氮丙啶基官能聚醚导热间隙填料制造技术

描述了导热间隙填料。所述间隙填料包含氮丙啶基官能聚醚聚合物和导热颗粒。还描述了适用于此类系统的引发剂。此类间隙填料可用于各种应用中，包括电池模块和子单元的制造。

Aziridine-Based functional polyether thermal conductive gap filler

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】氮丙啶基官能聚醚导热间隙填料
本公开涉及包含氮丙啶基官能聚醚聚合物和导热填料的组合物。此类组合物可用作导热间隙填料，这些填料可适用于诸如电池组件的电子应用。
技术实现思路
简而言之，在一个方面当中，本公开提供了导热间隙填料，该导热间隙填料包含氮丙啶基官能聚醚聚合物以及基于该间隙填料的总体积的至少30体积％的导热填料。在一些实施方案中，间隙填料包含基于该间隙填料的总体积的至少50体积％的导热填料。在一些实施方案中，导热填料选自由陶瓷、金属、石墨以及它们的组合组成的组。在一些实施方案中，导热间隙填料还包含引发剂，例如甲苯磺酸盐，诸如甲苯磺酸锌。在一些实施方案中，导热间隙填料还包含增塑剂和阻燃剂中的至少一者。在另一方面，本专利技术提供了包括多个电池单元的电池模块，这些电池单元通过由根据本公开的任何实施方案的导热间隙填料构成的层连接到第一基板。在一些实施方案中，氮丙啶基基团已反应以固化导热间隙填料。在另一方面，本公开提供了电池子单元，该电池子单元包括多个通过由第二导热间隙填料构成的第二层连接到第二基板的电池模块，其中每个电池模块包括多个通过由第一导热间隙填料构成的第一层连接到第一基板的电池单元，其中第一导热间隙填料和第二导热间隙填料是独立选择的，并且各自为根据本公开的任何实施方案的导热间隙填料。在一些实施方案中，氮丙啶基基团已反应以固化第一导热间隙填料和第二导热间隙填料。在另一方面，本公开提供了制造电池模块的方法，该方法包括：将由根据本公开的任何实施方案的第一导热间隙填料构成的第一层施加到第一基板的第一表面，将多个电池单元附接到第一层以将所述电池单元连接到第一基板，以及固化第一导热间隙填料。在另一方面，本公开提供了制造电池子单元的方法，该方法包括：将由根据本公开的任何实施方案的第二导热间隙填料构成的第二层施加到第二基板的第一表面，将多个电池模块附接到第二层以将所述电池模块连接到第二基板，以及固化第二导热间隙填料。在一些实施方案中，该方法还包括根据本公开的任何方法制造多个电池模块。本公开上面的概述不旨在描述本专利技术的每个实施方案。在下面的具体实施方式中还列出了本专利技术的一个或多个实施方案的细节。本专利技术的其他特征、对象和优点从描述和权利要求书中将显而易见。附图说明图1示出了根据本公开的一些实施方案的示例性电池模块的组件。图2示出了对应于图1的组装后的电池模块。图3示出了根据本公开的一些实施方案的示例性电池子单元的组件。具体实施方式热管理在许多电子器件应用中起着重要作用。例如，将锂离子电池集成到电动车辆电池组中的挑战包括性能、可靠性和安全性。对电池组件进行适当的热管理有助于解决这些考验中的每一个。其包括一级热管理和二级热管理，在一级热管理中，电池单元被组装到电池模块当中，在二级热管理中，这些模块被组装成电池子单元或电池系统。热管理在电池控制单元的冷却方面以及非电池电子应用当中也很重要。目前，电池组件的热管理依赖于可固化液体间隙填料或衬垫。可固化液体在组装期间流动，并且可在固化之前调整以适应尺寸变化。另外，所述液体可以是在组装时施加的，从而允许更大的设计灵活性。然而，当前未固化和已固化的组合物具有若干限制，包括存在污染物，如下所述。衬垫包括预定布局的固化材料；因此，衬垫具有降低的引入污染物的趋势。然而，所述固化材料不能提供足够的适形能力以适应典型电池组件中所见的尺寸变化的范围。另外，设计变化可能更昂贵且复杂，因为必须生成新的设计布局。液体热间隙填料通常基于硅酮或聚氨酯。虽然硅酮为本申请提供良好的弹性体特性，但是它们通常包含来自其生产过程的非官能聚合物和挥发性残余物。电池单元的电触点可能因硅油迁移受到污染。挥发物的残余可导致随着时间的推移的收缩。另外，即使微量的非官能聚合物也可能导致金属表面的有害污染，从而抑制油漆或粘合剂的粘附性。最常见的硅酮固化机理是Si-H至乙烯基加成固化，该固化机理在可再充电电池可承受的温度下适用并且不会释放缩合副产物。此反应是基于铂催化的。虽然所用的铂的量很小，但这仍然是一个成本因素。需要添加更多的铂和更高的成本来提高固化速度和生产量。此外，这些微量的催化剂可因表面污染而失效，从而导致未固化的区域和硅酮污染物的形成。另外，在先前固化的相同种类的材料上固化基于硅的材料常常导致不良的粘结，因为从体块中移出的未反应材料起到分离层的作用。这限制了此类基于硅酮的电池系统的可修复性。基于氨基甲酸酯化学成分的间隙填料也可产生非常好的弹性体。然而，此类产品中使用的异氰酸酯可引起安全问题。另外，为了生产无气泡的组合物，固化反应应在无水分的条件下进行，因为水可与异氰酸酯反应，从而导致二氧化碳气泡的形成。气泡对热导率非常不利，并因此应避免。一般来讲，热间隙填料需要对具有大表面积的无机填料的高度装填。此类填料通常带有吸附的一些水分。可能需要非常彻底并且因而昂贵的干燥和处理步骤来克服这一问题。考虑到当前方法伴有的这些限制，一直都存在对改善的导热间隙填料的需求。一般来讲，需要能够提供下述内容中的一项或多项的系统：·固化前足够的开放时间以允许施加并定位部件；·开放时间后的快速固化；·可容易地调整的固化分布曲线(profile)以允许适应特定的工作循环；·基本上无气泡的层以使热导率的降低最小化；·基本上不含未反应组分的固化的组合物；·可在不需要诸如铂的昂贵催化剂的情况下固化的组合物；和·由相同材料构成的依次固化的层之间的良好粘结。组装期间代表性的电池模块的部件在图1中示出，并且组装后的电池模块在图2中示出。电池模块50通过将多个电池单元10定位在第一基板20上而形成。一般来讲，可使用任何已知的电池单元，包括(例如)硬壳棱柱状单元或袋状单元。可调整与特定电池模块相关联的单元的数量、尺寸和位置以满足具体的设计要求和性能要求。基板的构造和设计是已知的，并且可以使用适用于预期应用的任何基板(通常为金属基板)。电池单元10通过由根据本公开的实施方案中的任何实施方案的第一导热间隙填料构成的第一层30连接到第一基板20。如本文所述，此类导热间隙填料包含氮丙啶基官能聚醚聚合物和导热填料。由第一导热间隙填料构成的第一层30提供一级热管理，其中电池单元组装在电池模块中。由于在电池单元和第一基板之间可能存在电压差(例如，高达2.3伏的电压差)，所以击穿电压可以是此层的重要安全特征。因此，在一些实施方案中，可优选将类似于陶瓷的电绝缘填料(通常为氧化铝和氮化硼)用于第一导热间隙填料中。在一些实施方案中，层30可包括施加到第一基板20的第一表面22的第一导热间隙填料的分立图案，如图1所示。例如，可将对应于电池单元的预期布局的间隙填料的图案施加(例如，机器人式施加)到基板的表面。在一些实施方案中，所述第一层可被形成为覆盖第一基板的第一表面的全部或基本上全部的第一导热间隙填料的涂层。在另选的实施方案中，可通过将第一导热间隙填料直接施加到电池单元，然后将它们安装到第一基板的第一表面来形成所述第一层。在图1所示的组装步骤期间，第一导热间隙填料尚未固化。这允许根据需要对各个电池单元定位和重新定位以获得预期布局。未固化的导热间隙填料的流变学行为有助于允许该间隙填料流动并且适应各个电池单元内部和之间的尺寸变化(公差)。在一些实施方案中，间隙填料可能需要适应高达本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种导热间隙填料，所述导热间隙填料包含氮丙啶基官能聚醚聚合物和基于所述间隙填料的总体积的至少30体积％的导热填料。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2017.01.19 EP 17152180.01.一种导热间隙填料，所述导热间隙填料包含氮丙啶基官能聚醚聚合物和基于所述间隙填料的总体积的至少30体积％的导热填料。2.根据权利要求1所述的导热间隙填料，其中至少一种聚醚聚合物具有下式：其中：R1为共价键或亚烷基基团；每个R2独立地选自由亚烷基基团组成的组；R3为直链亚烷基基团或支链亚烷基基团；Y为二价连接基团；并且n为被选择成使得所述聚醚聚合物的计算分子量大于2000克/摩尔的整数。3.根据权利要求2所述的导热间隙填料，其中所述至少一种聚醚聚合物具有下式：其中：R1为亚烷基基团；每个R2独立地选自由具有2至6个碳原子的亚烷基基团组成的组；并且n为被选择成使得所述聚醚聚合物的计算分子量介于2000克/摩尔和10,000克/摩尔之间的整数。4.根据权利要求3所述的导热间隙填料，其中所述至少一种聚醚聚合物具有下式：5.根据权利要求2至4中任一项所述的导热间隙填料，其中R1为具有两个碳原子的亚烷基基团。6.根据权利要求2或3所述的导热间隙填料，其中每个R2独立地选自由具有2至6个碳原子的线型亚烷基基团组成的组。7.根据权利要求6所述的导热间隙填料，其中所述至少一种聚醚聚合物为无规共聚物，其中所述R2基团包括具有两个碳原子的线型亚烷基基团和具有四个碳原子的线型亚烷基基团，并且所述无规共聚物具有下式：其中a和b为大于或等于1的整数，并且a和b的和等于n。8.根据权利要求2至7中任一项所述的导热间隙填料，其中n被选择成使得所述至少一种聚醚聚合物的计算分子量不大于10,000克/摩尔。9.根据前述权利要求中任一项所述的导热间隙填料，其中所述间隙填料包含基于所述间隙填料的总体积的至少50体积％的导热填料。10.根据前述权利要求中任一项所述的导热间隙填料，其中所述导热填料选自由陶瓷、金属、石墨以及它们的组合组成的组。11.根据前述权利要求中任一项所述的导热间隙填料，所述导热间隙填料还包...

【专利技术属性】
技术研发人员：西格弗里德·格布，西蒙娜·尤里耶维奇，延斯·艾克勒，彼得·比辛格尔，沃尔夫·施泰格尔，
申请(专利权)人：三M创新有限公司，
类型：发明
国别省市：美国,US