TW202320393A - 具有經改良熱管理之次要電池組 - Google Patents
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Abstract
本發明係關於一種可用於一全電動車輛(EV)、一插電式混合動力車輛(PHEV)、一混合動力車輛(HEV)之具有經改良熱管理之新穎次要電池組,或用於其他車輛電池之電池組,且更特定而言,係關於一特定材料對使一次要電池組隔熱且進一步最小化一電池組內之熱失控之傳播之用途。
Description
本發明係關於一種具有經改良熱管理從而允許在極端溫度之擴展條件下使用之新穎次要電池組,特別是包括鋰離子電池單元之次要電池組。更特定而言,本發明係關於一特定異氰酸酯基材料(聚胺酯、聚脲、聚異氰脲酸酯及其等混合物)對使一次要電池組隔熱且進一步最小化一電池組內之熱漂移之傳播之用途。該次要電池組可用於一全電動車輛(EV)、一插電式混合動力車輛(PHEV)、一混合動力車輛(HEV)中,或用於其他車輛電池。
電池可大致分成一次電池及次要電池。一次電池,亦被稱為拋棄式電池,意欲於被使用直至耗盡,之後僅需用一或多個新電池更換其等。次要電池,更常見地被稱為可再充電電池,能夠反复再充電及重複使用,因此與一拋棄式電池相比較,提供經濟、環保及易用性的效益。次要電池之實例可包含鎳鎘電池、鎳金屬混合電池、鎳氫電池、鋰次要電池等。
次要電池,特別是鋰離子電池,已成為一關鍵的能量儲存技術且現在係消費型電子裝置、工業、運輸及電力儲存應用之主要技術。
歸因於其等高潛力與其等高能量及電力密度,及其等良好的壽命,次要電池現在係首選的電池技術,特別是在汽車工業中,因為其現在可為電動車輛,諸如混合電動車輛(HEV)、電池電動車輛(BEV)及插電式混合電動車輛(PHEV)提供更長的行駛里程及合適的加速度。在當前汽車工業中,製造不同大小及形狀之鋰離子電池單元且隨後將其等組裝成不同組態之組。一汽車次要電池組通常由大量電池單元,有時數百、甚至數千個組成,以滿足所期望的電力及容量需要。
然而,傳動系統技術之此轉變並非沒有技術障礙,因為一電動馬達之使用轉化為具有高能量密度、長操作壽命及在廣泛範圍之條件下操作之能力之廉價電池之需要。儘管與拋棄式電池相比,可再充電電池單元提供數個優點,但此類型之電池並非沒有缺點。
一般而言,與可再充電電池相關聯之大多數缺點係歸因於所採用的電池化學物質,因為此等化學物質往往不如一次電池中使用之化學物質穩定。在正常電力/電流負載及環境操作條件下,大多數Li離子電池內之溫度係由熱管理系統控制以保持於20°C至55°C之一範圍內。然而,不利條件,諸如高電池溫度下之高電力消耗、個別電池內之化學故障可能增加局部發熱。特定而言,高於一臨界溫度時,該電池內之放熱化學反應被活化且發熱變得遠多於熱管理系統之熱提取。此被稱為「熱失控」之現象現在通常指代歸因於各種操作因素所致之電池溫度及壓力之突然、迅速增加,從而導致過高溫度遍及一電池模組之傳播。熱失控可能導致電池排氣及內部溫度超過200°C。據報導,在鋰離子電池熱濫用測試期間,完全充電、圓柱形、18650型鋰離子電池之最高電池表面溫度在310°C至870°C之範圍內。據報導,單個電池之量測火焰溫度高達1060°C且含有一組電池之一電池模組之火焰溫度高達1500°C。因此,來自電池組之電力被中斷且採用電池組之系統更可能歸因於損壞規模及相關聯熱能釋放而招致廣泛的附帶損壞。
歸因於增加溫度之電池經歷此溫度增加,電池組內之相鄰電池之溫度亦將增加。若允許此等相鄰電池之溫度不受阻礙地增加,則其等亦可能進入在電池內溫度過高之一不可接受狀態,從而導致一級聯效應,其中單個電池內之起始溫度增加遍及整個電池組傳播。
此外,歸因於鋰離子電池之特性,次要電池組在-20°C至60°C之一環境溫度範圍內操作。然而,即使在此溫度範圍內操作時,若環境溫度降至低於0°C,則次要電池組亦可能開始失去其容量或充電或放電能力。取決於環境溫度,在溫度保持低於0°C時,電池之生命週期容量或充電/放電能力可能極大地降低。儘管如此,使用鋰離子電池可能係不可避免的,其中環境溫度超出在20°C至25°C之間的最佳環境溫度範圍。此等因素不僅極大地縮短車輛之行駛里程,而且對電池造成一極大損壞。在較低溫度下可用之能量及電力之惡化歸咎於容量之降低及內電阻之增加。
綜上所述,在一電池組或具有多個電池之一電池模組中,自一個電池至下一電池可能發生顯著的溫度變動,此對該電池組之效能係不利的。為了促成整個電池組之長壽命,該等電池必須低於一所期望臨限溫度。為了促成組效能,應最小化次要電池組中之電池之間的溫差。然而,取決於通向環境之熱路徑,不同電池將達到不同溫度。此外,出於相同原因,不同電池在充電程序期間達到不同溫度。據此,若一個電池相針對其他電池處於一增加的溫度,則其充電或放電效率將不同且因此,其可能比其他電池更快地充電或放電。此將導致整個次要電池組之效能下降。
已採用若干方法來降低熱問題之風險或降低熱傳播之風險。此等可在美國專利-B-8,367,233中找到,其揭示一電池組熱管理系統,該電池組熱管理系統包括整合至一電池組外殼之至少一個壁中之至少一個外殼故障埠,其中該(等)外殼故障埠在電池組之正常操作期間保持閉合,且在一電池組熱事件期間開啟,由此為在該熱事件期間產生之熱氣體提供一流動路徑以按一受控方式自電池組外殼排出。
另一方法係開發新電池化學物質及/或修改既有電池化學物質。又一方法係在電池位準下提供額外屏蔽,因此抑制熱能自經歷熱管理問題之電池傳播至相鄰電池之流動。再一方法係使用一間隔件總成來將經歷熱事件之電池之位置維持於其在電池組內之預定位置中,由此有助於最小化對相鄰電池之熱效應。
亦描述使一電池組隔熱以降低熱漂移或其等傳播之風險。例如,文獻US-A-2007/0259258描述一種鋰發電機電池,其中該等發電機一個接一個地堆疊且此堆疊固持於被聚胺酯發泡體環繞之位置中。亦揭示其中冷卻鰭片插入兩個發電機之間的一實施例。
文獻DE-A-202005010708描述一種起動用鉛酸電化學發電機及一種工業用電化學發電機,其殼體含有塑膠發泡體,諸如具有閉孔之聚丙烯或聚氯乙烯。
文獻US-A-2012/0003508描述一種鋰電化學發電機電池,其包含:一罩殼;複數個鋰電化學發電機,其等容置於該罩殼中,各發電機包含一容器;一硬質阻燃發泡體,其具有封閉氣孔率,由填充該罩殼之內壁與各電化學發電機之容器之側壁之自由表面之間的空間之一電絕緣材料形成,該發泡體在表示各電化學發電機之容器之高度之至少25%之一長度內覆蓋該容器之側壁之自由表面。根據一項實施例,硬質阻燃發泡體由選自包括以下項之群組之一材料組成:聚胺酯、環氧樹脂、聚乙烯、三聚氰胺、聚酯、聚苯乙烯、聚矽氧或聚胺酯,及較佳地聚胺酯及環氧樹脂之混合物。用於發泡體形式之聚胺酯樹脂之膨脹係使用以下化學途徑進行描述以獲得發泡體:
a) 經由化學途徑,即,水與異氰酸酯之反應產生CO
2,此將造成聚胺酯發泡,
b)經由物理途徑,即,在由異氰酸酯與供氫體化合物之間的放熱反應產生之熱之作用下使具有低沸點之一液體蒸發,或
c) 經由空氣注入。
雖然已採用數種方法來嘗試降低熱侵入以及遍及電池組之熱能傳播之風險,但至關重要的是,若確實發生一電池組位準熱事件,則最小化人身及財產風險。由於一電池中之單元之數目及大小增加,因此亦期待提供合適熱管理之必要性及效益。
此外,設計電池組之一新趨勢係不使用模組,而是將整個電池組構建為車輛之結構平台,其中電池單元有助於將該平台鞏固為一個大單元。此新設計降低既有電池組之複雜性及該電池組之總質量,且因此實現改良效率及最終電動車輛之里程。藉助此方法,強烈需要用一間隙填充材料使電池隔熱,該間隙填充材料亦具有額外的適當結構黏合性質。亦將用作一間隙填充物之一結構黏合劑之耐用性係由其在車輛移動時均勻地分散由路面產生之振動誘發之應力或抵抗一車輛碰撞衝擊之能力決定。一結構黏合劑之效能亦將取決於底物之模量以及結構黏合劑之抗拉強度性質。事實上,當將一負載力施加至一結構黏合劑時,其必須展現在壓力下抗斷裂之一良好能力。搭接剪切強度係一黏合劑抵抗鍵合表面之平面中之力之能力。鍵合結構黏合劑通常經設計使得該黏合劑僅受到平面內力,從而在該黏合劑中產生剪切應力。因此,強烈需要提供此間隙填充物以提供恰當的結構黏合性質(諸如良好的搭接剪切強度及抗拉強度性質)且另外使一電池組內之電池隔熱。事實上,電池組框架必須保持堅固及抗碰撞以保護電池單元,及更重要的是車輛乘員。
此外,由於趨勢係在用於運輸之車輛之電池組中使用具有結構黏合性質之間隙填充物,因此亦需要良好的隔熱性質及低密度。因此,電池組製造商亦期待具有結構黏合性質、低密度與良好隔熱性質之此間隙填充物之一更輕版本。
在此內容脈絡下,本發明之基本目標之一係提供一種將提供合適熱管理且最小化歸因於非受控熱事件所致之人身及財產風險之新電池組,因為其仍被期待。亦要求在電池之生命週期期間進行合適熱管理將係可能的。
本發明之另一基本目標係提供一種將包含一材料之新電池組,該材料可用於電池及/或電池組隔熱且具有良好的結構黏合性質,諸如良好的搭接剪切強度及抗拉強度性質從而改良該結構之抗碰撞性以保護電池單元,及更重要的是車輛乘員。
本發明之另一基本目標係提供此材料之一更輕版本以回應於在使用含有次要電池單元之電池組之車輛中使用更輕材料以在該等電池需要再充電之前最大化其等行駛里程自主性之需要。
藉助本發明,尋求所主張的次要電池組將解決該等上述問題。
所有此等目標尤其係藉由本發明達成,本發明係關於一種次要電池組100,其包括:
- 一電池組外殼101,其由一外殼頂板104及一外殼底板102組成,該外殼頂板104及外殼底板102在彼此密封時提供一實質上氣密的電池組外殼101,
- 電池單元103之至少一個陣列,其在該外殼底板102內,該等電池單元103彼此電連接且以一直立方式配置使得該等單元之軸線彼此平行,
- 一異氰酸酯基材料
A,其部分地或完全填充該電池組外殼101之開放空間及/或部分地或完全填充電池單元103之該陣列內之開放空間及/或部分地或完全覆蓋該等電池單元103,
且其中該異氰酸酯基材料
A係藉由混合及固化一組合物
X而製備,該組合物
X包括:
(a) 至少一種異氰酸酯化合物,
(b) 具有至少兩個環氧基之至少一種有機化合物或至少一種含活性氫化合物或選自由多元醇、多胺、聚醯胺、聚亞胺及多元醇胺組成的群組之含活性氫化合物之一混合物,
(c) 至少一種催化劑,
(d) 最後至少一種起泡劑,
(e) 最後至少一種增黏劑,及
(f) 最後至少一種添加劑,
且其中針對100重量份之組合物
X,其進一步包括自0.1重量份至30重量份、較佳地自0.1重量份至20重量份及甚至更佳地自4.5重量份至30重量份之至少一種有機聚矽氧烷聚合物
Y,該有機聚矽氧烷聚合物
Y包括作為一端基或作為一側基之由一羥基封端之至少一個聚氧烷部分。
為了達成此等目標,申請人完全出人意料地證明,在作為材料,諸如聚胺酯、聚脲、聚異氰脲酸酯(或其等混合物)之前驅體之配方內,添加包括由一羥基封端之一特定聚氧烷部分之一有機聚矽氧烷聚合物
Y會改良該材料之結構黏合性質,該材料亦可用作用於使一電池組內之電池隔熱之一間隙填充材料。根據本發明之材料之選擇可克服使用純有機聚胺酯材料之類似電池未解決之問題。
在另一較佳實施中,針對100重量份之組合物
X,其進一步包含自0.1重量份至25重量份、較佳地自4.5重量份至25重量份、較佳地自1重量份至15重量份及較佳地自2.5重量份至10重量份之至少一種有機聚矽氧烷聚合物
Y,該有機聚矽氧烷聚合物
Y包括作為一端基或作為一側基之由一羥基封端之至少一個聚氧烷部分。
根據本發明之材料具有以下優點:帶有含經改良抗拉強度性質及良好搭接剪切強度之良好結構黏合性質,該搭接剪切強度係該材料抵抗鍵合表面平面中之力從而改良該結構之抗碰撞性以保護電池單元及更重要的是車輛乘員之能力。使用根據本發明之結構黏合劑鍵合部件提供顯著效益,因為該黏合劑分散作用於總體鍵合區域上之負載及應力,而不是將其等集中於該鍵合區域之單個點或一特定區域上,從而允許均勻地分散靜態及動態負載且因此降低一次要電池組內之總成之振動位準。
此外,熟知的是,在環境溫度下計算一電動車輛在充電之間的行駛里程。電動車輛駕駛員感知到寒冷的溫度降低可用里程。此損失不僅係由電加熱機艙造成,而且由電池電化學反應之固有減慢造成,此降低寒冷時之容量。因此,根據本發明之材料之特定選擇使該材料可展現經改良隔熱性質。
由於溫度差影響電池單元之電阻、自放電速率、庫侖效率以及不可逆容量及電力衰減速率,在一寬的化學物質範圍內,根據本發明之次要電池組允許均勻的熱條件適用於一電池組或模組中之所有電池。因此,進一步最小化無缺陷電池之充電失衡及早期故障之電池狀態之可能性。
根據一較佳實施例,該有機聚矽氧烷聚合物
Y包括作為一端基或作為一側基之由一羥基封端之至少一個聚氧烷部分,且其中該聚氧烷部分具有自300 g/mol至4000 g/mol、較佳地自300 g/mol至3500 g/mol及甚至更佳地自300 g/mol至3000 g/mol之一平均分子量。
根據另一較佳實施例,該有機聚矽氧烷聚合物
Y包括作為一端基或作為一側基之由一羥基封端之聚氧烷部分且該有機聚矽氧烷聚合物
Y具有廣義平均式:
MD
xD*
yT*
zM
其中
M表示:(R)
3SiO
1/2或R
1(R)
2SiO
1/2;
D表示(R)
2SiO
2/2;
D*表示(R
1)(R)SiO
2/2;
T*表示(R
1)SiO
3/2;
x係自5至220,
y係自2至50,
z係自0至50,
R係選自由甲基、乙基、丙基、三氟丙基及苯基組成的群組之一烷基,且最佳地R係一甲基,
R
1係具有通式-C
nH
2nO-(C
2H
4O)
a-(C
3H
6O)
bH之一羥基封端聚醚部分,其中n係3或4,a>0及b≥0且其中a及b經定義使得該平均分子量係自300 g/mol至4000 g/mol、較佳地自300 g/mol至3500 g/mol及甚至更佳地自300 g/mol至3000 g/mol。
根據另一較佳實施例,該有機聚矽氧烷聚合物
Y包括作為一端基或作為一側基之由一羥基封端且具有以下廣義平均式之聚氧烷部分
MD
xD*
yM
其中
M表示:(R)
3SiO
1/2或R
1(R)
2SiO
1/2;
D表示(R)
2SiO
2/2;
D*表示(R
1)(R)SiO
2/2;
x係自5至220,
y係自2至50,
R係選自由甲基、乙基、丙基、三氟丙基及苯基組成的群組之一烷基,且最佳地R係一甲基,且
R
1係具有通式-C
nH
2nO-(C
2H
4O)
a-(C
3H
6O)
bH之一羥基封端聚醚部分,其中n係3或4,a>0及b≥0且其中a及b經定義使得該平均分子量係自300 g/mol至4000 g/mol、較佳地自300 g/mol至3500 g/mol及甚至更佳地自300 g/mol至3000 g/mol。
根據另一較佳實施例,該組合物
X不含包括高於4000 g/mol之平均分子量之聚氧烷支鏈之有機聚矽氧烷聚合物
Y ,較佳地不含包括高於3500 g/mol之一平均分子量之聚氧烷支鏈之有機聚矽氧烷聚合物
Y且甚至更佳地不含包括高於3000 g/mol之一平均分子量之聚氧烷支鏈之有機聚矽氧烷聚合物
Y。
根據另一較佳實施例,該組合物
X不含包括具有烷氧端基之聚氧烷部分之有機聚矽氧烷聚合物
Y。
根據另一較佳實施例,R1係具有通式-C
nH
2nO-(C
2H
4O)
a-(C
3H
6O)
bH之一羥基封端聚醚支鏈,其中n係3或4,a係自1至85、較佳地自5至60,且b係自0至65、較佳地自4至60,且其中a及b經定義使得該平均分子量係自300 g/mol至4000 g/mol、較佳地自300 g/mol至3500 g/mol及甚至更佳地自300 g/mol至3000 g/mol。
根據另一較佳實施例,摩耳比a/b係自0.1至20、及較佳地自0.5至10及甚至更佳地自0.5至5。
製備根據本發明之聚二有機矽氧烷-聚氧烷共聚物之方法在此項技術中係熟知的。例如,聚二有機矽氧烷-聚氧烷共聚物可藉由使一合適醇與環氧乙烷及環氧丙烷(1,2-環氧丙烷)反應以產生所期望分子量之聚氧烷聚醚而製備。合適醇係羥基烯基化合物,例如乙烯醇或烯丙醇。上述反應產生一單羥基封端聚氧烷聚醚,其中另一封端基係由烯丙基、甲代烯丙基或乙烯基氧基組成之一不飽和烯基,其可在存在一鉑族催化劑下透過氫化矽烷化反應與含有矽鍵合氫原子之聚二有機矽氧烷進一步反應。
例如,作為製備三元共聚物之方便起始原料之羥基封端聚氧烷聚醚可藉由使一合適醇與環氧乙烷及環氧丙烷(1,2-環氧丙烷)反應以產生所期望分子量之聚氧烷聚醚而製備。合適醇係羥基烯基化合物,例如乙烯醇、烯丙醇、甲代烯丙醇及類似者。
選擇組合物
X之組分使得組合物
X之黏度在固化之前具有足夠流動性以允許該組合物作為一液體施加於次要電池組內,從而允許其流入電池組外殼。在一較佳實施例中,該組合物
X在25℃下之黏度選自100 mPa.s至10,000 mPa.s、較佳地自100 mPa.s至6,000 mPa.s。
本說明書中所考量之所有黏度對應於以一本身已知方式在25°C下用一布氏型機器量測之一動態黏度量值。關於流體產品,本說明書中所考量之黏度係在25°C下之動態黏度,被稱為「牛頓」黏度,即,以一本身已知方式在一足夠低的剪切速率梯度下量測使得所量測黏度與該速率梯度無關之動態黏度。
在一較佳實施例中,該異氰酸酯基材料
A係一發泡體。使用該異氰酸酯基材料
A作為一發泡體之優點係提供此材料之一更輕版本以回應於在使用含有次要電池單元之電池組之車輛中使用更輕材料以在該等電池單元需要再充電之前最大化其等行駛里程自主性之需要。
使用根據本發明之異氰酸酯基材料
A之一發泡版本之另一優點係其與非發泡材料相比較具有一更高隔熱性質。
根據發泡程序,經獲得發泡體可具有不同類型:一閉孔發泡體或一開孔發泡體。一閉孔發泡體具有作為一水分蒸氣阻障且將不允許水分經過該發泡體之優點。一開孔發泡體將允許水分經過。在一較佳實施例中,該異氰酸酯基材料
A係一閉孔發泡體。
根據另一較佳實施例,該異氰酸酯基材料
A係藉由一機械發泡程序步驟製備之一發泡體,其中在組合物
X之固化步驟之前或期間藉由劇烈機械攪拌將一氣體天添加至組合物
X中。
在機械發泡(亦被稱為機械起沫)中,剛好在聚合/固化反應之前或期間,藉由劇烈攪拌將一惰性氣體(諸如空氣、CO
2、氮氣或前述氣體之一混合物)散佈至起始組分中,其留下截留於聚合物基質內之氣泡。機械發泡可包含攪打、混合、攪拌或類似者。可使用現成的混合設備,且一般不需要特殊設備。打入液相之惰性氣體之量係由氣體流量計量設備控制以產生所期望密度之一起沫劑。機械發泡可在一歐克斯混合器或一霍巴特混合器中進行。
根據另一較佳實施例,異氰酸酯基材料
A係藉由以下物理發泡程序之一者製備之一發泡體:
- 將一低沸點液體用作一物理起泡劑且添加至組合物
X中,該低沸點液體在由組合物
X之放熱聚合反應誘發之溫度升高高於其沸點時蒸發以產生一發泡材料,或
- 將二氧化碳(CO
2)用作一物理起泡劑且在高於大氣壓之一高壓下引入至組合物
X之至少一種組分中或至組合物
X中,然後進行自高壓至大氣壓之一壓力驟冷以誘發CO
2之一相分離,其產生空腔且產生一發泡材料。
當二氧化碳用作一物理起泡劑時,其可作為一液體、一超臨界流體或一氣體引入。二氧化碳較佳地在高達100巴(較佳地自10至100巴)之提高的壓力下引入。發泡程序涉及若干步驟:較佳地在一提高的壓力下將二氧化碳溶解於組合物
X中或溶解於其組分之一者;較佳地在壓力釋放至環境壓力下使一氣泡群成核;及最終使截留於聚合物基質中之有核氣泡生長。例如,當組分b)係一含活性氫化合物,諸如多元醇時,較佳地將CO
2氣體例如以100%至200%體積之一位準添加至多元醇或流線,從而在自10巴至20巴之一壓力下將多元醇提供給組合物
X,同時在一高壓(高達100巴、較佳地自10巴至100巴)下將異氰酸酯添加至混合室,其中一壓降允許發泡起始。在一實施例中,亦在高壓(高達100巴)下將氮氣添加至異氰酸酯組分從而充當一共發泡劑。
在一低沸點液體用作諸如烴(例如,環戊烷)或氫氟烴之一物理發泡劑時,較佳的是低分子量烴(諸如丙烷、丁烷、戊烷(諸如正戊烷或環戊烷)、二甲基醚或氟化烴(諸如1,1,1,3,3-五氟丙烷(HFC-245fa)、1,1,1,3,3-五氟丁烷(HFC-365mfc)、1-氟丁烷、九氟環戊烷、全氟-2-甲基丁烷、1-氟己烷、全氟-2,3-二甲基丁烷、全氟-1,2-二甲基環丁烷、全氟己烷、全氟異己烷、全氟環己烷、全氟庚烷、全氟乙基環己烷、全氟-1,3-二甲基環己烷、全氟辛烷及1,1,1,2-四氟乙烷(HFC-134a)。其等藉由源自放熱聚合及起泡反應之熱而蒸發。
其他合適物理起泡劑包含氫氟烯烴(HFO),諸如反-1,3,3,3-四氟丙烯-1-烯(HFO-1234ze,可自Honeywell公司以Solstice
®ze商品名購得)、反-1-氯-3,3,3-三氟丙烯(HFO-1233zd,可自Arkema公司以Forane™商品名購得)、2,3,3,3-四氟丙烯-1-烯(HFO-1234yf,可自Honeywell公司以Solstice™ yf商品名,及自Chemours公司以Opteon™ YF商品名購得)、順-1,1,1,4,4,4-六氟-2-丁烯(HFO-1336mzz-Z,可自Chemours公司以Opteon™ MZ商品名獲得)及Opteon™ 1150 (可自Chemours公司購得)。
在一特定實施例中,該異氰酸酯基材料
A係藉由使一組合物
X發泡而獲得之一發泡體,該組合物
X係藉由混合一第一部分A及一第二部分B而製備,其中:
該第一部分A包括:
- 具有至少兩個環氧基之至少一種有機化合物或至少一種含活性氫化合物或選自由多元醇、多胺、聚醯胺、聚亞胺及多元醇胺組成的群組之含活性氫化合物之一混合物,
- 至少一種有機聚矽氧烷聚合物
Y,其包括作為一端基或作為一側基之由一羥基封端之至少一個聚氧烷部分,
- 至少一種乾燥劑,
- 至少一種催化劑,
- 視情況至少一種起泡劑,
- 視情況最後至少一種增黏劑,及
- 視情況至少一種添加劑,
該第二部分B包括:
- 至少一種異氰酸酯化合物,
且其中針對100重量份之組合物
X,其進一步包括:
自0.1重量份至20重量份、較佳地自1重量份至15重量份及最佳地自2.5重量份至10重量份之至少一種有機聚矽氧烷聚合物
Y,該有機聚矽氧烷聚合物
Y包括作為一端基抑或作為一側基之由一羥基封端之至少一個聚氧烷部分。
已發現,藉由在上述部分A中使用一乾燥劑,當期望一發泡體作為材料
A時,藉由最小化歸因於水之存在(前提是水作為一起泡劑存在或在該部分A中水可能以水分之形式存在)所致之化學發泡,允許更好地控制使用二氧化碳作為一物理起泡劑(PBA)之一物理發泡程序。
根據另一較佳實施例,該異氰酸酯基材料
A係藉由一化學發泡程序步驟製備之一發泡體,其中在組合物
X中存在至少一種起泡劑,該起泡劑在組合物
X之固化步驟之前或期間發泡。在化學發泡中,該起泡劑係自一化學反應產生。
合適化學起泡劑之實例包含水及視情況選自含有烴、氟碳化合物及氟代烴之群組組成之一或多種化合物或選自甲酸及乙酸之至少一種羧酸。通常,在配方中添加水允許使水與異氰酸酯反應,以產生不穩定的胺基甲酸,該胺基甲酸分解為胺及CO
2作為一副產物,其使聚合物起泡。存在於總質量之組合物(在反應之前)中之水之量通常係自0.02 wt.%至2.00 wt.%、或自0.05 wt.%至1.0 wt.%、或自0.1 wt.%至0.7 wt.% (基於組合物
X之總重量)。
其他合適化學起泡劑包含Si-OH化合物,該等化合物可為單體、低聚物或聚合物及特別是具有至少一個矽烷醇(Si-OH)基之有機矽烷及有機矽氧烷。合適OH官能化合物之實例包含二烷基矽氧烷,諸如OH封端二甲基矽氧烷。此等矽氧烷在25°C下可具有在10 mPa*s至5,000 mPa*s、10 mPa*s至2,500 mPa*s、10 mPa*s至1,000 mPa*s、10 mPa*s至500 mPa*s或10 mPa*s至100 mPa*s之範圍內之黏度。
在另一實施例中,化學起泡劑可由甲酸及水之一混合物組成。該起泡劑亦可由至少60重量%之甲酸及至多40重量%之水之一混合物組成。所利用的起泡劑之量可取決於所期望性質而變動。例如,可改變起泡劑之量以調整發泡製品中之最終發泡體密度及發泡體升高輪廓,以及孔大小。
根據另一較佳實施例,在一組合的化學及物理發泡程序中使用物理發泡程序及化學發泡兩者(例如,藉由添加水或矽烷醇)。
根據一較佳實施例,該異氰酸酯基材料
A係聚矽氧-聚胺酯發泡體、聚矽氧-聚脲發泡體、聚矽氧-聚異氰脲酸酯發泡體或由聚矽氧及由上述程序製備之聚脲、聚胺酯及/或聚異氰脲酸酯之混合物製成之一發泡體。
如本文中所使用,一發泡體被定義為具有眾多空腔之一材料,該等空腔可填充有氣體,諸如空氣、氧氣、二氧化碳、氮氣或任何合適氣體。該等空腔遍及整塊材料形成一蜂巢式結構。該發泡體可為閉孔、開孔或兩者之一混合物。閉孔指代具有空腔之一發泡體,該等空腔形成完全被固體材料環繞之離散空腔。開孔指代具有彼此連接之空腔之一發泡體。
根據一較佳實施例,該異氰酸酯基材料
A用作一間隙填充材料且作為一結構黏合劑,其完全或部分地填充電池組外殼101之開放空間及/或電池單元103之陣列之開放空間及/或部分地或全部覆蓋電池單元103。自晶胞至鄰近晶胞之熱擴散可被異氰酸酯基材料
A有效地隔絕且熱漂移不會傳播通過整個電池組並接著因此防止威脅使用者之安全。另外,針對具有安置於電池組中之控制電路板之一些電池組,本發明之異氰酸酯基材料
A可安置於電池單元陣列與電路板之間及電池單元陣列與連接電路之間以減少由電路板及連接電路造成之電池發熱問題。
組合物
X之組分(a)之實例可選自由單異氰酸酯、二異氰酸酯、多異氰酸酯及其等混合物組成的群組。以闡釋方式提及根據本發明使用且具有芳族、環狀、飽和或脂族且一般技術者熟知之單、雙或多異氰酸酯及此等化合物之混合物之至少一個異氰酸酯官能基之組分(a)。合適實例係二甲苯二異氰酸酯(XDI)、四甲基二甲苯二異氰酸酯(TMXDI)、氫化二甲苯二異氰酸酯(HXDI)、萘1,5-二異氰酸酯(NDI)、4,4'-二苯甲烷二異氰酸酯(MDI),特別是4,4'-二苯基甲烷二異氰酸酯或2,4'-二苯基甲烷二異氰酸酯及甲苯二異氰酸酯(TDI),特別是2,4-甲苯二異氰酸酯及2,6-甲苯二異氰酸酯。其他合適實例係六亞甲基二異氰酸酯(HMDI)、1,3-四甲基苯二甲基二異氰酸酯、對苯二異氰酸酯(PPDI)、異佛爾酮二異氰酸酯及4,4'-二環六甲基甲烷二異氰酸酯(H
12MDI)。作為脂環族二異氰酸酯之實例,可提及異佛爾酮二異氰酸酯(IPDI)。
作為產生聚胺酯基材A或聚異氰脲酸酯基材A之組合物
X之組分(b),合適多元醇化合物例如係但不意欲限於,例如:多官能聚醚(例如,聚乙二醇、聚丙二醇、PTMG或聚己內酯二醇)、聚酯多元醇(PEPO)、丙烯酸多元醇(ACPO)、聚碳酸酯多元醇、蓖麻油或此等之一混合物。特定實例係:甘油、聚甘油、乙二醇、丙二醇,包括自2個至10個碳原子、較佳地自2個至6個碳原子之二醇,諸如乙二醇、二甘醇、1,4-丁二醇、1,3-丁二醇、1,2-丙二醇、2,3-丁二醇、1,5-戊二醇、1,6-己二醇、1,10-癸二醇、1,3-丙二醇、2-甲基丙烷-1,3-二醇、1、4-環己二醇、1,3-環己烷二甲醇、1,4-環己烷二甲醇、2,5-己二醇、二丙二醇、聚乙二醇、聚丙二醇、新戊二醇、季戊四醇、新戊二醇羥基新戊酸酯、二季戊四醇、三羥甲基丙烷、2-丁基-2-乙基-1,3-丙二醇、山梨糖醇、甘露糖醇、木糖醇及內消旋-赤蘚糖醇。
亦可使用此等二醇或聚酯多元醇之酯以及聚醚多元醇。以一已知方式,聚酯多元醇通常選自脂族及芳族聚酯多元醇以及此等化合物之混合物。舉例而言,可提及由脂族、環狀或芳族多元醇之縮合得到之聚酯多元醇,諸如1,2-乙二醇、1,2-丙二醇、1,3-丙二醇、甘油、三羥甲基丙烷、1,6-己二醇、1,2,6-己三醇、丁烯二醇、蔗糖、葡萄糖、山梨糖醇、季戊四醇及甘露糖醇。聚酯多元醇通常藉由在其等與二羧酸或羧酸酐之聚酯化反應中使用過量的雙或多官能醇而獲得。聚醚多元醇通常藉由環狀單體,諸如環氧乙烷、環氧丙烷或四氫呋喃之陰離子或陽離子加聚而獲得。用於合成聚胺酯之聚醚多元醇之摩耳質量通常自250變動至8000。其等官能度可取決於用作起始劑之分子之性質而在2至7之範圍內。此等聚醚二醇之端基可為伯的(primary)或仲的(secondary)。
作為產生聚脲基材A之組合物
X之組分(b),可使用之含活性氫化合物包括其中氫與氮鍵合之化合物。較佳地,此等化合物選自包括多胺、聚醯胺、聚亞胺及多元醇胺,更佳地多胺之群組。實例性多胺包含乙二胺;新戊二胺;1,6-二胺基己烷;雙胺基甲基三環癸烷;二胺基環己烷;二亞乙基三胺;雙-3-胺基丙基甲胺;三亞乙基四胺;甲苯二胺、二苯甲烷二胺之各種異構體;N-甲基-1,2-乙二胺、N-甲基-1,3-丙二胺;N,N-二甲基-1,3-二胺基丙烷;N,N-二甲基乙醇胺;3,3'-二胺基-N-甲基二丙胺;N,N-二甲基二丙三胺;胺丙基咪唑;及其等組合。此等化合物之其他特定實例包含伯胺及仲胺封端聚醚。較佳地,此等聚醚具有大於約230之一分子量、自1至3之一官能度。此等胺封端聚醚係熟知的且由一低級烯化氧添加至其之一適當起始劑製備,其中所得羥基封端多元醇隨後胺化。
作為係具有至少兩個環氧基之一有機化合物之組合物
X之組分(b),可引用具有至少兩個環氧基之任何脂族、脂環族、芳族及/或雜環化合物。特定而言,具有至少兩個環氧基之任何芳族化合物可能係合適的。其他合適聚環氧化物包含例如多價酚,例如鄰苯二酚、間苯二酚、對苯二酚、4,4'-二羥基-二苯基丙烷(雙酚A)、4,4'-二羥基-3,3'-二甲基二苯基甲烷、4,4'-二羥基二苯基甲烷(雙酚F)、4,4'-二羥基二苯基環己烷,4,4'-二羥基-3,3'-二甲基二苯基丙烷、4,4'-二羥基二苯基、4,4'-二羥基二苯碸(雙酚S)及三(4-羥基苯基)甲烷之聚縮水甘油醚。此外,可提到:基於芳香胺及環氧氯丙烷之聚環氧化合物,例如N-二(2,3-環氧丙基)苯胺、N,N'-二甲基-N,N'-二環氧丙基-4,4'-二胺基二苯甲烷或N,N-二環氧丙基-4-胺基苯基縮水甘油醚。另外,可使用:多元芳香族、脂肪族及脂環族羧酸之縮水甘油酯,例如鄰苯二甲酸二縮水甘油酯、間苯二甲酸二縮水甘油酯、對苯二甲酸二縮水甘油酯、己二酸二縮水甘油酯及1摩耳芳族或脂環族二羧酸酐及1/2摩耳二醇或1/n摩耳多元醇(其具有n個羥基),或六氫鄰苯二甲酸二縮水甘油酯,其等可視情況被甲基取代。其他合適實例包含多元醇,例如1,4-丁二醇、1,4-丁烯二醇、甘油、三羥甲基丙烷、季戊四醇及聚乙二醇之縮水甘油醚。亦可採用多不飽和化合物之環氧化產物,諸如植物油及其等轉化產物。
作為組合物
X之組分(c),合適催化劑係在有機錫化合物當中進行選擇。作為組分(c),合適催化劑係能夠催化聚合反應之化合物。此等催化劑係已知的,且其等之選擇及濃度在一般技術者之知識範圍內。參見例如第4,296,213號及第4,518,778號美國專利。合適催化劑之非限制性實例包含叔胺及/或有機金屬化合物。
另外,如此項技術中已知,當目標係產生異氰脲酸酯材料時,較佳的是路易斯酸作為催化劑,單獨地或結合其他催化劑。實例係有機羧酸之錫(II)鹽,諸如二月桂酸二丁基錫(例如自Air Products and Chemicals有限公司以商品名DABCO
TM購得)、二月桂酸二辛基錫、二乙酸二丁基錫、二辛酸二丁基錫及雙(十二烷基硫醇)二丁基錫。亦可使用無錫催化劑,例如有機鈦酸鹽、鐵催化劑,諸如有機鐵化合物、有機及無機重金屬化合物或叔胺。一有機鐵化合物之一實例係乙醯丙酮鐵(III)。叔胺之實例係三乙胺、三正丁胺、四甲基乙二胺、四甲基己二胺、五甲基二亞乙基三胺、五甲基二亞丙基三胺、二甲基哌嗪、1,2-二甲基咪唑、N-乙基嗎啉、三(二甲基胺基丙基)六氫-1,3,5-三嗪、二甲基胺基乙醇、二甲胺基乙氧基乙醇、1,4-二氮雜雙環-[2.2.2]辛烷、N,N-雙(N,N-二甲基-2-胺基乙基)甲胺、N,N-二甲基環己胺(「DMCHA」)、N,N-二甲基苯胺、雙(N,N-二甲胺基乙基)醚、N,N-二甲基-2-胺基乙醇、N,N-二甲胺基吡啶、N,N,N,N-四甲基(雙(2-胺基乙基)甲胺、1,5-二氮雜雙環-[4.3.0]壬-5-烯、1,8-二吖雙環[5.4.0]十一碳-7-烯(「DBU」)及N-乙基嗎啉。其他合適的特別是二甲基芐胺、甲基二芐胺、三氯化硼叔胺加合物及N-[3-(二甲基胺基)丙基]甲醯胺。該催化劑可單獨使用或安置於可被稱為溶劑之一載體媒劑中。該載體媒劑可為異氰酸酯反應性的,例如醇官能載體媒劑,諸如二丙二醇、聚矽氧、既線性又環狀的有機油、有機溶劑及此等之混合物。
異氰酸酯基與異氰酸酯反應性基之相對比例可根據期望變動,較佳地在[NCO]/[異氰酸酯反應性基]之0.9:1至2:1之一摩耳比內。較佳地,該摩耳比係自1:1至1.8:1、或1.1:1至1.6:1、或自1.1:1至1.4:1。
然而,聚胺酯材料通常藉由造成一有機異氰酸酯化合物及多元醇在錫催化劑或叔胺催化劑之存在下反應以便使NCO/OH當量比達到約0.9至1.2而獲得,聚異氰脲酸酯材料較佳地藉由造成其等在三聚催化劑之存在下反應以便使NCO/OH當量比達到約3.0或更大而獲得。合適三聚催化劑之實例係羧酸鹽,諸如2-乙基己酸鉀。
當存在時,起泡劑組分(d)可在水、氫鹵烯烴(諸如反-1-氯-3,3,3-三氟丙烯-1-烯、反1,3,3,3-四氟丙烯、1,1,1,4,4,4-六氟丁烯)或其等混合物當中進行選擇。起泡劑之用量通常總計高達含活性氫化合物之重量之50%。
當存在時,增黏劑(e)可在一含胺基增黏劑當中進行選擇,該含胺基增黏劑選自胺基烷基三烷氧基矽烷、胺基烷基烷基二烷氧基矽烷、雙(烷基三烷氧基甲矽烷基)胺、三(烷基三烷氧基甲矽烷基)胺或其等兩者或更多者之一組合。實例係N-(2-胺基乙基)氨基丙基三甲氧基矽烷γ-胺基丙基三乙氧基矽烷、γ-胺基丙基三甲氧基矽烷、雙(γ-三甲氧基甲矽烷基丙基)胺、N-苯基-γ-胺基丙基三甲氧基矽烷、三胺基官能化三甲氧基矽烷、γ-胺基丙基甲基二甲氧基矽烷、γ-胺基丙基甲基二乙氧基矽烷、ω-雙-(胺基烷基-二乙氧基甲矽烷基)-聚二甲基矽氧烷(Pn=1-7)、α,γ-雙-(胺基烷基-二乙氧基甲矽烷基)-八甲基四矽氧烷、4-胺基-3,3,-二甲基-丁基-三甲氧基矽烷及N-乙基-3-三甲氧基甲矽烷基-2-甲基丙胺、3-(二乙基-胺基丙基)-三甲氧基矽烷、其等兩者或更多者之組合及類似者。特別合適的含胺基增黏劑包含雙(烷基三烷氧基甲矽烷基)胺及三(烷基三烷氧基甲矽烷基)胺,包含但不限於雙(3-丙基三甲氧基甲矽烷基)胺及三(3-丙基三甲氧基甲矽烷基)胺。其他合適的增黏劑包含乙烯基三甲氧基矽烷、(3-縮水甘油氧基丙基)三甲氧基矽烷或類似者。
當存在時,添加劑組分(f)可在阻燃添加劑、抑煙劑、抗微生物化合物、穩定劑、增塑劑、表面活性劑、增量劑、染料、顏料、交聯添加劑、香料、洗滌劑、填料及抗靜電劑當中進行選擇。此等可選組分在此項技術中係熟知的且此等可選組分之量係習知的並對本發明而言並非關鍵的。
表面活性劑之實例包含氟碳表面活性劑、有機氟化表面活性劑或含矽氟化表面活性劑。
顏料之實例包含炭黑,例如乙炔黑。
合適填料之實例包含強化填料、非強化填料、增容填料或其等混合物。強化填料之實例包含高表面積氣相及沈澱的二氧化矽及碳酸鈣。非強化填料之實例包含碎石英、矽藻土、硫酸鋇、氧化鐵、二氧化鈦及炭黑、碳奈米管、滑石、中空玻璃珠及矽灰石。
中空玻璃珠及特別是中空玻璃微球之實例包含選自由3M公司銷售之3M™玻璃泡浮動系列(A16/500、G18、A20/1000、H20/1000、D32/4500及H50/10,000EPX玻璃泡產品)及3M™玻璃泡系列(諸如但不限於K1、K15、S15、S22、K20、K25、S32、S35、K37、XLD3000、S38、S38HS、S38XHS、K46、K42HS、S42XHS、S60、S60HS、iM16K、iM30K玻璃泡產品)。
在一較佳實施例中,當存在添加劑組分(f)時,其相對100重量份之組合物
X之含量係在0.1重量份至30重量份、較佳地自0.5重量份至15重量份及最佳地自0.5重量份至10重量份之範圍內。
根據一較佳實施例,該次要電池組進一步包括:
- 至少一種隔熱材料
B,該隔熱材料
B部分地填充該電池組外殼101之該開放空間及/或部分地填充電池單元103之該陣列內之該開放空間及/或部分地覆蓋該等電池單元103,且較佳地該隔熱材料
B呈發泡體、織物、棉絮或泡脹材料之形式,且甚至更佳地該隔熱材料
B係選自氣凝膠及多孔陶瓷之一複合發泡體、一聚合物發泡體或一非聚合物發泡體,且
- 該異氰酸酯基材料
A用作一黏合劑且填充由該隔熱材料
B留下之剩餘開放空間。
在此實施例內,該異氰酸酯基材料
A環繞電池單元陣列103,其中該隔熱材料
B完全或部分地填充該電池單元陣列103。
作為一較佳實施例,該隔熱材料
B為聚矽氧發泡體或聚矽氧複合發泡體。
根據另一實施例:
- 該異氰酸酯基材料
A用作一黏合劑,其部分地填充該電池組外殼101之該開放空間及/或部分地填充電池單元103之該陣列內之該開放空間及/或部分地覆蓋該等電池單元103且最後存在於該等電池單元103下方,且
- 該次要電池組進一步包括至少一種隔熱材料
B,該隔熱材料
B作為一頂層及/或作為一底層施加於該異氰酸酯基材料
A上方,且較佳地該隔熱材料
B呈發泡體、織物、棉絮或泡脹材料之形式,且甚至更佳地該隔熱材料
B係選自氣凝膠及多孔陶瓷之一複合發泡體、一聚合物發泡體或一非聚合物發泡體。
此實施例具有以下優點:用異氰酸酯基材料
A固定次要電池組之電池單元陣列,而隔熱材料
B保護電連接,防止弧擊穿且降低當電池透過電池構造之最弱部分向上排氣時之熱失控風險。在此實施例中,隔熱材料
B較佳地選自聚矽氧發泡體或聚矽氧複合發泡體。
作為一較佳實施例,該隔熱材料
B為聚矽氧發泡體或聚矽氧複合發泡體。
在一較佳實施例中,隔熱材料
B係聚合物發泡體,或由選自由聚矽氧、環氧樹脂、聚胺酯、聚醯亞胺、芳族聚醚及碸組成的群組之之聚合物製備之一複合發泡體。聚矽氧複合發泡體係最佳的隔熱材料
B。
為了進一步增強黏合性質,組合物
X較佳地含有如上文所定義之至少一種增黏劑(e)。
用於隔熱材料
B之合適聚合物發泡體之實例包含如上文所描述般發泡且包括作為主要組分並如上文所描述之組合物:
(a) 至少一種異氰酸酯化合物,
(b) 具有至少兩個環氧基之至少一種有機化合物或至少一種含活性氫化合物或選自由多元醇、多胺、聚醯胺、聚亞胺及多元醇胺組成的群組之含活性氫化合物之一混合物,
(c) 至少一種催化劑,
(d) 最後至少一種起泡劑,
(e) 最後至少一種增黏劑,及
(f) 最後至少一種添加劑。
當異氰酸酯基材料
A與隔熱材料
B一起使用時,各項實施例皆係可能的。
根據一較佳實施例,該等電池單元103係鋰離子型的。
根據另一較佳實施例,根據本發明之次要電池組進一步包括安置於電池單元之間或電池單元103之陣列下面的兩個或更多個介面處之複數個散熱構件,及一體地互連該等散熱構件之至少一個熱交換構件,藉此由該熱交換構件去除在電池單元之充電及放電期間自電池單元產生之熱。即使電池單元之間沒有空間或電池單元之間具有非常小的空間,其亦允許以比習知冷卻系統更高之效率冷卻電池單元,由此最大化次要電池組之散熱效率。
根據另一較佳實施例,根據本發明之散熱構件由展現高導熱性之一導熱材料製成且該熱交換構件具備用於允許諸如一液體或一氣體之一冷卻劑流過之一或多個冷卻劑通道。
本發明之散熱構件沒有特別限制,只要該等散熱構件之各者由展現高導熱性之一導熱材料,諸如一金屬板製成即可。
較佳地,該熱交換構件具備用於允許一冷卻劑流過之一或多個冷卻劑通道。例如,用於允許一液體冷卻劑,諸如水流過之冷卻劑通道可形成於該熱交換構件中,由此與一習知空氣冷卻結構相比較,提供具有高可靠性之一優良冷卻效應。
根據另一較佳實施例,根據本發明之次要電池組進一步包括一冷卻劑入口岐管、一冷卻劑出口岐管及作為散熱構件且在該等入口與出口岐管之間延伸之複數個熱交換管,該等熱交換管安置於電池單元之間及/或電池單元103之陣列下面的一或多個介面處且使一冷卻劑經過以在電池單元之充電及放電期間交換自電池單元產生之熱。
根據另一較佳實施例,電池單元103係圓柱形單元且配置於複數個單元列中以產生電池單元103之一陣列且較佳地該陣列經設計以產生電池單元之一蜂窩狀陣列。
在一較佳實施例中,該次要電池組進一步含有電池單元103插入及固持於其中以形成電池單元103之一陣列之一蜂窩狀結構。
電池組外殼101由一外殼頂板104及一外殼底板102組成,該外殼頂板104及該外殼底板102在其等彼此密封時提供一實質上氣密的電池組外殼101。其經組態以固持複數個電池單元。次要電池組可進一步包含安裝於電動車輛下方且插入電池組外殼與驅動表面之間的一防彈罩。防彈罩可由鋁、一鋁合金、鋼、玻璃纖維、一碳纖維/環氧樹脂複合材料及/或塑膠製成。
電池組外殼101可為實質上氣密的且可由一鋁、鋁合金或鋼製成。
根據一較佳實施例,根據本發明之次要電池組位定位於一車輛內。
應理解,如本文中所使用之術語「車輛」一般而言包含機動車輛,諸如包含休旅車(SUV)之乘用車輛、公共汽車、卡車、各種商用車輛、船舶(包含多種船隻及輪船)、飛機及類似者,且包含混合動力車輛、電動車輛、插電式混合電動車輛、氫動力車輛及其他替代燃料車輛(例如,源自石油以外資源之燃料)。如本文中所提及,一混合動力車輛係具有兩個或更多個動力源之一車輛,例如汽油動力車輛及電動車輛兩者。
在另一較佳實施例中,根據本發明之次要電池組定位於一自動推進機動車輛中。
在另一實施例中,根據本發明之次要電池組定位於一全電動車輛(EV)、一插電式混合動力車輛(PHEV)、一混合動力車輛(HEV)中。
在另一實施例中,根據本發明之次要電池組定位於一飛機、一船隻、一輪船、一火車或一牆單元中。
本發明之另一目標涉及一種用於製備根據本發明且如上文所定義之一次要電池組之程序,該程序包括以下步驟:
a) 提供由一外殼頂板104及一外殼底板102組成之一電池組外殼101,該外殼頂板104及外殼底板102在被密封時在該電池組外殼101內提供一實質上氣密密封的密閉環境,
b) 在該外殼底板102內定位電池單元103之至少一個陣列,該等電池單元103彼此電連接且以一直立方式配置使得該等單元之軸線彼此平行,
c) 將根據本發明且如上文所定義之組合物
X引入至該電池組外殼101之該開放空間中及/或至電池單元103之該陣列之該開放空間中,
d) 用該組合物
X完全或部分地填充該電池組外殼101之該開放空間及/或電池單元103之該陣列之該開放空間及/或部分地或完全覆蓋該等電池單元103,
e) 允許發生固化以形成該材料
A,及
f) 密封該外殼頂板104及該外殼底板102以提供該電池組外殼101。
在一較佳實施例中,根據本發明之程序包括以下步驟:
a) 提供由一外殼頂板104及一外殼底板102組成之一電池組外殼101,該外殼頂板104及該外殼底板102在被密封時在該電池組外殼101內提供一實質上氣密密封的密閉環境,
b) 在該外殼底板102內定位電池單元103之至少一個陣列,該等電池單元103彼此電連接且以一直立方式配置使得該等單元之軸線彼此平行,
c) 將根據本發明且如上文所定義之組合物
X引入至該外殼底板102中及/或至電池單元103之該陣列之該開放空間中,
d) 用該組合物
X完全或部分地填充該電池組外殼101之該開放空間及/或電池單元103之該陣列之該開放空間及/或部分或完全覆蓋該等電池單元103,
e) 在填充步驟d)之前、期間或之後允許根據本發明且如說明書中所定義之該組合物
X起始固化及發泡以形成該異氰酸酯基材料
A,該異氰酸酯基材料
A係一發泡體,及
f) 將該外殼頂板102及該外殼底板102彼此密封以提供一實質上氣密的電池組外殼101。
在另一較佳實施例中,根據本發明之程序包括以下步驟:
a) 提供由一外殼頂板104及一外殼底板102組成之一電池組外殼101,該外殼頂板104及該外殼底板102在被密封時在該電池組外殼101內提供一實質上氣密密封的密閉環境,
b) 在該外殼底板102內定位電池單元103之至少一個陣列,該等電池單元彼此電連接且以一直立方式配置使得該等單元之軸線彼此平行,
c) 將至少一種隔熱材料
B或其可固化前驅體引入至該電池組外殼101之該開放空間中,該隔熱材料
B或其可固化前驅體在固化之後部分地填充該電池組外殼101之該開放空間及/或部分地填充電池單元103之該陣列內之該開放空間及/或部分地覆蓋該等電池單元103,
d) 將如上文所定義之組合物
X引入至該電池組外殼101之該開放空間及/或至電池單元103之該陣列之該開放空間中,
e) 用該組合物
X填充由該電池組外殼101之該隔熱材料
B留下之剩餘開放空間及/或電池單元103之該陣列之剩餘開放空間及/或用來覆蓋該等電池單元103之剩餘開放空間,
f) 允許發生該固化以形成該材料
A,及
g) 密封該外殼頂板104及該外殼底板102以提供電池組外殼101。
在另一實施例中,該隔熱材料
B呈發泡體、織物、棉絮或泡脹材料之形式,且甚至更佳地,該隔熱材料
B係選自氣凝膠及多孔陶瓷之一複合發泡體、一聚合物發泡體或一非聚合物發泡體。
「複合發泡體」意指包括散佈於一聚合物黏合劑中之預製中空球(通常由玻璃、陶瓷、聚合物或金屬製成)之一複合材料。聚合物黏合劑之特定實例係自帶有反應基之化學前驅體獲得之聚合物黏合劑,其等在一催化劑之作用下產生一聚合物固化材料且可選自以下類別之前驅體,包括聚矽氧、環氧樹脂、聚胺酯、聚醯亞胺、芳族聚醚及碸類。
在一較佳實施例中,隔熱材料
B係聚矽氧複合發泡體。在Elkem Silicones美國公司申請之美國專利申請案第US-A-2018223070號中描述合適聚矽氧複合發泡體之實例。
在一較佳實施例中,中空玻璃珠用於複合發泡體中且起到降低發泡體密度之作用。中空玻璃珠,且特別是中空玻璃微球非常適合此應用,因為除具有優異的各向同性抗壓強度外,其等具有將可用於製造高抗壓強度複合發泡體之任何填料之最低密度。高抗壓強度及低密度之組合使中空玻璃微球成為具有根據本發明之眾多優點之填料。
根據一項實施例,中空玻璃珠係中空硼矽酸鹽玻璃微球,亦被稱為玻璃泡或玻璃微泡。
根據另一實施例,中空硼矽酸鹽玻璃微球具有在自0.10克每立方公分(g/cc)至0.65克每立方公分(g/cc)之真密度。
術語「真密度」係藉由將玻璃泡之一樣本之質量除以如由一氣體比重計量測之彼玻璃泡質量之真體積獲得之商。「真體積」係玻璃泡之集料總體積,而不是總體積。
根據一較佳實施例,中空玻璃珠選自由3M公司銷售之3M™玻璃泡浮動系列(A16/500、G18、A20/1000、H20/1000、D32/4500及H50/10,000EPX玻璃泡產品)及3M™玻璃泡系列(諸如但不限於K1、K15、S15、S22、K20、K25、S32、S35、K37、XLD3000、S38、S38HS、S38XHS、K46、K42HS、S42XHS、S60、S60HS、iM16K、iM30K玻璃泡產品)。該等玻璃泡展現在自1.72兆帕(250 psi)至186.15兆帕(27,000 psi)之範圍內之各種粉碎強度,在該等強度下10體積百分比之第一複數個玻璃泡坍塌。根據本發明亦可使用由3M銷售之其他玻璃泡,諸如3M
TM玻璃泡浮動系列、3M
TM玻璃泡HGS系列及具有表面處理之3M
TM玻璃泡。
根據一較佳實施例,該等玻璃泡係在展現在自1.72兆帕(250psi)至186.15兆帕(27,000psi)之範圍內之粉碎強度之玻璃泡當中進行選擇,在該等強度下10體積百分比之第一複數個玻璃泡坍塌。
根據一最佳實施例,中空玻璃珠選自3M
TM玻璃泡系列、S15、K1、K25、iM16K、S32及XLD3000。
在另一較佳實施例中,隔熱材料
B係可作為一液體前驅體引入至電池組外殼中之一複合發泡體或一聚合物發泡體,該液體前驅體原位固化以產生隔熱材料
B。
隔熱材料
B可呈發泡體、織物、棉絮、泡脹材料之形式。特定實例包含聚合物發泡體,諸如聚矽氧、環氧樹脂、聚胺酯、聚醯亞胺、芳族聚醚及碸,及酚醛發泡體。
圖1及圖2展示電池單元103在外殼底板102中可非常靠近在一起。在本發明之一項實施例中,根據本發明之組合物
X及材料
A之前驅體在已放置及安裝(圖3,104)電池單元之陣列之後倒入至底板外殼102中且當其被固化時產生根據本發明之異氰酸酯基材料
A(圖4,105)。若使用一發泡程序(如上文所描述之機械、物理或化學),則在固化之後獲得作為一發泡體之材料
A。圖5提供電池單元103之一陣列之一俯視圖,該等電池單元陣列係圓柱形單元且配置成複數個單元列以產生電池單元103之一陣列且該陣列經設計以產生電池單元103之一蜂窩狀陣列。
由本發明提供之其他優點將自以下闡釋性實施例變得顯而易見。
I)測試程序
搭接剪切程序
不鏽鋼搭接剪切係自品質實驗室(SS-13: 76.2” x 25.4‘’ x 0.889 mm)獲得且在使用之前用異丙醇攪打以清潔低待鍵合表面。搭接剪切底物係藉由將黏合劑施加至一個搭接剪切機上之鍵合區域,將第二搭接剪切機對準於其頂部上以使該等搭接剪切機(鍵合區域)重疊12.7 mm,然後使用一英吋彈簧夾具將該等搭接剪切機一起夾持於鍵合/重疊區域之兩側上而製備。接著允許成品底物在室溫下固化最少4天且接著根據ASTM D 1005 (Elkem TL-0288)以2英吋每分鐘之一速度在一英斯特模型4301上測試其等抗拉強度。針對各條件運行五個樣本。最大值及最小值被丟棄。
抗拉強度及伸長率
在152 x 152 x 2 mm模具中澆鑄板坯。允許成品板坯在室溫下固化最少4天。接著使用根據ASTM D638-14「用於塑膠抗拉性質之標準測試方法」製作為I型尺寸之一晶粒切割樣品。使用具有一引伸計之一英斯特模型4301以5.08 mm/min之一測試速度測試三個樣本之最大應力(在表2中被引述為「T&E最大應力」)及伸長率(在表2中被引述為「T&E應變(%)」之%應變)。
彎曲模量
在147 x 25 x 3 mm模具中澆鑄測試樣品。允許成品板坯在室溫下固化最少4天。在具有一50 kg荷重計之一質構儀上,使用一50 mm三點彎曲間隔件測試針對各條件之三個樣本。使用ASTM D790-17「用於非強化及強化的塑膠及電絕緣材料之彎曲性質之標準測試方法」計算彎曲模量。
肖氏D硬度計
在147 x 25 x 3 mm模具中澆鑄樣本。允許成品板坯在室溫下固化最少4天。根據ASTM D2240-15「用於橡膠性質-硬度計硬度之標準測試方法」測試樣品。針對各配方測試三個樣品。
II)組分之定義
Stobicast M598係兩部分式聚胺酯灌封膠
Unipoly 66A (由冉聚高新材料有限公司提供),部分A=充當聚合物基質,包括聚醚多元醇、二醇擴鏈劑、三水合氧化鋁、二月桂酸二丁基錫,黏度:<2000 mPa.s (在25°C下量測)。
Unipoly 66B (由冉聚高新材料有限公司提供),部分B=聚胺酯發泡體之前驅體(二異氰酸酯、催化劑、火焰包及添加劑之混合體)。
添加劑1:Garamite-1958,來自BYK之呈粉末形式之親有機層狀矽酸鹽(流變添加劑)。
添加劑2:Stan-tone 40ET01藍色顏料。
添加劑3:Molsiv 3 A-沸石分子篩乾燥劑及吸附劑。
錫母粒具有以下配方(重量%):
o 98.5% Unipoly 66A
o 0.5%二月桂酸二丁基錫
o 1.0%之添加劑1
Glymo:縮水甘油基3-(三甲氧基甲矽烷基)丙基醚。
聚矽氧聚醚1 (對照,聚醚係用乙酸酯基封端):來自Siltech之Silsurf J1015-O-AC:INCI名稱係PEG/PPG 18/18二甲矽油及乙酸酯封端的,具有Mw=27000 g/mol (聚醚主鏈具有以下結構:R= -C
3H
6O-(C
2H
4O)
18-(C
3H
6O)
18(COCH
3)。
聚矽氧聚醚2 (根據本發明,聚醚係用一-OH基封端):總OH含量(~0.595重量%OH),具有下式:M D
60D*
6M其中
o M=(CH
3)
3SiO
1/2o D=(CH
3)
2SiO
2/2o D*=(CH
3)(R)SiO
2/2,其中R= -C
3H
6O-(C
2H
4O)
22-(C
3H
6O)
22H
III)配方及材料測試
樣本係由一部分A、一部分B及一催化劑(0.5%錫母料)配製。在表1中給出各部分A之組合物。在一速度混合器中之一FlackTek 300 Max杯中混合部分A。首先以2000 rpm之速度將Unipoly 66A及Garamite-1958 (添加劑1)混合3分鐘。接下來添加顏料、GLYMO矽烷及聚醚且以2000 rpm之速度混合3分鐘。用氮氣覆蓋部分A並進行儲存。藉由將部分A、錫催化劑及部分B手動混合近似1分鐘而製備樣本。在塗佈有一脫模噴霧之2 mm模具中澆鑄樣本以供抗拉及伸長率測試。混合一第二配方,在3 mm模具中澆注樣本且製成搭接剪切樣本。
各試驗重複3次且在表2中引述所得材料之性質。
表1:樣本配方(所有%皆按重量計)-(Inv.根據本發明之測試)
表2.固化材料之性質。
部分A | 測試1 對照 | 測試2 對照 | 測試3 對照 | 測試4 發明 | 測試5 發明 | 測試6 發明 | 測試7 對照 | 測試8 對照 |
Unipoly 66A | 94.28% | 88.57% | 84.00% | 94.27% | 88.57% | 83.91% | 97.31% | 100.00% |
添加劑1 | 0.50% | 0.50% | 0.50% | 0.50% | 0.50% | 0.51% | 0.50% | 0.00% |
添加劑2 | 0.50% | 0.55% | 0.50% | 0.52% | 0.50% | 0.51% | 0.55% | 0.00% |
GLYMO | 1.62% | 1.63% | 1.61% | 1.61% | 1.63% | 1.65% | 1.63% | 0.00% |
聚矽氧聚醚1 對照 | 3.10% | 8.76% | 13.39% | 0.00% | 0.00% | 0.00% | 0.00% | 0.00% |
聚矽氧聚醚2 發明 | 0.00% | 0.00% | 0.00% | 3.10% | 8.79% | 13.43% | 0.00% | 0.00% |
總計 | 100% | 100% | 100% | 100% | 100% | 100% | 100% | 100% |
藉由將部分A、錫母粒及Unipoly 66B混合而獲得之配方,如下文所展示 | ||||||||
部分A | 60.67% | 62.19% | 63.38% | 60.67% | 62.19% | 63.38% | 59.94% | 59.58% |
錫母粒 | 0.30% | 0.31% | 0.32% | 0.30% | 0.31% | 0.32% | 0.30% | 0.30% |
Unipoly 66B | 39.02% | 37.50% | 36.31% | 39.02% | 37.50% | 36.31% | 39.76% | 40.12% |
總計 | 100% | 100% | 100% | 100% | 100% | 100% | 100% | 100% |
最終配方中之聚矽氧聚醚(對照或根據本發明)之重量% | 1.88% | 5.45% | 8.48% | 1.88% | 5.47% | 8.51% | 0.00% | 0.00% |
彎曲模量(Mpa) | 肖氏D | 搭接剪切 (MPa) | T&E最大應力(MPa) | T&E應變 (%) | ||
測試 1-1 對照 | 1120 | 79 | 10 | 23,5 | 0,4564 | |
測試 1-2 對照 | 1067 | 75 | 11 | - | - | |
測試 1-3 對照 | 1167 | 79 | 12 | - | - | |
測試 2-1 對照 | 637 | 73 | 13 | 7,2 | 29,58 | |
測試 2-2 對照 | 504 | 71 | 13 | 7,6 | 33,07 | |
測試 2-3 對照 | 551 | 71 | 14 | 7,0 | 34,63 | |
測試 3-1 對照 | 253 | 72 | 11 | 7,8 | 36,32 | |
測試 3-2 對照 | 318 | 74 | 11 | 7,4 | 32,43 | |
測試 3-3 對照 | 287 | 73 | 11 | 7,5 | 32,81 | |
測試 5-1 發明 | 492 | 76 | 11 | 14,7 | 54,17 | |
Test 5-2 Invention | 644 | 77 | 11 | 12,5 | 53,74 | |
Test 5-3 Invention | 546 | 76 | 12 | 14,1 | 51,54 | |
Test 6-1 Invention | 363 | 80 | 12 | 10,2 | 34,93 | |
Test 6-2 Invention | 216 | 73 | 13 | 11,8 | 37,45 | |
Test 6-3 Invention | 198 | 76 | 14 | 8,5 | 39,17 | |
Test 7-1 Control | 1410 | 83 | 10 | 16,2 | 0,4564 | |
Test 7-2 Control | 1798 | 82 | 9 | 17,2 | 0,349 | |
Test 7-3 Control | 1347 | 82 | 8 | 16,8 | 2,98 | |
Test 8-1 Control | 962 | 74 | 6 | 12,6 | 3,248 | |
Test 8-2 Control | 1177 | 70 | 7 | 14,8 | 0,161 | |
Test 8-3 Control | 1207 | 75 | 3 | 18,4 | 0,483 |
樣本係由如上文所描述之一部分A、一部分B用測試9至測試16中之配方配製(參見表3及4)。為了經由機械發泡獲得一起沫(發泡)樣本:具有一攪拌器附件之一Hamilton Beach 2速手動攪拌機用於機械發泡體。在容器中添加部分A之後,使用該攪拌機低速攪打材料30秒至60秒。接著添加部分B。將該材料手動混合約30秒。接著用該攪拌機低速攪打該材料30秒至60秒。接著使該材料在環境溫度下固化並被固化。
表3:樣品配方(所有%皆按重量計)
表4:樣品配方(所有%皆按重量計)
在下表5及6中引述測試9至16之性質。
CF=內聚失效模式
AF=黏合失效模式
表5-性質
表6-性質
材料 – 部分 A | 測試 9 發明 | 測試 10 對照 | 測試 11 發明 | 測試 12 對照 |
Unipoly 66A | 88.9 | 88.9 | 83.9 | 83.9 |
聚矽氧聚醚2 (發明) | 4 | 0 | 9 | 0 |
聚矽氧聚醚1 (對照) | 0 | 4 | 0 | 9 |
Glymo | 1.6 | 1.6 | 1.6 | 1.6 |
添加劑2 | 0.5 | 0.5 | 0.5 | 0.5 |
添加劑3 | 5 | 5 | 5 | 5 |
總計(重量%) | 100 | 100 | 100 | 100 |
藉由將部分A及Unipoly 66B混合而獲得之配方 部分,如下文所展示 | ||||
Part A | 64.68 | 64.85 | 65.79 | 66.14 |
Unipoly 66B | 35.32 | 35.15 | 34.21 | 33.86 |
總計(重量%) | 100 | 100 | 100 | 100 |
最終配方中之聚矽氧聚醚之重量% | 2.59 | 2.59 | 5.92 | 5.95 |
材料–部分A | 測試13 發明 | 測試14 對照 | 測試15 發明 | 測試16 對照 |
Stobicast ®M598 (A) | 77.9 | 77.9 | 72.9 | 72.9 |
聚矽氧聚醚2 (發明) | 15 | 0 | 20 | 0 |
聚矽氧聚醚1 (對照) | 0 | 15 | 0 | 20 |
Glymo | 1.6 | 1.6 | 1.6 | 1.6 |
添加劑2 | 0.5 | 0.5 | 0.5 | 0.5 |
添加劑3 | 5 | 5 | 5 | 5 |
總計(重量%) | 100 | 100 | 100 | 100 |
藉由將部分A及Stobicast ®M598 (B)混合而獲得之配方 部分,如下文所展示 | ||||
部分A | 75.76 | 76.33 | 76.33 | 77.52 |
Stobicast ®M598 (NCO part) | 24.24 | 23.67 | 23.67 | 22.48 |
總計(重量%) | 100 | 100 | 100 | 100 |
最終配方中之聚矽氧聚醚之重量% | 11.36 | 11.45 | 15.27 | 15.50 |
部分A | 測試9 未起沫 發明 | 測試9 起沫 發明 | 測試10 未起沫 對照 | 測試10 起沫 對照 | 測試11 未起沫 發明 | 測試11 起沫 發明 | 測試12 未起沫 對照 | 測試12 起沫 對照 |
抗拉強度,ASTM D638,0.2in/min (MPa) | 8.28 | 2.19 | 11.86 | 2.14 | 8.49 | 2.05 | 4.22 | 1.66 |
伸長率,ASTM D638,0.2in/min (%) | 23 | 21 | 42 | 12 | 39 | 63 | 79 | 61 |
彎曲模量(MPa) | 1127 | 137 | 1143 | 214 | 629 | 39 | 662 | 38 |
硬度(肖氏D) | 84 | 77 | 83 | 76 | 82 | 67 | 79 | 64 |
搭接剪切強度(MPa) | >13.79 | >13.79 | >13.79 | 13.14 | >13.79 | >13.79 | >13.79 | >13.79 |
搭接剪切失效模式 | CF | CF | CF | - | CF | CF | CF | CF |
比重-來自零件 | 1.23 | 0.67 | 1.24 | 0.69 | 1.11 | 0.64 | 1.14 | 0.58 |
部分A | 測試13 未起沫 發明 | 測試13 起沫 發明 | 測試14 未起沫 對照 | 測試14 起沫 對照 | 測試15 未起沫 發明 | 測試15 起沫 發明 | 測試16 未起沫 對照 | 測試16 起沫 對照 |
抗拉強度,ASTM D638,0.2in/min (MPa) | 21.35 | 7.78 | 19 | 6.51 | 9.21 | 2.82 | 8.75 | 1.78 |
伸長率,ASTM D638,0.2in/min (%) | 2 | 2 | 4 | 4 | 12 | 10 | 9 | 13 |
彎曲模量(MPa) | 1261 | 356 | 1337 | 279 | 804 | 86 | 626 | 50 |
硬度(肖氏D) | 83 | 73 | 85 | 72 | 84 | 66 | 81 | 63 |
搭接剪切強度(MPa) | >13.79 | >13.79 | >13.79 | 13.14 | >13.79 | 12.85 | 11.58 | 10.96 |
搭接剪切失效模式 | AF | CF | AF | CF | AF | AF | AF | AF |
比重-來自零件 | 1.4 | 0.91 | 1.38 | 0.85 | 1.29 | 0.81 | 1.34 | 0.81 |
針對發泡體版本(起沫版本),針對根據本發明之配方改良抗拉強度,從而允許在一電池組內使用具有低於1.0之密度之發泡產品。
測試15 (起沫,發明)與16 (起沫,對照)之間的一比較展示+60.67%之一改良。
測試13 (起沫,發明)與14 (起沫,對照)之間的一比較展示+19.50%之一改良。
測試11 (起沫,發明)與12 (起沫,對照)之間的一比較展示+23.49%之一改良。
根據本發明之材料具有以下優點:帶有含經改良抗拉強度性質及良好搭接剪切強度之良好結構黏合性質,該搭接剪切強度係該材料抵抗鍵合表面平面中之力從而改良該結構之抗碰撞性以保護電池單元及更重要的是車輛乘員之能力。
102:外殼底板
103:電池單元
A:第一部分
B:第二部分
圖1提供沒有外殼頂板104、具有一外殼底板102內之電池單元103之一陣列之一次要電池組之一俯視圖(未展示該等電池單元之電連接)。
圖2提供放置於外殼底板102內之電池單元103之一陣列之一次要電池組之一透視圖(未展示該等電池單元之電連接)。
圖3提供具有根據本發明之填充電池單元103之陣列與外殼底板102中之剩餘空間之間的空間之異氰酸酯基材料
A(在該圖中被引述為組分A)之一次要電池組中之電池之一俯視圖(未展示該等電池單元之電連接)。
圖4提供一次要電池組中之電池單元103之一陣列之一俯視圖,該次要電池組被根據本發明之異氰酸酯基材料
A(在該圖中被引述為組分B)覆蓋且其中該異氰酸酯基材料
A填充電池與該組中之剩餘空間之間的空間(未展示該等電池單元之電連接)。
圖5提供經設計以產生電池單元103之一蜂窩狀陣列的電池單元103之一陣列之一俯視圖(未展示該等電池單元之電連接)。
A:第一部分
Claims (21)
- 一種次要電池組100,其包括: - 一電池組外殼101,其由一外殼頂板104及一外殼底板102組成,該外殼頂板104及外殼底板102在彼此密封時提供一實質上氣密的電池組外殼101, - 電池單元103之至少一個陣列,其在該外殼底板102內,該等電池單元103彼此電連接且以一直立方式配置使得該等單元之軸線彼此平行, - 一異氰酸酯基材料 A,其部分地或完全填充該電池組外殼101之開放空間及/或部分地或完全填充電池單元103之該陣列內之開放空間及/或部分地或完全覆蓋該等電池單元103, 且其中該異氰酸酯基材料 A係藉由混合及固化一組合物 X而製備,該組合物 X包括: (g) 至少一種異氰酸酯化合物, (h) 具有至少兩個環氧基之至少一種有機化合物或至少一種含活性氫化合物或選自由多元醇、多胺、聚醯胺、聚亞胺及多元醇胺組成的群組之含活性氫化合物之一混合物, (i) 至少一種催化劑, (j) 最後至少一種起泡劑, (k) 最後至少一種增黏劑,及 (l) 最後至少一種添加劑, 且其中針對100重量份之組合物 X,其進一步包括: 自0.1重量份至30重量份、較佳地自0.1重量份至20重量份及甚至更佳地自4.5重量份至30重量份之至少一種有機聚矽氧烷聚合物 Y,該有機聚矽氧烷聚合物 Y包括作為一端基或作為一側基之由一羥基封端之至少一個聚氧烷部分。
- 如請求項1之次要電池組,其中該有機聚矽氧烷聚合物 Y包括作為一端基或作為一側基之由一羥基封端之至少一個聚氧烷部分,且其中該聚氧烷部分具有自300 g/mol至4000 g/mol、較佳地自300 g/mol至3500 g/mol及甚至更佳地自300 g/mol至3000 g/mol之一平均分子量。
- 如請求項1之次要電池組,其中該有機聚矽氧烷聚合物 Y包括作為一端基或作為一側基之由一羥基封端之聚氧烷部分且該有機聚矽氧烷聚合物 Y具有廣義平均式: MD xD* yT* zM 其中 M表示:(R) 3SiO 1/2或R 1(R) 2SiO 1/2; D表示(R) 2SiO 2/2; D*表示(R 1)(R)SiO 2/2; T*表示(R 1)SiO 3/2; x係自5至220, y係自2至50, z係自0至50, R係選自由甲基、乙基、丙基、三氟丙基及苯基組成的群組之一烷基,且最佳地R係一甲基, R 1係具有以下通式之一羥基封端聚醚部分: § -C nH 2nO-(C 2H 4O) a-(C 3H 6O) bH,其中n係3或4,a>0及b≥0且其中a及b經定義使得該平均分子量係自300 g/mol至4000 g/mol、較佳地自300 g/mol至3500 g/mol及甚至更佳地自300 g/mol至3000 g/mol。
- 如請求項1之次要電池組,其中: - 該次要電池組進一步包括至少一種隔熱材料 B,該隔熱材料 B部分地填充該電池組外殼101之該開放空間及/或部分地填充電池單元103之該陣列內之該開放空間及/或部分地覆蓋該等電池單元103,且較佳地該隔熱材料 B呈發泡體、織物、棉絮或泡脹材料之形式,且甚至更佳地該隔熱材料 B係選自氣凝膠及多孔陶瓷之一複合發泡體、一聚合物發泡體或一非聚合物發泡體,且 - 該異氰酸酯基材料 A用作一黏合劑且填充由該隔熱材料 B留下之剩餘開放空間。
- 如請求項1之次要電池組,其中: - 該異氰酸酯基材料 A用作一黏合劑,其部分地填充該電池組外殼101之該開放空間及/或部分地填充電池單元103之該陣列內之該開放空間及/或部分地覆蓋該等電池單元103且最後存在於該等電池單元103下方,且 - 該次要電池組進一步包括至少一種隔熱材料 B,該隔熱材料 B作為一頂層及/或作為一底層施加於該異氰酸酯基材料 A上方,且較佳地該隔熱材料 B呈發泡體、織物、棉絮或泡脹材料之形式,且甚至更佳地該隔熱材料 B係選自氣凝膠及多孔陶瓷之一複合發泡體、一聚合物發泡體或一非聚合物發泡體。
- 如請求項1之次要電池組,其中該異氰酸酯基材料 A係一發泡體。
- 如請求項6之次要電池組,其中該異氰酸酯基材料 A係藉由一機械發泡程序步驟製備之一發泡體,其中在組合物 X之固化步驟之前或期間藉由機械攪拌將一氣體添加至組合物 X中。
- 如請求項6之次要電池,其中該異氰酸酯基材料 A係藉由以下物理發泡程序之一者製備之一發泡體: - 將一低沸點液體用作一物理起泡劑且添加至組合物 X中,該低沸點液體在由組合物 X之放熱聚合反應誘發之溫度升高高於其沸點時蒸發以產生一發泡材料,或 - 將二氧化碳(CO 2)用作一物理起泡劑且在高於大氣壓之一高壓下引入至組合物 X之至少一種組分中或至組合物 X中,然後進行自高壓至大氣壓之一壓力驟冷以誘發CO 2之一相分離,其產生空腔且產生一發泡材料。
- 如請求項6之次要電池,其中該異氰酸酯基材料 A係藉由使一組合物 X發泡而獲得之一發泡體,該組合物 X係藉由混合一第一部分A及一第二部分B而製備,其中: 該第一部分A包括: - 具有至少兩個環氧基之至少一種有機化合物或至少一種含活性氫化合物或選自由多元醇、多胺、聚醯胺、聚亞胺及多元醇胺組成的群組之含活性氫化合物之一混合物, - 至少一種有機聚矽氧烷聚合物 Y,其包括作為一端基或作為一側基之由一羥基封端之至少一個聚氧烷部分, - 至少一種乾燥劑, - 至少一種催化劑, - 視情況至少一種起泡劑, - 視情況最後至少一種增黏劑,及 - 視情況至少一種添加劑, 該第二部分B包括: - 至少一種異氰酸酯化合物, 且其中針對100重量份之組合物 X,其進一步包括: 自0.1重量份至20重量份、較佳地自1重量份至15重量份及最佳地自2.5重量份至10重量份之至少一種有機聚矽氧烷聚合物 Y,該有機聚矽氧烷聚合物 Y包括作為一端基或作為一側基之由一羥基封端之至少一個聚氧烷部分。
- 如請求項6之次要電池組,其中該異氰酸酯基材料 A係藉由一化學發泡程序步驟製備之一發泡體,其中至少一種起泡劑存在於組合物 X中,該起泡劑係在組合物 X之固化步驟之前或期間發泡。
- 如請求項6之次要電池組,其中該異氰酸酯基材料 A係藉由一物理發泡程序及一化學發泡程序製備之一發泡體。
- 如請求項4或5之次要電池組,其中該隔熱材料 B係一聚矽氧複合發泡體。
- 如請求項1之次要電池組,其中該等電池單元103係圓柱形單元且配置成複數個單元列以產生電池單元103之一陣列。
- 如請求項1之次要電池組,其中該次要電池組進一步含有該等電池單元103插入及固持於其中以形成電池單元103之一陣列之一蜂窩狀結構。
- 如請求項1之次要電池組,其中電池單元103係鋰離子型的。
- 如請求項1至11中任一項之次要電池組,其定位於一車輛內。
- 如請求項1至11中任一項之次要電池組,其定位於一自動推進機動車輛中。
- 如請求項1至11中任一項之次要電池組,其定位於一全電動車輛(EV)、一插電式混合動力車輛(PHEV)、一混合動力車輛(HEV)中。
- 如請求項1至11中任一項之次要電池組,其定位於一飛機、一船隻、一輪船、一火車或牆單元中。
- 一種用於製備如請求項1至15中任一項之次要電池組之程序,該程序包括以下步驟: a) 提供由一外殼頂板104及一外殼底板102組成之一電池組外殼101,該外殼頂板104及外殼底板102在被密封時在該電池組外殼101內提供一實質上氣密密封的密閉環境, b) 在該外殼底板102內定位電池單元103之至少一個陣列,該等電池單元103彼此電連接且以一直立方式配置使得該等單元之軸線彼此平行, c) 將如請求項1至3中任一項之組合物 X引入至該電池組外殼101之該開放空間中及/或至電池單元103之該陣列之該開放空間中, d) 用該組合物 X完全或部分地填充該電池組外殼101之該開放空間及/或電池單元103之該陣列之該開放空間及/或部分地或完全覆蓋該等電池單元103, e) 允許發生固化以形成該材料 A,及 f) 密封該外殼頂板104及該外殼底板102以提供該電池組外殼101。
- 一種用於製備如請求項1至19中任一項之次要電池組之程序,該程序包括以下步驟: a) 提供由一外殼頂板104及一外殼底板102組成之一電池組外殼101,該外殼頂板104及該外殼底板102在被密封時在該電池組外殼101內提供一實質上氣密密封的密閉環境, b) 在該外殼底板102內定位電池單元103之至少一個陣列,該等電池單元103彼此電連接且以一直立方式配置使得該等單元之軸線彼此平行, c) 將如請求項1至3中任一項之組合物 X引入至該外殼底板102中及/或至電池單元103之該陣列之該開放空間中, d) 用該組合物 X完全或部分地填充該電池組外殼101之該開放空間及/或電池單元103之該陣列之該開放空間及/或部分或完全覆蓋該等電池單元103, e) 在填充步驟d)之前、期間或之後允許如請求項6至9中任一項之組合物 X起始固化及發泡以形成該異氰酸酯基材料 A,該異氰酸酯基材料 A係一發泡體,及 f) 將該外殼頂板102及該外殼底板102彼此密封以提供一實質上氣密的電池組外殼101。
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