[发明专利]减振隔热的弹性二氧化硅气凝胶片材及汽车锂离子动力电池热管理系统用薄片

说明书

本发明公开了一种减振隔热的弹性二氧化硅气凝胶片材，将凝聚剂加入到溶剂中均匀搅拌，然后加入甲基三甲氧基硅烷和的硅源，搅拌均匀，加入凝胶促进剂，再次搅拌均匀，陈化凝胶形成的片材状湿凝胶，再进行至少两次溶剂置换，得到块状湿凝胶并进行干燥；汽车锂离子动力电池热管理系统用薄片包括减振隔热的弹性二氧化硅气凝胶片材，用于锂离子动力电池的隔热和减振。通过上述方式，本发明片材导热系数低，厚度薄且隔热效果好，应用在锂离子动力电池模组中时，当电芯发生热失控时可以起到隔热作用，延缓或阻断事故发生；弹性减振有利于保护动力电池电芯和模组免受行车颠簸冲击，提高了动力电池的可靠性。

技术领域

本发明涉及一种减振隔热的弹性二氧化硅气凝胶片材及汽车锂离子动力电池热管理系统用薄片。

背景技术

近年来，针对电池组的热失控传播问题主要通过在电池组内增加隔热层，阻断热失控从失控单体向周围传播，来实现降低电池组的损害以及附带的破坏作用。目前常用的动力电池保温隔热材料有泡棉、塑料泡沫、超细玻璃棉、 硅氧棉、真空隔热板、二氧化硅气凝胶等，电池组内隔热板是置于单体电芯之间，能够有效延缓或阻断单体电芯热失控向整个电池系统的传播的一种热防护装备。需要具备以下性能：减振、耐高温、导热系数低、不产生有毒气体、防水防潮防震、质轻价低厚度薄。

泡棉是塑料粒子发泡过的材料，具有有弹性、重量轻、隔热等特点。泡棉有多种种类，比如PU、PE、CR、EVE泡棉等。可应用于动力电池电芯间隔热的泡棉主要有PU、XPE、IXPE泡棉。PU泡棉在上时间压力下仍具有非常好的回弹性，适用于软包电池的电芯隔热防震材料，但是PU泡棉燃烧时会释放有毒气体，不适用于纯电动或插式混合电动等新能源汽车。XPE泡棉经过添加化学交联剂产生化学交联后发泡而成的泡棉，主要特点是性能好，泡孔大，产品一般以3mm以上的厚度为主。IXPE泡棉是经过辐照交联后发泡而成的泡棉产品，主要特点是泡孔细腻，表观美观，性能优异，而且环保性能非常不错，能达到欧盟的检测标准，是一种非常适合的动力电池隔热材料。但是该方法由于辐照设备昂贵、射线穿透力差，不适用于制备厚度较大的发泡体。其次，基于PE材料本身的特性，其在120℃作用就会发生软化或较大形变，当电芯发生着火危险后，也不能起到很好的减振作用。通用汽车公司 Volt的电池热管理系统的隔热方式就是采用了在电芯与电芯之间放置泡棉的方式，但是对通过对电池模组结构的拆解分析，所应用的泡棉减振效果不佳。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是提供一种减振隔热的弹性二氧化硅气凝胶片材及汽车锂离子动力电池热管理系统用薄片，能够解决了二氧化硅气凝胶的酥脆性、不具减振等性能缺陷，泡棉保温减振效果不佳的问题。

为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种减振隔热的弹性二氧化硅气凝胶片材，气凝胶片材原料的组分包括：甲基三甲氧基硅烷、硅源、凝胶促进剂、具有结构导向功能的凝聚剂和溶剂；

将100~120ml的凝聚剂加入到800~1000ml的溶剂中均匀搅拌，然后加入160~180ml的甲基三甲氧基硅烷和90~120ml的硅源，搅拌均匀，加入150~170ml的凝胶促进剂，再次搅拌均匀，陈化凝胶形成的片材状湿凝胶，再进行至少两次溶剂置换，得到块状湿凝胶并进行干燥。

在本发明一个较佳实施例中，硅源包括二甲基二甲氧基硅烷、正硅酸乙酯、硅酸乙酯和硅酸中的一种或多种。

在本发明一个较佳实施例中，凝胶促进剂为1，2-环氧丙烷，凝聚剂为十六烷基三甲基氯化铵或十八烷基三甲基氯化铵；溶剂为稀盐酸溶液。

在本发明一个较佳实施例中，均匀搅拌溶液的转速为50~300转/min。

在本发明一个较佳实施例中，陈化凝胶是溶胶倒入密闭容器内，在温度30~65摄氏度的烘箱内低温陈化凝胶。

在本发明一个较佳实施例中，溶剂置换是每隔12小时取出密闭容器，用酒精置换湿凝胶析出的溶剂。