[发明专利]一种单体电芯间的高效隔热阻燃材料

说明书

本发明属于动力电池技术领域，公开了一种单体电芯间的高效隔热阻燃材料，包括芯层，所述芯层包是由二氧化硅气凝胶和空心陶瓷纤维复合的隔热纤维毡，所述芯层两侧包覆缓冲层，所述缓冲层是由改性石墨烯、改性空心玻璃微珠复合改性的发泡聚氨酯，所述改性石墨烯为石墨烯经氧化还原后负载纳米氧化锌得到，所述改性空心玻璃微珠为玻璃微珠表面包覆纳米二氧化钛薄膜后接枝二苯基甲烷二异氰酸酯得到，本发明芯层通过空心陶瓷纤维对SOsubgt;2/subgt;气凝胶增强，提高了气凝胶纤维毡的隔热性能，缓冲层是由改性石墨烯、改性空心玻璃微珠复合改性，料热稳定性和隔热性均得到提高。

技术领域

本发明属于动力电池技术领域，具体涉及一种单体电芯间的高效隔热阻燃材料。

背景技术

国家大力发展新能源，电动汽车逐步进入市场，以后甚至替代燃油车成为未来交通工具的主流。众所周知的是电动车的续航里程和充电便利性是前期问题，但未来更为关键的是电池安全性。随着电动车续航里程增大需求，要求电池能量密度越来越高，随着电池能量密度逐渐增大，电池循环膨胀率逐步增大，由此引来的是电池自身安全性逐步下降，组成模组后，电芯之间膨胀力增大，电池发生热失控的概率增大。

为降低电池之间发生热失控的风险，电池之间通常安装隔热垫，通常希望一个电芯发生热失控急剧温升甚至着火时，不引起隔壁电芯连锁失控。因此，一方面，要求隔热垫具有较低的导热系数，同时满足阻燃要求(通常UL94-V0防火等级)；另一方面，要求隔热垫具有缓冲功能，因为电芯在充放电循环工作时膨胀与收缩，这里电池膨胀与收缩简称“呼吸”，为保证高能量密度电池可以长寿命工作，做好加载在电芯两侧的力不能过大，以防压坏电芯内部结构，所以该隔热垫应具有缓冲回弹功能。

目前较为常用隔热材料主要有泡沫金属隔热材料、多孔有机隔热材料、有机纤维毡隔热材料、无机纤维毡隔热材料、多孔无机隔热材料等。这些隔热材料都有各自的优点和缺点，分别应用于不同的场合。例如：软木等天然多孔有机隔热材料价格便宜，方便获取，但隔热效果较差，一般用于温度较低的隔热场所。聚氨酯泡沫和酚醛泡沫材料等多孔有机隔热材料的导热系数较小，隔热效果好，但是聚氨酯泡沫的耐高温性能差，一般用于常温保温隔热；酚醛泡沫的烧蚀残留率高，纤维类隔热材料虽然具有隔热效果好、热稳定性好、质量轻、比热大及承受载荷大等优点，但是其气体阻隔性和柔性较差，难以制备出形状复杂的隔热材料，且加工工艺复杂。二氧化硅气凝胶是一种轻质高效的新型隔热材料，具有低密度、高孔隙率、低导热系数等特殊性能，但是其脆性大、强度低，且当温度较高时，气凝胶会失去其多孔结构而导致隔热性下降。

因此，亟需开发一种新型的隔热阻燃材料以解决电池电芯间的隔热问题。

发明内容

为解决上述背景技术中提到的不足，本发明的目的在于提供一种单体电芯间的高效隔热阻燃材料，芯层由二氧化硅气凝胶和空心陶瓷纤维复合的隔热纤维毡，通过空心陶瓷纤维增强，提高了气凝胶纤维毡的隔热性能，缓冲层是由改性石墨烯、改性空心玻璃微珠复合改性的发泡聚氨酯，发泡聚氨酯材料热稳定性和隔热性均得到提高，同时发泡聚氨酯具有缓冲功能，对电芯在充放电循环工作时膨胀与收缩进行缓冲。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种单体电芯间的高效隔热阻燃材料，其特征在于，包括芯层，所述芯层是由二氧化硅气凝胶和空心陶瓷纤维复合的隔热纤维毡，所述芯层两侧包覆缓冲层，所述缓冲层是由改性石墨烯、改性空心玻璃微珠复合改性的发泡聚氨酯，所述改性石墨烯为石墨烯经氧化还原后负载纳米氧化锌得到，所述改性空心玻璃微珠为玻璃微珠表面包覆纳米二氧化钛薄膜后接枝二苯基甲烷二异氰酸酯得到；

所述缓冲层包括以下重量份原料：聚醚多元醇4110 80～120份、石油醚3～5份、丙三醇1～3份、二月桂酸二丁基锡0.01～0.2份、二甲基环己胺0.1～0.5份、二苯基甲烷二异氰酸酯100～110份、改性石墨烯5～10份、改性空心玻璃微珠10～15分、聚磷酸铵1～3份、季戊四醇0.5～1.5份。

进一步优选地，所述芯层的制备方法包括以下步骤：