을 생성하면 열을 흡수하여 열 폭주를 방지할 수 있다. 액체 물을 수증기로 전환하여 추가 열을 흡수할 수 있다. ATH와 붕산아연의 열용량은 열 흡수에 더욱 기여할 수 있다. 열원에 노출되면 다공성 열 배리어층이 형성될 수 있다.
제2 측면에서, 제1 및 제2 충전제는 모두 물을 생성하고 또한 열에 노출 시 동일계 붕규산 유리(borosilicate glass) 열층을 생성하도록 선택된다. 이러한 측면에서, 제1 및 제2 충전제는 붕사와 수화 규산나트륨의 조합을 포함할 수 있다. 붕사와 수화 규산나트륨은 물을 생성할 수 있고, 나트륨과 붕소를 제공하여 붕규산 유리를 형성할 수 있다. 연질 실리콘 층의 분해는 실리콘을 제공하여 붕규산 유리를 형성할 수 있다. 또한, 이 측면에서는 ATH, 붕산아연, 및 수화 규산나트륨을 조합하여 사용할 수도 있다. 이론에 얽매이지 않고, 열원에 노출되는 동안 복합 열 관리 시트는 실리콘 및 붕사의 열용량; 물 생산의 열 및 모든 붕사로부터의 임의의 기화; 및 붕규산 유리의 흡열 형성으로 인해 열을 흡수하는 것으로 여겨진다. 열 배리어층은 열원에 노출되면 형성되고 팽창할 수 있다.
유리하게는, 붕사와 붕산아연의 조합이 반응성 충전제 조성물에 사용될 수 있다. 놀랍게도 붕사와 붕산아연이 사용되는 경우 붕규산 유리 열 배리어층은 팽창 및 변형되어 유연하면서도 단단한 층을 형성한다는 사실이 밝혀졌다. 변형은 인접한 확장 배터리 셀에 대한 수직력으로 작용할 수 있으며, 이는 열 폭주에 들어간 확장 셀로 인한 손상을 줄이거나 방지할 수 있다. 이론에 얽매이지 않고, 차르층의 형상 뿐만 아니라 팽창 압력을 통한 수직력 생성이 대류 및 전도성 열 전달을 더욱 차단할 수 있다고 믿어진다.
이들 측면에서, 반응성 충전제 조성물의 성분 및 농도는 물의 단계적 방출을 제공하여 연속적인 열 저감을 제공하도록 선택될 수 있다. 예를 들어, 붕사와 붕산아연의 조합을 포함하는 충전제 조성물의 핫 플레이트 테스트 중에 핫 플레이트의 열이 연질 폼으로 확산되고, 먼저 붕사에서 140℃에서 수증기를 생성한 다음 붕산아연에서 340℃에서 수증기를 생성하는 것으로 밝혀졌다. 다시 이론에 얽매이지 않고, 붕사로부터 물의 초기 방출은 열 배리어층의 생성을 시작하고 유지하며 최종 붕규산 유리 열 배리어층의 두께에 영향을 미치고 이에 따라 가해지는 압력에 영향을 미치는 것으로 여겨진다. 이 과정은 또한 실리콘, 붕산아연 및 붕사의 열용량; 물 생산 열 및 붕산아연과 붕사 모두로부터의 임의의 기화; 및 붕규산 유리의 흡열 형성으로 인해 열을 흡수한다. 더욱이, 복합층의 변형은 열 전달에 대한 저항을 제공한다.
단계적 물 방출의 또 다른 예에서, 붕사와 알루미늄 삼수화물을 포함하는 반응성 충전제 조성물은 먼저 붕사로부터 140℃에서 수증기를 생성한 다음 ATH 분해로부터 220℃에서 수증기를 생성할 수 있다.
단계적인 물 방출을 제공할 수 있는 또 다른 반응성 충전제 조성물에는 붕사, ATH 및 붕산아연이 포함될 수 있다. 이 조합은 붕사에서 140℃, ATH에서 220℃, 붕산아연에서 340℃에서 물을 생성하는 3단계 물 생성 시스템을 제공할 수 있다.
제3 측면에서, 반응성 충전제 조성물은 갇히거나 방출될(재활용) 수 있는 물을 흡수하도록 추가로 제형화된다. 이러한 측면에서 물의 흡수는 대류 열 전달을 지연, 감소 또는 차단하는 추가 메커니즘을 제공한다. 물 흡수는 복합 열 전도층의 팽창에 추가로 기여하여 추가적인 압력 완화를 제공할 수 있다. 이러한 측면에서, 반응성 충전제 조성물은 열에 노출 시 물을 생성하는 충전제 및 생성된 물을 흡수할 수 있는 충전제를 포함한다. 물은 영구적으로 흡수되거나(즉, 갇힘), 방출 가능하게 흡수(탈착)되어 물을 재활용할 수 있다.
이러한 측면에서, 물을 생성하는 충전제는 붕사, ATH, 수산화마그네슘 오수화물(MDH), 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.
생성된 물을 흡수할 수 있는 충전제로는 초흡수성 폴리머(SAP)를 포함한다. 일부 조건에서 SAP는 물을 흡수하고 가두는데, 갇힌 물은 SAP의 분해에 의해서만 방출된다. 다른 조건에서 SAP는 SAP의 분해 없이 물을 흡수하고 방출할 수 있다. 초흡수성 폴리머는 당업계에 공지되어 있으며, 예를 들어 가수분해된 전분-폴리아크릴로니트릴과 같은 아크릴로니트릴 단독중합체 또는 공중합체로 접목된 전분의 가수분해 생성물; 아크릴산, 아크릴아미드, 폴리비닐 알코올(PVA) 또는 이들의 조합으로 접목된 전분, 예를 들어 전분-g-폴리(2-프로펜아미드-코-2-프로펜산, 나트륨염); 가수분해된 전분-폴리아크릴로니트릴 에틸렌-말레산 무수물 공중합체; 가교결합된 카르복시메틸셀룰로오스; 폴리(아크릴산나트륨) 및 폴리(아크릴레이트-코-아크릴아미드), 특히 폴리(아크릴산나트륨-코-아크릴아미드)와 같은 아크릴레이트 단독중합체 및 이의 공중합체; 가수분해된 아크릴로니트릴 단독중합체; 폴리(2-프로펜산, 나트륨염) 및 폴리(2-프로펜아미드-코-2-프로펜산, 나트륨염) 또는 폴리(2-프로펜아미드-코-2-프로펜산, 칼륨염)과 같은 2-프로엔산의 단독중합체 및 공중합체; 가교 결합된 변성 폴리아크릴아미드; 폴리비닐 알코올 공중합체, 가교 결합된 폴리에틸렌 옥사이드; 등이다. 두 개 이상의 서로 다른 SAP를 조합하여 사용할 수 있다.
SAP는 바람직하게는 폴리(아크릴레이트) 염, 예를 들어 폴리(아크릴산나트륨)과 같은 전해질이다. SAP는 15:1 내지 1000:1의 팽윤 비율을 가질 수 있다. 비율이 높을수록 바람직하다. SAP는 물을 흡수하면 물을 가두어 팽창한다. 팽창은 인접한 확장 배터리 셀에 대한 수직력으로 작용할 수 있으며, 이는 열 폭주에 들어간 확장 셀로 인한 손상을 줄이거나 방지할 수 있다.
SAP는 선택적으로 물 중의 물로(분무, 침지 또는 기타 방법을 통해) 수화될 수 있다. 예를 들어, SAP는 실리콘 폼에 혼입되기 전에 수화될 수 있거나, SAP가 포함된 복합 열 관리 층은 실온의 물에 24시간 동안 침지될 수 있다.
이론에 얽매이지 않고, 이러한 측면에서, 전술한 바와 같이 온도가 증가함에 따라(선택적으로 다양한 온도에서) 충전제로부터 물이 먼저 생성되는 것으로 여겨진다. 물은 SAP에 흡수된다. 일 측면에서, SAP에 의해 흡수된 물은 갇혀서 방출되지 않는다. 또 다른 측면에서, SAP에 의해 흡수된 물은 열을 흡수한 후 방출되어 전기화학 셀을 포함하는 시스템에서 나오거나, 또는 복합 열 관리 시트의 다른 위치에서 다른 탈수된 SAP에 의해 흡수된다. 궁극적으로 붕규산 유리는 연속적이고 연질의 열 배리어층으로 형성될 수 있다.
물을 흡수하는 데 사용될 수 있는 또 다른 충전제는 물유리(waterglass)이다. 당업계에 공지된 바와 같이, 물유리는 물에 용해되며, 산화나트륨(Na2O) 및 이산화규소(실리카, SiO2)를 포함한다. 어떤 조건에서는 물유리가 물을 흡수하여 가둘 수도 있고, 물을 흡수하여 방출할 수도 있다.
또 다른 측면에서, 반응성 충전제 조성물은 연질 실리콘 층의 분해 없이 동일계 물유리를 생성하도록 제형화될 수 있다. 이러한 측면에서, 충전제는 붕사 및 수화 규산나트륨을 포함할 수 있다. 알루미늄 삼수화물, 수산화마그네슘, 탄산마그네슘 수산화물 오수화물, 또는 질산암모늄 등, 또는 이들의 조합과 같은 다른 성분들이 존재할 수 있다. 이론에 얽매이지 않고, 실리콘 폼에 열이 확산되고, 사용되는 물 생성 충전제의 조합에 따라 다양한 온도에서 물이 생성되는 것으로 여겨진다. 물 생성 충전제가 분해되어 남은 이온은 루이스산이나 루이스염기를 형성하고, 수화 규산 나트륨과 반응하여 물유리를 형성할 수 있다. 물은 재활용되도록 배출될 수 있다. 대안적으로, 열 가열로 인해 물이 증발함에 따라 물유리 용액은 고체화되어 실리콘 폼 내부 또는 외부의 열 전달 배리어층 역할을 할 수 있는 유리질 고체를 제공할 수 있다.
복합 열 관리 시트는 당업계에 공지된 방법에 의해 실리콘 폼 형성 조성물로부터 제조될 수 있다. 반응성 충전제 조성물은 반응성 충전제 조성물이 발포되고 경화되기 전에 실리콘 폼 형성 조성물에 혼입될 수 있다. 예를 들어, 적합한 실리콘 폼은 말단 불포화를 갖는 폴리실록산, 예를 들어 비닐 그룹 및 말단 수소화물 그룹을 갖는 폴리실록산을 포함하는 실리콘 폼 형성 조성물의 발포 및 경화 반응에 의해 생성될 수 있다. 실리콘 폼 형성을 위한 폴리실록산은 25℃에서 100 내지 1,000,000포이즈(poise)의 점도를 가질 수 있다. 실리콘 폼 형성을 위한 폴리실록산은 수소화물, 메틸, 에틸, 프로필, 비닐, 페닐 및 트리플루오로프로필과 같은 사슬 치환체를 가질 수 있으며 말단 수소화물 및 비닐 그룹 외에도 하이드록실, 알콕시, 아실옥시, 알릴, 옥심, 아미노옥시, 이소프로페녹시, 에폭시, 메르캅토 그룹, 또는 기타 공지된 반응성 말단 그룹을 가질 수 있다. 또한, 목적하는 폼을 제조하기 위해 반응성 그룹 또는 다른 작용기를 갖는 몇 개의 폴리실록산 기반 폴리머(polysiloxane base polymer)를 갖는 것이 가능하다. 실리콘 폼은 또한 조합의 점도가 반응성 충전제 조성물의 용이한 혼입 및 용이한 제조를 허용하는 한, 상이한 분자량(예를 들어, 이중 모드(bimodal) 또는 삼중 모드(trimodal) 분자량 분포)을 갖는 여러 폴리실록산을 사용하여 생성될 수 있다.
실리콘 폼 형성 조성물은 촉매, 예를 들어 귀금속, 바람직하게는 백금을 함유하는 촉매를 추가로 포함할 수 있다. 촉매는 실리카 겔, 알루미나, 또는 카본 블랙과 같은 불활성 담체 상에 적층될 수 있다. 또한, 실리콘 폼의 다공도 및 밀도를 조절하기 위해 다양한 백금 촉매 억제제가 존재하여 발포 및 경화 반응의 동역학을 제어할 수 있다. 이러한 억제제의 예로는 폴리메틸비닐실록산 사이클릭 화합물 및 아세틸렌계 알코올이 포함된다. 이러한 억제제는 폼을 파괴하는 방식으로 발포 및 경화를 방해해서는 안 된다. 화학적 발포제가 존재할 수 있다.
실리콘 폼의 제조에서, 실리콘 폼 형성 조성물의 반응성 성분은 말단 불포화를 갖는 폴리실록산 및 반응성 충전제 조성물, 및 사용되는 경우 촉매, 억제제 및 화학적 발포제를 함유하는 한 부분("A 부분"); 및 수소화물 그룹을 갖는 폴리실록산을 함유하는 다른 부분("B 부분")인, 2개의 부분으로 제형화될 수 있다. 부분들은 예를 들어 몰드나 연속 코팅 라인으로 계량, 혼합 및 주조될 수 있다. 그때 몰드 또는 연속 코팅 라인에서 발포 및 경화가 발생한다. 다른 제조 방법에서, 실리콘 폼 형성 조성물의 반응성 성분은 반응성 충전제 조성물 및 화학적 발포제, 물리적 발포제, 또는 사용되는 경우 기타 첨가제와 함께 압출기에 도입될 수 있다. 이후, 촉매를 압출기로 계량하여 발포 및 경화 반응을 시작할 수 있다. 액체 이산화탄소 또는 초임계 이산화탄소와 같은 물리적 발포제를 물과 같은 화학적 발포제와 함께 사용하면 훨씬 더 낮은 밀도를 갖는 폼이 생성될 수 있다.
선택적으로, 복합 열 관리 시트를 일정 시간 동안, 예를 들어 24시간 동안 물에 담가서 복합 열 관리 시트에 물을 흡수시킬 수 있다. 액체 물의 높은 열용량은 복합 열 관리 시트의 한 표면에서 복합 열 관리 시트의 다른 표면으로의 열 전달을 크게 지연시키는 데 기여할 수 있다.
위에서 언급한 바와 같이, 반응성 충전제 조성물 중 각 충전제의 양은 원하는 정도의 물 생성 및 열 장벽 형성을 제공하도록 조정된다. 실리콘 폼 형성 조성물의 A 부분은 A 부분의 총 중량을 기준으로 10 내지 80 중량%(wt%), 또는 20 내지 70 중량%, 또는 30 내지 60 중량%의 반응성 충전제 조성물을 포함할 수 있으며, A 부분 조성의 나머지 부분은 A 부분의 다른 성분이 된다.
반응성 충전제 조성물이 ATH 및 붕산아연을 포함하는 경우, A 부분은 A 부분의 총 중량을 기준으로 각각, 5 내지 40 wt%, 또는 10 내지 40 wt%, 또는 20 내지 40 wt%의 ATH 및 5 내지 40 wt%, 또는 10 내지 40 wt%, 또는 20 내지 40 wt%의 붕산아연을 포함할 수 있고, A 부분 조성의 나머지 부분은 A 부분의 다른 성분이 된다.
반응성 충전제 조성물이 붕사와 수화 규산나트륨을 포함하는 경우, A 부분은 A 부분의 총 중량을 기준으로 각각, 5 내지 50 wt%, 또는 10 내지 40 wt%, 또는 20 내지 40 wt%의 붕사 및 5 내지 30 wt%, 또는 10 내지 30 wt%의 수화 규산나트륨을 포함할 수 있고, A 부분 조성의 나머지 부분은 A 부분의 다른 성분이 된다.
반응성 충전제 조성물이 ATH, 수화 규산나트륨 및 붕산아연을 포함하는 경우, A 부분은 A 부분의 총 중량을 기준으로 각각, 5 내지 30 wt%, 또는 10 내지 20 wt%의 ATH, 5 내지 30 wt%, 또는 10 내지 30 wt%의 수화 규산나트륨 및 5 내지 40 wt%, 또는 10 내지 30 wt%, 또는 20 내지 30 wt%의 붕산아연을 포함할 수 있고, A 부분 조성의 나머지 부분은 A 부분의 다른 성분이 된다.
반응성 충전제 조성물이 붕사와 붕산아연을 포함하는 경우, A 부분의 총 중량을 기준으로 각각, 붕사는 5 내지 45 중량%, 또는 10 내지 40 중량%, 바람직하게는 15 내지 35 중량%, 가장 바람직하게는 20 내지 30 중량%의 양으로 존재할 수 있고, 붕산아연은 5 내지 40 wt%, 또는 10 내지 40 wt%, 바람직하게는 15 내지 35 wt%, 가장 바람직하게는 20 내지 30 wt%의 양으로 존재할 수 있으며, A 부분 조성의 나머지 부분은 A 부분의 다른 성분이 된다.
SAP가 반응성 충전제 조성물에 존재하는 경우, A 부분은 A 부분의 총 중량을 기준으로 각각, 1 내지 60 중량%, 또는 5 내지 35 중량%, 또는 10 내지 35 중량%의 양으로 SAP를 포함할 수 있고, A 부분 조성의 나머지 부분은 하나 이상의 다른 충전제이고 A 부분의 다른 성분이 된다.
복합 열 관리 시트는 당업계에 공지된 다른 첨가제, 예를 들어 가공 보조제, 산화방지제, 오존 방지제, 자외선(UV) 또는 열 안정제, 염료, 안료, 난연제(예를 들어, 유기 인 함유 화합물), 난연성 상승제(예를 들어, 산화안티몬), 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 단열, 열 흡수 또는 열 변형(deflection) 특성을 증가시키기 위해 단열 충전제가 존재할 수 있다. 예시적인 단열 충전제로는 세라믹, 예를 들어, 실리카, 활석, 탄산칼슘, 점토, 운모, 질석 등, 또는 이들의 조합이 포함된다. 다른 측면에서, 열 전도성 특성을 증가시키기 위해 질화붕소, 질화알루미늄 등 또는 이들의 조합과 같은 열 전도성 충전제가 존재할 수 있다. 강화 입자 충전제(reinforcing particulate filler)가 존재할 수 있다. 예시적인 강화 입자 물질은 리그닌, 카본 블랙, 활석, 운모, 실리카, 석영, 금속 산화물, 유리 미소구체(예를 들어, 세노구체, 유리 미소구체, 예를 들어 붕규산염 미소구체, 또는 이들의 조합), 다면체 올리고머 실세스퀴옥산, 치환된 다면체 올리고머 실세스퀴옥산 또는 이들의 조합을 포함한다. 이들 첨가제는 강화 충전제 조성물과 동시에 첨가될 수 있다.
실리콘 폼 형성 조성물은 강화 섬유의 존재 하에 발포 및 경화되어 섬유 강화를 제공 할 수 있다. 강화 섬유는 폴리에스테르, 산화된 폴리아크릴로니트릴, 탄소, 실리카, 폴리아라미드, 폴리카보네이트, 폴리올레핀, 레이온, 나일론, 유리 섬유(예를 들어, E 유리, S 유리, D 유리, L 유리, 석영 섬유, 또는 이들의 조합), 고밀도 폴리올레핀, 세라믹, 아크릴, 플루오로폴리머, 폴리우레탄, 폴리아미드, 폴리이미드 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 강화 섬유는 직조 또는 부직포 매트 또는 테이프와 같은 임의의 형태일 수 있다. 매트 또는 테이프는 예를 들어 0.005 내지 10 mm, 또는 0.05 내지 8 mm, 또는 0.25 내지 6 mm, 또는 0.5 내지 10 mm, 또는 0.25 내지 10 mm, 또는 0.5 내지 10 mm, 또는 1 내지 10 mm, 또는 1 내지 6 mm의 두께를 가질 수 있다. 강화 입자 물질과 강화 섬유의 조합이 사용될 수 있다.
복합 열 관리 시트는 0.5 내지 30 mm, 또는 0.5 내지 20 mm, 또는 0.5 내지 15 mm, 또는 0.5 내지 10 mm, 또는 0.5 내지 8 mm, 또는 1 내지 6 mm, 또는 1 내지 5mm, 또는 1 내지 4.5 mm, 또는 1 내지 4 mm, 또는 1 내지 3.5 mm, 또는 1 내지 3 mm, 또는 1 내지 2.5 mm의 두께를 가질 수 있다. 개시된 복합 열 관리 시트는 경쟁하는 난연 시트 기술과 비교하여 더 얇은 두께로 동일하거나 향상된 열저항성을 제공할 수 있다. 어떤 측면에서, 예를 들어 열 배리어층이 형성되는 경우, 복합 열 관리층의 두께는 바람직하게는 1.5 내지 30 mm, 또는 1.5 내지 20 mm, 또는 1.5 내지 15 mm, 또는 1.5 내지 10 mm, 또는 1.5 내지 8 mm, 또는 1.5 내지 6 mm, 또는 1.5 내지 5 mm, 또는 1.5 내지 4.5 mm, 또는 1.5 내지 4 mm, 또는 1.5 내지 3.5 mm, 또는 1.5 내지 3 mm, 또는 1.5 내지 2.5 mm이다. 더 두꺼운 복합 열 관리 시트는 더 큰 압력 생성, 변형 및 붕규산 유리 생성을 제공하여 열 지연을 개선할 수 있다. 이러한 측면에서, 복합 열 관리층의 두께는 바람직하게는 1.5 내지 30 mm, 또는 1.5 내지 20 mm, 또는 1.5 내지 15 mm, 또는 1.5 내지 10 mm, 또는 1.5 내지 8 mm, 또는 1.5 내지 6 mm, 또는 2 내지 30 mm, 또는 2 내지 20 mm, 또는 2 내지 15 mm, 또는 2 내지 10 mm, 또는 2 내지 8 mm, 또는 2 내지 6 mm, 또는 3 내지 0 mm, 또는 3 내지 8 mm, 또는 3 내지 6 mm이다.
일 측면에서, 복합 열 관리 시트는 입방피트당 5 내지 65 파운드(lb/ft3)(입방미터당 1,041 kg(kg/m3)), 또는 5 내지 55 lb/ft3(881 kg/m3) 또는 10 내지 25 lb/ft3(400 kg/m3)의 밀도를 가질 수 있다. 일 측면에서, 폼은 5 내지 30 lb/ft3(80 내지 481 kg/m3)의 밀도를 갖는다. 복합 열 관리 시트는 폼의 총 부피를 기준으로 5 내지 99%, 바람직하게는 30% 이상의 공극 부피 함량(void volume content)을 가질 수 있다.
복합 열 관리 시트는 유연하며, 배터리 수명 동안 폼의 압축력 변형(compressive force deflection) 및 압축 변형(compression set)에 의해 반영되는 특성인, 압축 변형(compression deflection)에 대한 여러 사이클에 걸쳐 탄성 거동을 유지할 수 있다. 압축 변형 저항이 우수한 폼은 완충 작용(cushioning)을 제공하며, 장시간 하중을 가해도 이의 원래 모양 또는 두께를 유지한다. 일 측면에서, 복합 열 관리 시트는 0.2 내지 125 파운드/제곱인치(psi)(1 내지 862 킬로파스칼(kPa)), 또는 0.25 내지 20 psi(1.7 내지 138 kPa), 또는 0.5 내지 10 psi(3.4 내지 68.90.5 kPa)의 압축력 변형을 갖고, 각각 25% 변형에서 ASTM D3574-17에 따라 측정된다. 복합 열 관리 시트는 70℃에서 ASTM D 3574-95 테스트 D에 따라 측정된 압축 영구 변형률이 0 내지 15%, 또는 0 내지 10%, 또는 0 내지 5% 일 수 있으며; 또는 5 내지 65 lb/ft3(80 내지 1,041 kg/m3), 또는 6 내지 20 lb/ft3(96 내지 320 kg/m3), 또는 8 내지 15 lb/ft3(128 내지 240 kg/m3)의 밀도를 가질 수 있다.
일 측면에서, 복합 열 관리 시트는 단일 층으로 사용된다. 그러나 여러 개의 단일 층들을 쌓아서 단일 층으로 사용할 수 있다. 다른 층, 예를 들어 난연성 층, 비다공성 탄성 배리어 층, 접착 층 등, 또는 이들의 조합이 복합 열 관리 시트와 조합되어 사용될 수 있다. 그러나 복합 열 관리 시트의 장점 중 하나는 1장의 시트를 단독으로 사용하면 1 내지 30 mm, 또는 1 내지 20 mm, 또는 1 내지 15 mm, 또는 1 내지 10 mm, 또는 1 내지 8 mm, 또는 1 내지 6 mm의 얇은 두께에서도 다른 층 없이 효과적일 수 있다는 점이다.
사용되는 경우, 난연성 층은 보헤마이트, 수산화알루미늄, 수산화마그네슘, 팽창성 물질 또는 이들의 조합과 같은 난연성 무기 물질을 포함할 수 있다. 팽창성 물질은 산 공급원, 발포제, 및 탄소 공급원을 포함할 수 있다. 각각의 성분들은 개별 층들로 또는 혼합물, 바람직하게는 친밀한 혼합물(intimate admixture)로 존재할 수 있다. 예를 들어, 팽창성 물질은 산 공급원, 발포제, 및 탄소 공급원을 포함할 수 있다. 예를 들어, 온도가, 예를 들어, 200 내지 280℃의 값에 도달하면, 산성 종(예를 들어, 폴리포스페이트 산)이 탄소원(예를 들어, 펜타에리트리톨)과 반응하여 차르(char)를 형성할 수 있다. 예를 들어, 온도가 280 내지 350℃로 증가하면, 발포제가 분해되어 차르를 팽창시키는 가스상 제품을 생성할 수 있다.
산 공급원은 예를 들어 유기 또는 무기 인 화합물, 유기 또는 무기 황산염(예를 들어 황산암모늄) 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 유기 또는 무기 인 화합물은 오르가노포스페이트 또는 오르가노포스포네이트(예를 들어, 트리스(2,3-디브로모프로필)포스페이트, 트리스(2-클로로에틸)포스페이트, 트리스(2,3-디클로로프로필)포스페이트, 트리스(1-클로로-3-브로모이소프로필)포스페이트, 비스(1-클로로-3-브로모이소프로필)-1-클로로-3-브로모이소프로필 포스포네이트, 폴리아미노트리아진 포스페이트, 멜라민 포스페이트, 트리페닐 포스페이트, 또는 구아닐우레아 포스페이트); 오르가노포스파이트 에스테르(예를 들어 트리메틸 포스파이트, 또는 트리페닐 포스파이트); 포스파젠(예를 들어, 헥사페녹시사이클로트리포스파젠); 인 함유 무기 화합물(예를 들어, 인산, 아인산, 포스파이트, 인산 요소, 인산 암모늄(예를 들어, 인산 1수소 암모늄, 인산 2수소 암모늄, 또는 폴리인산 암모늄)); 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.
발포제는 120℃ 이상의 온도, 예를 들어 120 내지 200℃, 또는 130 내지 200℃에서 (예를 들어, 암모니아 또는 이산화탄소와 같은 더 작은 화합물로) 분해하는 제제를 포함할 수 있다. 발포제는 디시안디아미드, 아조디카본아미드, 멜라민, 구아니딘, 글리신, 우레아(예를 들어, 우레아-포름알데히드 수지 또는 메틸올화 구아닐우레아 포스페이트), 할로겐화 유기 물질(예를 들어, 염소화 파라핀), 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.
팽창성 물질은 탄소 공급원을 포함할 수 있다. 실리콘 폼 층은 탄소 공급원으로 기능할 수 있다. 탄소 공급원은 덱스트린, 페놀-포름알데히드 수지, 펜타에리트리톨(예를 들어, 이의 이량체 또는 삼량체), 점토, 폴리머(예를 들어, 폴리아미드 6, 아미노-폴리(이미다졸린-아미드) 또는 폴리우레탄), 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 아미노-폴리(이미다졸린-아미드)는 반복되는 아미드 결합 및 이미다졸린기를 포함할 수 있다.
팽창성 물질은 선택적으로 결합제를 추가로 포함할 수 있다. 결합제는 에폭시, 폴리설파이드, 폴리실록산, 폴리실라릴렌 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 결합제는 팽창성 물질의 총 중량을 기준으로 50 wt% 이하, 또는 5 내지 50 wt%, 또는 35 내지 45 wt%의 양으로 팽창성 물질에 존재할 수 있다. 결합제는 팽창성 물질의 총 중량을 기준으로 5 내지 95 wt%, 또는 40 내지 60 wt%의 양으로 팽창성 물질에 존재할 수 있다.
팽창성 물질은 팽창성 물질의 난연성을 추가로 개선하기 위해 상승작용 화합물을 선택적으로 포함할 수 있다. 상승작용(synergistic) 화합물은 붕소 화합물(예를 들어, 붕산아연, 인산붕소 또는 산화붕소), 규소 화합물, 알루미노실리케이트, 금속 산화물(예를 들어, 산화마그네슘, 산화철 또는 산화알루미늄 수화물(보헤마이트)), 금속 염(예를 들어, 유기설폰산 또는 알칼리 토금속 탄산염의 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속 염), 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 바람직한 상승작용 조합은 전술한 것 중 하나 이상과 함께 인-함유 화합물을 포함한다.
난연층은 차르-형성제(char-forming agent), 바람직하게는 리그닌, 보헤마이트, 점토 나노복합재, 팽창성 흑연, 펜타에리트리톨, 셀룰로오스, 나노실리카, 암모늄 폴리포스페이트, 리그노설포네이트, 멜라민, 시아누레이트, 붕산아연, 헌타이트(huntite), 하이드로마그네사이트, 또는 이들의 조합을 추가로 포함할 수 있다. 이론에 얽매이지 않고, 팽창성 물질과 유사하게, 차르 형성제는 차르를 형성한 다음 차르를 팽창시키는 것을 포함하는 두 가지 에너지 흡수 메커니즘을 사용하여 화염의 확산을 줄일 수 있다고 여겨진다.
난연층은 폴리머 결합제, 예를 들어 실리콘, 폴리우레탄, 에틸렌-비닐 아세테이트, 에틸렌-메틸 아크릴레이트, 에틸렌 부틸 아크릴레이트, 또는 이들의 조합을 추가로 포함할 수 있다. 난연층의 두께는 0.1 내지 2 mm, 0.5 내지 1.5 mm, 또는 0.8 내지 1.1 mm일 수 있다.
사용되는 경우, 비다공성 엘라스토머 배리어층은 각각 25℃ 및 1기압에서 측정된 20 g-mm/m2/day 미만, 또는 10 g-mm/m2/day 미만, 또는 5 g-mm/m2/day 미만의 물에 대한 투과성 계수; 또는 ASTM 412에 따라 21℃에서 측정된 0.5 내지 15 메가파스칼의 100% 연신율에서의 인장 응력; 또는 이들의 조합을 갖는 엘라스토머를 포함한다. 비다공성 엘라스토머 배리어층은 0.25 내지 1 mm 또는 0.4 내지 0.8 mm의 두께를 가질 수 있다.
비다공성 엘라스토머 배리어층은 물 또는 수증기 투과를 방지하기 위해 소수성인 엘라스토머 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 엘라스토머 배리어층은 열가소성 엘라스토머(TPE)를 포함할 수 있으며, 이는 바람직한 소수성(물 또는 수증기 투과 부족)을 갖는다. TPE 계열에는 스티렌계 블록 공중합체(TPS 또는 TPE-s), (TPO 또는 TPE-o), 열가소성 가황물(TPV 또는 TPE-v), 열가소성 폴리우레탄, 열가소성 코폴리에스테르(TPC 또는 TPE-E), 열가소성 폴리아미드(TPA 또는 TPE-A) 및 기타가 포함된다.
사용될 수 있는 엘라스토머 물질의 특정 예는 아크릴 고무, 부틸 고무, 할로겐화 부틸 고무, 코폴리에스터, 에피클로로히드린 고무, 에틸렌-아크릴 고무, 에틸렌-부틸 아크릴 고무, 에틸렌-프로필렌 고무와 같은 에틸렌-디엔 고무(EPR), 에틸렌-프로필렌-디엔 모노머 고무(EPDM), 에틸렌-비닐 아세테이트, 플루오로엘라스토머, 퍼플루오로엘라스토머, 폴리아미드, 폴리부타디엔, 폴리클로로프렌, 폴리올레핀 고무, 폴리이소프렌, 폴리설파이드 고무, 천연 고무, 니트릴 고무, 저밀도 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 열가소성 폴리우레탄 엘라스토머(TPU), 실리콘 고무, 플루오르화 실리콘 고무, 스티렌-부타디엔, 스티렌-이소프렌, 비닐 고무, 또는 이들의 조합을 포함한다. 일 측면에서 비다공성 엘라스토머 배리어층은 에틸렌-프로필렌-디엔 모노머 고무, 폴리클로로프렌 또는 이들의 조합을 포함한다.
복합 열 관리 시트를 다른 복합 열 관리 시트, 다른 유형의 층, 또는 셀 어레이 또는 배터리의 구성요소에 접착하기 위해 접착층이 존재할 수 있다. 복합 열 관리 시트에 사용될 수 있는 다양한 접착제가 해당 기술 분야에 알려져 있다. 접착제는 배터리 작동 조건에서 적용 용이성과 안정성을 위해 선택할 수 있다. 각각의 접착층은 동일하거나 상이할 수 있고, 동일하거나 상이한 두께일 수 있다. 적합한 접착제는 페놀 수지, 에폭시 접착제, 폴리에스테르 접착제, 폴리비닐 플루오라이드 접착제, 아크릴 또는 메타크릴 접착제, 또는 실리콘 접착제, 바람직하게는 아크릴 접착제 또는 실리콘 접착제를 포함한다. 일 측면에서, 상기 접착제는 실리콘 접착제이다. 용매-주조(solvent-cast) 접착제, 핫멜트(hot-melt) 접착제 및 이액형 접착제(two-part adhesive)가 사용될 수 있다. 각각의 접착층은 독립적으로 0.00025 내지 0.010인치(0.006 내지 0.25 mm), 또는 0.0005 내지 0.003인치(0.01 내지 0.08 mm)의 두께를 가질 수 있다.
복합 열 관리 시트가 접착층을 포함하는 경우, 복합 열 관리 시트는 이형층을 더 포함할 수 있다. "이형층(release layer)"은 이형 코팅을 포함하는 임의의 단일 또는 복합층을 의미하며, 선택적으로 이형 라이너를 포함하는 하나 이상의 추가층에 의해 지지된다. 각각의 이형층의 두께는 5 내지 150 마이크로미터(㎛), 10 내지 125 ㎛, 20 내지 100 ㎛, 40 내지 85 ㎛ 또는 50 내지 75 ㎛일 수 있다.
복합 열 관리 시트는 전기화학 셀 상에 배치되어 배터리용 셀 어셈블리를 제공한다. 셀은 리튬 이온 셀, 특히 각기둥형, 원통형 또는 파우치형 셀일 수 있다. 도 2는 셀 어셈블리(1002)에서 복합 열 관리 시트의 위치 설정의 일 측면을 도시하고, 도 3은 셀 어셈블리(1003)에서 복합 열 관리 시트의 위치 설정의 또 다른 측면을 도시한다. 도 2 및 도 3은 제1 셀(103)과 제2 셀(104) 사이에 복합 열 관리 시트(10)가 위치할 수 있음을 도시한다. 도 2는 복합 열 관리 시트(10)가 셀(103, 104)의 높이 및 폭과 대략 동일한 크기일 수 있음을 도시한다. 도 3은 복합 열 관리 시트(10)가 각각의 셀(103, 104)보다 작을 수 있음을 도시한다. 또한 도 3에 도시된 바와 같이, 복합 열 관리 시트(10)가 전기화학 셀(103, 104)의 가장자리를 지나 연장되는 것도 가능하다. 전기화학 셀의 가장자리를 지나 연장되는 복합 열 관리 시트는 셀의 또 다른 표면의 적어도 다른 부분 또는 전부를 감싸고 덮을 수 있다.
도 4는 다중 셀 어셈블리(1004)가 각각의 셀(103, 104) 사이에 위치된 복합 열 관리 시트(10)를 갖는 2개 이상의 셀(103, 104)을 포함할 수 있음을 도시한다. 상기 셀은 리튬 이온 셀, 특히 파우치 셀(pouch cell)일 수 있다. 도 4는 배터리용 어셈블리(1004)가, 각각의 셀(103, 104) 및 각각의 다른 셀 사이에 위치된 복합 열 관리 시트(10)를 갖는 2개 이상의 셀들(예를 들어, 103, 104)을 포함할 수 있음을 보여준다. 일 측면에서, 2 내지 10개의 복합 열 관리 시트는 배터리용 어셈블리(1004)를 제조하는 동안 셀 상에 또는 셀 어레이에 배치될 수 있다. 예를 들어, 2 내지 10개의 복합 열 관리 시트는 내부에, 예를 들어, 전극을 향하도록 배치될 수 있거나, 또는 배터리 외부를 향하는 외부에 배치될 수 있다. 2 내지 10개의 내화성 복합 열 관리 시트는 셀 또는 파우치 셀의 파우치, 또는 둘 모두에 배치되거나 부착될 수 있다. 물론, 셀들 및 셀 어레이들의 수에 따라 복합 열 관리 시트가 1개 또는 10개 이상 존재할 수 있다. 도 4은 배터리의 외부를 향하도록 배터리용 어셈블리(1004)의 외부에 배치된 복합 열 관리 시트(10a)를 추가로 도시한다.
일 측면에서, 복합 열 관리 시트의 노출된 외부 가장자리의 적어도 일부는 복합 열 관리 시트의 본체로부터 열을 끌어당기는 물질(88)을 포함할 수 있다. 복합 열 관리 시트의 노출된 가장자리에 적용되는 예시적인 물질로는 세라믹, 예를 들어, 질화붕소 또는 질화알루미늄, 금속, 예를 들어, 알루미늄, 고 열용량 왁스, 상변화 물질 등, 또는 이들의 조합이 포함된다.
셀 어셈블리는 배터리에 사용된다. 배터리는 하나 이상의 전기화학 셀 또는 셀 어레이를 적어도 부분적으로 둘러싸는 하우징(housing)을 포함한다. 하우징은 예를 들어 폴리머 또는 파우치 셀의 파우치인, 임의의 유형일 수 있다. 복합 열 관리 시트는 배터리에서 임의의 배치 형태로 셀 또는 셀 어레이 상에 배치되거나 바로 위에 배치될 수 있다. 복합 열 관리 시트는 배터리의 개별 셀들 또는 셀 어레이들 사이에 배치될 수 있다. 복합 열 관리 시트는, 예를 들어, 배터리의 셀들 또는 셀 어레이들의 측면들, 이의 일부, 또는 배터리의 셀들 또는 셀 어레이들의 선택된 세트 상에, 예를 들어, 위쪽에, 사이에, 아래에, 인접하게, 또는 이들의 조합에 배치될 수 있다. 복합 열 관리 시트는 복수의 파우치 셀, 압력 관리 패드, 냉각판 또는 기타 내부 배터리 구성 요소에 배치되거나 부착될 수 있다. 배터리의 어셈블리 압력은 적층된 구성요소들을 제자리로 고정할 수 있다.
예를 들어, 도 5에 도시된 바와 같이, 배터리(2001)는 하우징(800) 내부의 다수의 셀 어레이들(700)에 다수의 셀들을 포함할 수 있다. 복합 열 관리 시트(10)는 두 개의 셀 어레이들(700) 사이에 배치될 수 있다. 도 12에 도시된 바와 같이, 복합 열 관리 시트(10)는 셀 어레이의 다수의 셀들을 따라 하우징(800)의 측면과 셀 어레이(700)의 측면 사이에 배치될 수 있다. 또한, 도 12에 도시된 바와 같이, 단열 복합 열 관리 시트(10)는 하우징(800)의 단부와 하나 이상의 셀 어레이들(700)의 단부 사이에 배치될 수 있다.
하나 이상의 복합 열 관리 시트 또는 다른 층이 사용되는 경우, 시트 및 층은 당업계에 공지된 방법에 의해 조립될 수 있다. 시트 및 층은 셀의 표면 또는 배터리의 다른 구성요소(예를 들어, 배터리 케이스의 벽)에 조립될 수 있다. 일 측면에서, 시트 및 층은 개별적으로 조립된 후 셀, 배터리 구성요소, 또는 둘 모두에 배치되거나 부착된다. 각각의 시트 및 층은 개별적으로 제조된 후 원하는 순서로 적층(예를 들어, 하나 이상의 접착층을 사용하여 배치 또는 접착)될 수 있다. 대안적으로, 하나 이상의 개별 층은 예를 들어 열 및 압력을 사용하여 코팅, 주조 또는 라미네이팅에 의해 또 다른 개별 층 상에 제조될 수 있다. 예를 들어, 일 측면에서, 난연층 또는 접착층은 복합 열관리 시트 위에 직접 주조될 수 있다. 직접 코팅 또는 주조는 접착층을 제거하여 두께를 줄이고 난연성을 향상시킬 수 있다.
다음의 실시예는 본 개시내용을 설명하기 위해 제공된다. 실시예는 단지 예시적이고, 본 발명에 따라 제조된 장치를 본 명세서에 설명된 재료, 조건 또는 공정 파라미터로 제한하려는 의도가 아니다.
실시예
실시예에서는 표 1에 기재된 물질을 사용하였다.
샘플 준비
실시예 1 내지 6의 샘플은 벤질 알코올을 발포제로 사용하여 표 2에 나타낸 A 부분과 B 부분을 갖는 2부분 제형을 제조하여 제조되었다. 충전제는 A 부분에 포함되었다. 그런 다음 A 부분과 B 부분을 혼합하고 두 이형층 사이에 주조했다. 주조 혼합물을 발포 및 경화시킨 후 원하는 두께를 달성하도록 주조 양을 조정하였다. 발포 및 경화는 70℃에서 10분간 수행되었다. 실시예 1 내지 6의 복합 열관리 시트를 94℃에서 12시간 동안 경화시킨 후 적당한 크기로 절단하였다. 그런 다음 복합 열 관리 시트를 아래 설명된 대로 테스트했다.
열 테스트
각 샘플의 열 성능은 열폭주 시뮬레이션으로 측정되었다. 도 6은 열 테스트에 사용되는 장치(5000)를 도시한다. 복합 열 관리 시트(10)를 550℃로 설정된 핫 플레이트(960) 위에 직접 배치하였다. 비교예 1의 파이로겔 표면을 핫 플레이트 위에 올려놓았다. 12.7 mm 운모 플레이트 셀 유사형(cell analog)(970)을 복합 열 관리 시트(10)의 상부 면에 배치하였다. 운모 플레이트 셀 유사형(970)에 뚫린 구멍에 열전대 센서(980)를 삽입하여 열전대 센서(980)를 복합 열 관리 시트(10)의 상부 면에 배치하였다.
비교예 1
충전되지 않은 폴리우레탄 폼 층과 파이로겔 열 배리어층을 포함하는 비교예를 테스트했다. 다목적 실리콘 접착제를 사용하여 두 층을 접착했다.
실시예 1 내지 6
실시예 1 내지 6은 표 2에 나타낸 성분을 사용하여 제조하였다. 양은 각 면의 중량부로 표시되며, 여기서 비닐-말단 실리콘 및 반응성 충전제 조성물의 총합은 100 중량부이다. B 부분에는 실리콘 수소화물만 함유되어 있다. A 부분과 B 부분을 A:B = 20:1(A 부분 20부 대 B 부분 1부)의 중량비로 혼합했다.
또한, 표 2에는 테스트 전 각 경화된 시료의 두께, 동일계 열 배리어층이 형성되었는지 여부, 및 테스트 시 열 배리어층의 변형이 발생했는지 여부를 나타내었다.
도 7에 도시된 바와 같이, 붕사와 붕산아연의 조합을 함유하는 반응성 충전제 (실시예 1 및 2)는 변형된(곡선) 표면을 갖는 열 배리어층(11)을 제공하였다. 시험 장치의 셀 유사형(970)이 시트에 하향 힘을 가함에도 불구하고 곡면이 형성된다. 이 힘은 배터리 패드가 가할 수 있는 힘과 유사하다. 셀 유사형(cell analog)(970)에 의해 하향 힘이 가해져도 시트의 변형이 발생하고 형성된 열 배리어층이 셀 유사형(970)을 들어올리기 때문에, 열 배리어층은 팽창하는 셀을 효과적으로 밀어낼 뿐만 아니라 에어포켓을 만들어서 대류 열 전달을 지연시킨다. 또한 접점의 표면적을 줄여 전도성 열 전달을 지연시킨다.
도 8은 실시예 1 및 2의 붕사 및 붕산아연을 포함하는 반응성 충전제 조성물로부터 형성된 열 배리어층의 또 다른 도면을 도시한다. 열 배리어층은 연속적이고 유연하다. 이는 예를 들어 목탄과 유사하게 불연속적이고 비탄성(깨지기 쉬움)일 수 있는 선행 기술 조성물에 의해 형성된 배리어 층과는 뚜렷한 대조를 이룬다.
도 9는 시간 경과에 따라 측정된 각 샘플에 대해 열전대에 의해 감지된 온도 증가를 보여준다. 유리하게는 모든 샘플이 열 차단 특성을 나타냈다. 붕사와 붕산아연의 조합을 함유하는 반응성 충전제 조성물(실시예 1 및 2)은 실시예 3 내지 6보다 더 나은 열 성능을 제공하였다.
실시예 1과 2는 동일한 조성을 가졌으나, 실시예 1의 더 두꺼운 시트는 실시예 2의 더 얇은 시트보다 반대편 표면에 더 나은 열 보호를 제공했다. 10분 후 실시예 1의 측정온도는 비교예 1 및 실시예 2 내지 6의 온도보다 낮았다. 전기 자동차 배터리 응용 분야의 경우, 기술적 실현 가능성은 150℃에 도달하는 시간으로 결정될 수 있으며, 이는 바람직하게는 가능한 한 길며, 예를 들어 최소 10분이다. 실시예 1의 복합 열관리 시트의 반대면은 20분간 장시간 노출에도 불구하고 140℃에 불과하고, 150℃에도 도달하지 못했다.
이론에 얽매이지 않고, 실시예 1에 의해 생성된 우수한 결과는 협력하여 작동하는 상이한 메커니즘에 기인한 것으로 여겨진다. 첫째, 붕사와 붕산아연의 열용량으로 인해 열이 흡수되는 것으로 여겨진다. 붕사에서 물이 방출되면서 열이 더 흡수된다. 수증기의 생성은 열원에서 떨어진 연질의 다공성 층을 통해 증가된 열 대류를 제공할 수 있다. 그러나 열원에 대한 노출이 증가하면 수증기와 뜨거운 가스에 의한 열 대류를 차단하는 열 배리어층이 형성되어 더 높은 온도에서 향상된 열 저항을 제공한다. 열 배리어층을 형성하면 열전도를 더욱 감소시키거나 방지할 수 있다. 변형된 배리어가 형성된 실시예 1, 2의 경우 열전도를 추가적으로 감소시킬 수 있다.
못 관통 테스트(Nail Penetration Test)
못 관통 테스트가 수행되었다. 도 10a 및 도 10b는 각각 알루미늄 단부 플레이트(910, 920)(치수 185 mm x 90 mm x 15.2 mm), 폴리테트라플루오로에틸렌 절연 필름(930, 940) (치수 185 mm x 90 mm x 1 mm), 파우치 셀(201, 202) 및 테스트된 샘플 (950)(예를 들어, 복합 열 관리 시트)을 포함하는 못 관통 테스트를 위한 제1 장치(7000)의 개략도의 분해도 및 비분해도이다. 셀(201, 202)의 특성은 표 3에 제공된다. 폭주를 시작하기 위해 10 mm/s의 압입 속도(indentation rate)로 삽입된 8 mm 못으로 셀(201)에 구멍을 냈다. 셀(201, 202)은 전기적으로 절연되었다. 여러 열전대가 온도 프로파일을 측정했다. 위치 V1은 못이 관통된(예를 들어 고장난) 셀(201)과 테스트된 샘플(950) 사이에 있었고 위치 V2는 테스트된 샘플(950)과 이웃 셀(202) 사이에 있었다. 전압도 측정되었다.
비교예 2
발포층이 없는 비교예를 테스트했다.
비교예 3
충전되지 않은 폴리우레탄 폼 층을 포함하는 비교예를 테스트했다.
실시예 7 및 8
실시예 7 및 8은 표 4에 나타낸 성분을 사용하여 제조하였다. A 부분과 B 부분을 A:B = 20:1(A 부분 20부 대 B 부분 1부)의 중량비로 혼합했다.
비교예 2와 실시예 7의 못 관통 시험 결과를 표 5, 6, 도 11, 도 12에 제공하였다. 도 11은 비교예 3 및 실시예 7의 못 관통 테스트 결과를 나타내는 온도(℃) 대 시간(분)의 그래프이다. 도 11에 나타낸 바와 같이, 실시예 7은 테스트에서 열폭주를 막을 수 있었다. 도 12는 비교예 2 및 3과 실시예 7의 못 관통 테스트 결과를 두께별로 나타낸 전압(V) 대 시간(분)의 그래프이다. 도 12는 비교예 12의 경우 18초 지연, 비교예 2의 경우 31초 지연, 2 mm 두께의 실시예 7의 경우 102초 지연, 3 mm 두께의 실시예 7의 경우 폭주가 없음을 포함한다.
UL94 500 W(125 mm) 수직 연소 테스트
UL94 섹션 6.2 컨디셔닝에 따라 각 물질 유형 20개를 70 ± 2℃에서 168 ± 2시간 동안 컨디셔닝했다. 모든 샘플은 UL 94 섹션 9.5에 따라 배열되고 테스트되었다. 표 7은 수직 연소 물질 분류 요구 사항을 제공하고 표 8은 테스트 결과를 제공한다.
비교예 3의 미세열량측정 결과는 도 13 및 표 9에 제공되고, 실시예 7에 대한 미세열량측정 결과는 도 14 및 표 10에 제공되고, 실시예 8에 대한 미세열량측정 결과를 도 15 및 표 11에 제공된다. 도 13, 도 14 및 도 15는 X축과 Y축 척도가 상이하다.
도 16a 및 도 16b는 각각, 알루미늄 단부 플레이트(911, 921), 폴리테트라플루오로에틸렌 절연 필름(931, 941), 12 Ah 파우치 셀(203, 204, 205) 및 테스트된 샘플 (951, 952)(예를 들어, 복합 열 관리 시트)을 포함하는 못 관통 테스트를 위한 제2 장치(8000)의 개략도의 분해도 및 비분해도이다. 셀(204)은 못으로 구멍을 뚫어 폭주를 시작했다. 셀(203, 204, 205)은 전기적으로 절연되었다. 여러 열전대가 도 16a에 도시된 바와 같이 위치 V3, V4, V5, TC1, TC2, TC8에서 온도 프로파일을 측정했다.
비교예 3의 못 관통 테스트 결과를 표 10 및 도 17에 제공하고, 실시예 7의 못 관통 테스트 결과를 표 11 및 도 18 및 도 19에 제공하고, 실시예 8의 못 관통 테스트 결과를 표 12 및 도 20에 제공하였다. 각각의 도 17, 도 18 및 도 20은 온도(℃) 대 시간(초(s))의 그래프이다. 도 19는 못 관통 테스트에 따른 실시예 7의 사진으로, 도시된 바와 같이 유연성을 여전히 바람직하게 유지하고 있다.
[표 10]
[표 11]
[표 12]
하기 설명되는 것은 본 개시내용의 비제한적인 측면에 해당한다.
측면 1: 배터리용 복합 열 관리 시트(composite thermal management sheet)로서, 상기 복합 열 관리 시트는, 실리콘 폼 층(silicone foam layer); 및 상기 실리콘 폼 층 내에 배치된 반응성 충전제 조성물을 포함하며, 상기 반응성 충전제 조성물은, 열에 초기 노출 시 분해되어 물을 생성하는 제1 충전제; 및 상기 제1 충전제와 상이한 제2 충전제를 포함하고, 상기 제2 충전제는 상기 제1 충전제의 분해 생성물을 갖는 열 배리어층(thermal barrier layer)을 형성하거나, 물을 흡수하거나, 또는 둘 다를 수행한다.
측면 2: 측면 1에 있어서, 상기 열 배리어층은 붕규산 유리 층, 바람직하게는 곡면을 갖는 붕규산 유리 층을 포함하는, 복합 열 관리 시트.
측면 3: 측면 2에 있어서, 상기 붕규산 유리는 실리콘 폼 층의 분해로부터 유래된 규소를 포함하는. 복합 열 관리 시트.
측면 4: 전술한 측면 중 어느 하나에 있어서, 제1 충전제 및 제2 충전제는 알루미늄 삼수화물, 질산암모늄, 붕사, 수화 규산나트륨(hydrous sodium silicate), 수산화마그네슘, 탄산마그네슘 수산화물 오수화물, 인산마그네슘 삼염기 팔수화물, 붕산아연, 초흡수성 폴리머, 또는 물유리(waterglass) 중 2종 이상인 것인, 복합 열 관리 시트.
측면 5: 측면 4에 있어서, 제1 충전제는 알루미늄 삼수화물, 수화 규산나트륨, 탄산마그네슘 수산화물 오수화물, 인산마그네슘 삼염기 팔수화물, 초흡수성 폴리머, 물유리, 또는 이들의 조합을 포함하는, 복합 열 관리 시트.
측면 6: 측면 4 또는 측면 5에 있어서, 제2 충전제는 질산암모늄, 붕사, 수화 규산나트륨, 수산화마그네슘, 탄산마그네슘 수산화물 오수화물, 인산마그네슘 삼염기 팔수화물, 붕산아연, 초흡수성 폴리머, 또는 이들의 조합을 포함하는, 복합 열 관리 시트.
측면 7: 측면 4에 있어서, 상기 반응성 충전제 조성물이 알루미늄 삼수화물 및 붕산아연을 포함하는, 복합 열 관리 시트.
측면 8: 측면 4에 있어서, 상기 반응성 충전제 조성물은 붕사 및 수화 규산나트륨을 포함하는, 복합 열 관리 시트.
측면 9: 측면 4에 있어서, 상기 반응성 충전제 조성물은 알루미늄 삼수화물, 붕산아연 및 수화 규산나트륨을 포함하는, 복합 열 관리 시트.
측면 10: 측면 4에 있어서, 상기 반응성 충전제 조성물은 붕사 및 붕산아연을 포함하는, 복합 열 관리 시트.
측면 11: 측면 4에 있어서, 상기 반응성 충전제 조성물은 붕사, 붕산아연 및 알루미늄 삼수화물을 포함하는, 복합 열 관리 시트.
측면 12: 측면 4 내지 11 중 어느 하나에 있어서, 상기 반응성 충전제 조성물이 초흡수성 폴리머, 물유리, 또는 둘 다를 추가로 포함하는, 복합 열 관리 시트.
측면 13: 측면 12에 있어서, 상기 반응성 충전제 조성물은 알루미늄 삼수화물, 수화 규산나트륨, 탄산마그네슘 수산화물 오수화물, 인산마그네슘 삼염기 팔수화물, 또는 이들의 조합; 및 초흡수성 폴리머, 바람직하게는 폴리(아크릴산나트륨)을 포함하는, 복합 열 관리 시트.
측면 14: 전술한 측면 중 어느 하나에 있어서, 복합 열 관리 시트의 두께는 1 내지 30 mm, 또는 1 내지 20 mm, 또는 1 내지 15 mm, 또는 1 내지 10 mm, 또는 1 내지 8 mm, 또는 1.5 내지 8 mm, 또는 1.5 내지 6 mm, 또는 2.5 내지 6 mm인 것인, 복합 열 관리 시트.
측면 15: 전술한 측면 중 어느 하나에 있어서, 입방피트당 5 내지 65파운드(입방미터당 80 내지 1,041킬로그램), 또는 입방피트당 6 내지 20파운드(입방미터당 96 내지 320킬로그램), 또는 입방피트당 8 내지 15파운드(입방미터당 128 내지 240킬로그램)의 밀도; 각각 25% 변형(deflection)에서 ASTM D3574-17에 따라 측정된, 0.2 내지 125 파운드/제곱인치(1 내지 862 킬로파스칼), 또는 0.25 내지 20 파운드/제곱인치(1.7 내지 138 킬로파스칼), 또는 0.5 내지 10 파운드/제곱인치(3.4 내지 68.90.5 킬로파스칼)의 압축력 변형(compression force deflection); 70℃에서 ASTM D 3574-95 테스트 D에 따라 측정된 0 내지 15%, 또는 0 내지 10%, 또는 0 내지 5%의 압축 변형(compression set); 또는 이들의 조합을 갖는 것인, 복합 열 관리 시트.
측면 16: 전기화학 셀, 바람직하게는 리튬 이온 전기화학 셀의 표면에 배치된 전술한 측면 중 어느 하나의 복합 열 관리 시트를 포함하는, 배터리용 어셈블리.
측면 17: 측면 16에 있어서, 상기 전기화학 셀은 각형 셀(prismatic cell), 파우치 셀(pouch cell), 또는 원통형 셀을 포함하는 것인, 배터리용 어셈블리.
측면 18: 측면 16 또는 17에 있어서, 상기 어셈블리는 적어도 2개의 전기화학 셀들을 포함하는, 배터리용 어셈블리.
측면 19: 측면 16 내지 18 중 어느 한 측면에 기재된 배터리용 어셈블리; 및 상기 배터리용 어셈블리를 적어도 부분적으로 둘러싸는 하우징을 포함하는, 배터리.
조성물, 방법 및 물품은 본원에 기재된 임의의 적절한 물질, 단계, 또는 구성요소를 대안적으로 포함하거나, 구성되거나, 필수적으로 포함하여 구성되는 것일 수 있다. 상기 조성물, 방법 및 물품은 추가적으로, 또는 대안적으로 상기 조성물, 방법 및 물품의 기능 또는 목적을 달성하는 데 필요하지 않은 임의의 재료(또는 종), 단계 또는 구성요소가 없거나, 또는 실질적으로 없도록 제형화될 수 있다.
용어 "단수(a 및 an)"는 수량의 제한을 나타내는 것이 아니라, 언급된 항목 중 적어도 하나의 존재를 나타낸다. 용어 "또는"은 문맥상 달리 명확하게 표시되지 않는 한 "및/또는"을 의미한다. 본 명세서 전체에 걸쳐 "일 측면(an aspect)", "또 다른 측면(another aspect)" 등에 대한 언급은, 상기 측면과 관련하여 설명된 특정 요소(예를 들어, 특징, 구조, 단계 또는 특성)가 본 명세서에 기재된 적어도 하나의 측면에 포함되고, 다른 측면들에 존재하거나 존재하지 않을 수 있음을 의미한다. 또한, 기재된 요소들은 다양한 측면들에서 임의의 적합한 방식으로 조합될 수 있음을 이해해야 한다.
층, 필름, 영역, 또는 기판과 같은 요소가 다른 요소 "상에" 있는 것으로 언급될 때, 다른 요소에 직접 있을 수 있거나 중간 요소가 존재할 수도 있다. 이와 달리, 요소가 다른 요소 "바로 위에" 있는 것으로 언급되는 경우, 중간 요소가 존재하지 않는다.
본 명세서에서 달리 명시되지 않는 한, 모든 테스트 표준은 본 출원의 출원일 또는, 우선권이 주장되는 경우, 테스트 표준이 나타나는 최우선 출원의 출원일을 기준으로 유효한 가장 최근의 표준이다.
동일한 구성요소 또는 특성에 대한 모든 범위의 종점은 그 종점을 포함하고, 독립적으로 조합될 수 있으며, 모든 중간점 및 중간 범위를 포함한다. 예를 들어, "25 중량% 이하 또는 5 내지 20 중량%"의 범위는 종점 및 "5 내지 25 중량%" 범위의 모든 중간 값, 예를 들어 10 내지 23 중량% 등을 포함한다. 본 명세서에서 사용되는 용어 "제1(first)", "제2(second)" 등, "1차(primary)", "2차(secondary)" 등은 임의의 순서, 수량, 또는 중요도를 나타내는 것이 아니라 한 요소를 다른 요소와 구별하기 위해 사용된다. "이들의 조합(combination thereof)"이라는 용어는 개방적이며, 목록이 각 요소를 개별적으로 포함할 뿐만 아니라 목록에 있는 둘 이상의 요소들의 조합, 및 목록에 있는 적어도 하나의 요소와 명명되지 않은 유사한 요소들의 조합을 포함하는 것을 의미한다. 또한, "조합"이라는 용어는 블렌드, 혼합물, 합금, 반응 생성물 등을 포함한다.
달리 정의되지 않는 한, 본 명세서에 사용되는 기술적 및 과학적 용어는 본 발명이 속하는 기술 분야의 숙련가에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 갖는다.
인용된 모든 특허, 특허 출원, 및 기타 참고문헌은 그 전문이 본원에 참조로 포함되어 있다. 그러나, 본 출원의 용어가 포함된 참고 문헌의 용어와 모순되거나 상충되는 경우, 본 출원의 용어가 포함된 참고 문헌의 상반되는 용어보다 우선한다.
도면에서는 설명의 편의와 명세서의 명확성을 위하여 층들 및 영역들의 폭 및 두께를 과장하여 나타내었다. 도면에서 동일한 참조 번호는 동일한 요소를 나타낸다.
예시적인 구현예는 이상적인 구현예를 개략적으로 예시하는 단면도를 참조하여 본 명세서에서 설명된다. 따라서, 예를 들어, 제조 기술 및/또는 허용 오차(tolerance)의 결과로 도면의 형상에서 변형이 예상된다. 따라서, 본 명세서에 기재된 구현예는 본 명세서에 예시된 영역들의 특정 형상으로 제한되는 것으로 해석되어서는 안 되며, 예를 들어, 제조로부터 초래되는 형상의 편차를 포함해야 한다. 예를 들어, 평평한 것으로 예시되거나 설명된 영역은 통상적으로 거친 및/또는 비선형 특징을 나타낼 수 있다. 또한, 뾰족한 각도로 예시된 것은 둥글 수 있다. 따라서, 도면에 도시된 영역들은 본질적으로 개략적이며, 이들의 형상은 영역의 정확한 형상을 예시하기 위한 것이 아니며, 본 청구범위의 범위를 제한하기 위한 것이 아니다.
특정 측면이 설명되지만, 현재 예상하지 못하거나 예상할 수 없는 대안, 수정, 변형, 개선 및 실질적인 균등물이 출원인 또는 당업자에게 발생할 수 있다. 따라서, 출원되고 보정될 수 있는 첨부된 청구범위는 이러한 모든 대안, 수정, 변형, 개선 및 실질적인 동등물을 포함하도록 의도된다.

Claims (19)

  1. 배터리용 복합 열 관리 시트(composite thermal management sheet)로서, 상기 복합 열 관리 시트는,
    실리콘 폼 층(silicone foam layer); 및
    상기 실리콘 폼 층 내에 배치된 반응성 충전제 조성물을 포함하며,
    이때, 상기 반응성 충전제 조성물은,
    열에 초기 노출 시 분해되어 물을 생성하는 제1 충전제; 및
    상기 제1 충전제와 상이한 제2 충전제를 포함하고,
    상기 제2 충전제는 상기 제1 충전제의 분해 생성물을 갖는 열 배리어층(thermal barrier layer)을 형성하거나, 물을 흡수하거나, 또는 둘 다를 수행하는 것인, 복합 열 관리 시트.
  2. 제1항에 있어서, 상기 열 배리어층이 붕규산 유리 층, 바람직하게는 곡면을 갖는 붕규산 유리 층을 포함하는 것인, 복합 열 관리 시트.
  3. 제2항에 있어서, 상기 붕규산 유리가 실리콘 폼 층의 분해로부터 유래된 규소를 포함하는 것인, 복합 열 관리 시트.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 충전제 및 상기 제2 충전제가 알루미늄 삼수화물, 질산암모늄, 붕사, 수화 규산나트륨(hydrous sodium silicate), 수산화마그네슘, 탄산마그네슘 수산화물 오수화물, 인산마그네슘 삼염기 팔수화물, 붕산아연, 초흡수성 폴리머, 또는 물유리(waterglass) 중 2종 이상인 것인, 복합 열 관리 시트.
  5. 제4항에 있어서, 상기 제1 충전제가 알루미늄 삼수화물, 수화 규산나트륨, 탄산마그네슘 수산화물 오수화물, 인산마그네슘 삼염기 팔수화물, 초흡수성 폴리머, 물유리, 또는 이들의 조합을 포함하는 것인, 복합 열 관리 시트.
  6. 제4항 또는 제5항에 있어서, 상기 제2 충전제가 질산암모늄, 붕사, 수화 규산나트륨, 수산화마그네슘, 탄산마그네슘 수산화물 오수화물, 인산마그네슘 삼염기 팔수화물, 붕산아연, 초흡수성 폴리머, 또는 이들의 조합을 포함하는 것인, 복합 열 관리 시트.
  7. 제4항에 있어서, 상기 반응성 충전제 조성물이 알루미늄 삼수화물 및 붕산아연을 포함하는 것인, 복합 열 관리 시트.
  8. 제4항에 있어서, 상기 반응성 충전제 조성물이 붕사 및 수화 규산나트륨을 포함하는 것인, 복합 열 관리 시트.
  9. 제4항에 있어서, 상기 반응성 충전제 조성물이 알루미늄 삼수화물, 붕산아연 및 수화 규산나트륨을 포함하는 것인, 복합 열 관리 시트.
  10. 제4항에 있어서, 상기 반응성 충전제 조성물이 붕사 및 붕산아연을 포함하는 것인, 복합 열 관리 시트.
  11. 제4항에 있어서, 상기 반응성 충전제 조성물이 붕사, 붕산아연 및 알루미늄 삼수화물을 포함하는 것인, 복합 열 관리 시트.
  12. 제4항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 반응성 충전제 조성물이 초흡수성 폴리머, 물유리, 또는 둘 다를 추가로 포함하는 것인, 복합 열 관리 시트.
  13. 제12항에 있어서, 상기 반응성 충전제 조성물이 알루미늄 삼수화물, 수화 규산나트륨, 탄산마그네슘 수산화물 오수화물, 인산마그네슘 삼염기 팔수화물, 또는 이들의 조합; 및 초흡수성 폴리머, 바람직하게는 폴리(아크릴산나트륨)을 포함하는 것인, 복합 열 관리 시트.
  14. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 복합 열 관리 시트의 두께가 1 내지 30 mm, 또는 1 내지 20 mm, 또는 1 내지 15 mm, 또는 1 내지 10 mm, 또는 1 내지 8 mm, 또는 1.5 내지 8 mm, 또는 1.5 내지 6 mm, 또는 2.5 내지 6 mm인 것인, 복합 열 관리 시트.
  15. 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서, 입방피트당 5 내지 65파운드(입방미터당 80 내지 1,041킬로그램), 또는 입방피트당 6 내지 20파운드(입방미터당 96 내지 320킬로그램), 또는 입방피트당 8 내지 15파운드(입방미터당 128 내지 240킬로그램)의 밀도;
    각각 25% 변형(deflection)에서 ASTM D3574-17에 따라 측정된, 0.2 내지 125 파운드/제곱인치(1 내지 862 킬로파스칼), 또는 0.25 내지 20 파운드/제곱인치(1.7 내지 138 킬로파스칼), 또는 0.5 내지 10 파운드/제곱인치(3.4 내지 68.90.5 킬로파스칼)의 압축력 변형(compression force deflection);
    70℃에서 ASTM D 3574-95 테스트 D에 따라 측정된, 0 내지 15%, 또는 0 내지 10%, 또는 0 내지 5%의 압축 변형(compression set);
    또는 이들의 조합을 갖는 것인, 복합 열 관리 시트.
  16. 전기화학 셀, 바람직하게는 리튬 이온 전기화학 셀의 표면에 배치된 제1항 내지 제15항 중 어느 한 항의 복합 열 관리 시트를 포함하는, 배터리용 어셈블리.
  17. 제16항에 있어서, 상기 전기화학 셀이 각형 셀(prismatic cell), 파우치 셀(pouch cell), 또는 원통형 셀을 포함하는 것인, 배터리용 어셈블리.
  18. 제16항 또는 제17항에 있어서, 상기 어셈블리가 적어도 2개의 전기화학 셀들을 포함하는 것인, 배터리용 어셈블리.
  19. 제16항 내지 제18항 중 어느 한 항에 기재된 배터리용 어셈블리; 및
    상기 배터리용 어셈블리를 적어도 부분적으로 둘러싸는 하우징;을 포함하는, 배터리.
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US20210288362A1 (en) * 2020-03-12 2021-09-16 Rogers Corporation Thermal management multilayer sheet for a battery
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