[发明专利]一簇遥爪活性官能团组合物及其制造方法与用途

说明书

本发明公开了一簇遥爪活性官能团组合物及其制造方法与用途，采用相同成分原料、以分子链“头～头、头～尾”随机取向方式嵌段聚合，以原料不同比例分别合成遥爪A组合物或遥爪B组合物，包括化学结构式(1)至化学结构式(12)的遥爪羧基或遥爪胺基化合物、化学结构式(13)至化学结构式(24)的遥爪异氰酸基或遥爪环氧基化合物，将含有A组合物或B组合物的两种混合物再次混合，以覆盖灌封胶、结构胶、粘结剂、隔热胶、隔热结构胶、导热胶、导热结构胶的普遍用途；调节硬段和软段的比例能获得较宽范围包括剪切粘结强度、拉伸强度和正割模量的理化电气性能，是突破新能源电池CTP技术难题的关键先进高分子材料。

技术领域

本发明属于聚合物基复合高分子材料、高强度粘接结构材料、导热功能材料与隔热功能材料交集领域的新材料设计与制造，具体涉及一簇遥爪活性官能团组合物及其制造方法与用途。

背景技术

随着航空航天、无人机和新能源汽车技术的加速发展，对动力电池的能量密度与电池容量需求越来越高，动力电池的电芯和模组在充放电时发热量越来越大，长期高温不仅影响新能源动力电池的续航里程，而且降低动力电池的使用寿命，甚至引发安全事故。

为了最大限度地提高动力电池系统的续航里程、可靠性、安全性和环境适应性，催生出一个“传热、传质、传动、化学反应(三传一反)”的分支专业——热管理，基于国内外热管理在动力电池系统上的设计动向，以往是CMP结构——由机械紧固零件将电芯装配为电池模组，再由机械紧固件将模组集成为电池包，即所谓Cell to Model to Pack结构；现在和将来是CTP结构——采用灌封结构胶、导热结构胶和隔热结构胶三位一体，应用在电池包内外和周边不同的结构位置上，终极企图是“一步法”将电芯直接粘接成完整的电池包，即所谓Cell To Pack结构。CTP技术路径可以使电池包减少机械零件数量约40％、提高体积利用率(15～20)％、提高单位体积的续航里程(15～17)％、提高制造效率近50％，可大幅降低制造成本。

然而，笔者模拟CTP技术路径DFMEA分析表明，应用于动力电池系统的灌封结构胶、导热结构胶和隔热结构胶都应具备与传统胶粘剂完全不同的特性——

a)功能使命：高强度、高韧性、高导热或高隔热、高绝缘；

b)服役寿命：45℃温度环境中服役寿命应大于50年，其中公路运行25年、贮能运行25年；

c)服役温度：-45℃～60℃，持续正常服役平均温度45℃；

d)灾难冲击：12m自由落体/25g减速度、45°倾斜行驶速度叠加冲击，可确保电池芯正负极不短路燃烧；

e)阻燃性：离火即灭，阻燃性高于UL 94最严要求的V0级；

f)耐电压：当胶层最小厚度薄至0.28mm时，2500V电压持续2万小时不击穿。

进一步将上述a)～f)应具备的六大特征分解为具体的理化电气性能指标，则应保持值——

1)拉伸强度≥8MPa；

2)断裂伸长率≥10.5％；

3)剪切粘接强度≥5MPa；

4)导热部位导热系数≥1.2W/(m.K)；

5)隔热部位导热系数＜0.08W/(m.K)；

6)击穿强度≥10kV/mm。

但是，先有的胶粘剂技术和产品，虽然应用于传统领域是成熟的，但是由于存在以下固有的缺陷，而不可应用于新能源动力电池系统——

●先有结构胶，导热系数在0.20～0.25之间，既不导热也不隔热，含溶剂环境不友好；