包括膨胀层的电池制造技术

本发明专利技术涉及一种电池，其包括选自涂料和自支撑膜或片的交联膨胀层，该层由可固化膨胀型组合物形成，该可固化膨胀型组合物包括：(a)树脂组分，其包括一种或多种具有多个官能团的低聚或聚合化合物；(b)任选地，固化剂，其具有多个可与树脂组分(a)的低聚或聚合化合物的官能团反应的官能团；以及(c)在热分解时提供膨胀气体的化合物；其中化合物(a)至(c)彼此不同，本发明专利技术涉及一种包括电池的制品，其中交联的膨胀层被应用于该制品的一部分，该部分位于电池和制品之间且与电池相邻，本发明专利技术涉及一种为电池或包括电池的制品提供防火保护或减少或防止电池的热失控的方法。止电池的热失控的方法。止电池的热失控的方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】包括膨胀层的电池
[0001]本专利技术涉及一种包括由可固化的膨胀型组合物沉积的交联膨胀层的电池，以及一种为电池和/或包括电池的制品(特别是包括锂离子电池的车辆)提供防火保护的方法。

技术介绍

[0002]电池长期以来一直被用作移动电源。特别是锂离子电池的发展导致功率密度的提高。因此，锂离子电池的使用在多种应用中已经变得广泛，这些应用包含消费性电子产品(特别是移动电话、平板电脑和膝上型计算机)、医疗装置、工业设备，并且特别是混合动力/电动车辆。
[0003]然而，许多电池，特别是锂离子电池，易于热失控，在热失控期间热量和气体从电池快速释放并产生火灾危险。电池，特别是锂离子电池，可包括电解质组合物，该电解质组合物含有可燃有机溶剂，其增加了与电池(特别是锂离子电池)相关的火灾危险。此外，在上述示例性应用中使用的电池主要是包括多个单独的电池单元的电池组。用于混合动力或电动车辆(如轿车、公共汽车和卡车)的锂离子电池可含数千个单独的电池单元。热失控可由制造缺陷、热量蓄积、内部短路或外部冲击或创伤引起。一个电池单元中的热失控可能影响相邻的电池单元，从而导致不可控的连锁反应，结果整个电池组可能着火，在包括这些电池的车辆的情况下，这些火灾可能遍布整个车辆，从而使驾驶员和乘客处于危险之中。
[0004]近来，由于电池组的热失控而导致手机或电动汽车着火的事故表明，需要为电池、电池单元以及包括所述电池的设备(诸如移动电话、平板电脑或膝上型计算机以及混合动力或电动车辆)及其使用者提供更好的防火保护。
[0005]因此，本专利技术的目的为提供电池，其中在电池单元或整个电池的热失控的情况下，在延长的时间段内防止或至少抑制火灾的蔓延。
[0006]本专利技术的另一个目的为保护包括电池的制品及其使用者免受与电池的热失控相关的火灾危险。

技术实现思路

[0007]这些目的和其它目的通过一种电池实现，该电池包括选自涂料和自支撑膜或片的交联膨胀层，该层由可固化的膨胀型组合物形成，该可固化的膨胀型组合物包括：
[0008](a)树脂组分，其包括一种或多种具有多个官能团的低聚或聚合化合物；
[0009](b)任选地，固化剂，其具有多个可与树脂组分(a)的低聚或聚合化合物的官能团反应的官能团；以及
[0010](c)在热分解时提供膨胀气体的化合物；其中化合物(a)至(c)彼此不同。
[0011]本专利技术还涉及一种包括电池的制品，其中将根据本专利技术的交联膨胀层应用至该制品的一部分，该部分位于电池和制品之间且与电池相邻。特别地，该制品可为包括锂离子电池和客舱的车辆，并且交联膨胀层被应用于车辆的地板的至少一部分，该部分位于电池和制品之间且与电池相邻。
[0012]根据另一方面，本专利技术涉及根据本专利技术定义的可固化膨胀型组合物用于为电池提
供防火保护和/或当应用于电池的任何部分时减少或防止电池的热失控的用途。
[0013]根据又一方面，本专利技术涉及根据本专利技术定义的可固化膨胀型组合物在应用于电池和制品之间的邻近电池的制品的一部分上为包括电池的制品提供防火保护的用途。特别地，该制品可为包括锂离子电池和客舱的车辆，并且可固化膨胀型组合物用于保护车辆的客舱免受电池火灾。
[0014]根据又一方面，本专利技术涉及一种为电池提供防火保护或减少或防止电池的热失控的方法，其通过将根据本专利技术定义的可固化膨胀型组合物应用于电池的任何部分以在其上形成涂料并固化该涂料以在其上获得交联的膨胀型涂料。
[0015]根据又一方面，本专利技术涉及一种为电池提供防火保护或减少或防止电池的热失控的方法，其通过将根据本专利技术定义的可固化膨胀型组合物形成为膨胀型自支撑膜或片，并将该膨胀型自支撑膜或片应用于电池上，并在应用于电池之前或之后将膨胀型自支撑膜或片固化。
[0016]根据又一方面，本专利技术涉及一种为包括电池的制品提供防火保护的方法，其通过将根据本专利技术定义的可固化膨胀型组合物应用于电池和制品之间的邻近电池的制品的一部分上，以在其上形成涂料，并将该涂料固化以在其上获得交联膨胀型涂料。特别地，该制品可为包括锂离子电池和客舱的车辆，并且该交联膨胀型涂料被定位以保护车辆的客舱免受电池火灾。
[0017]根据又一方面，本专利技术涉及一种为包括电池的制品提供防火保护的方法，其通过将根据本专利技术定义的可固化膨胀型组合物形成膨胀型自支撑膜或片，将该膨胀型自支撑膜或片应用于电池和制品之间的邻近电池的制品的一部分上，并在应用于该制品的一部分之前或之后将该膨胀型自支撑膜或片固化。特别地，该制品可为包括锂离子电池和客舱的车辆，并且交联的膨胀型自支撑膜或片被定位以保护该车辆的客舱免受电池火灾。
[0018]根据本专利技术，电池可为锂离子电池。
附图说明
[0019]图1图示了根据本专利技术的5mm厚的样品的温度性能。
[0020]图2图示了根据本专利技术的1mm、2mm和5mm厚的样品的温度性能。
[0021]图3图示了根据本专利技术的5mm厚的样品的温度性能。
[0022]图4图示了根据本专利技术的0.18mm厚的样品的温度性能。
[0023]图5图示了根据本专利技术的1mm、2mm和6mm厚的样品的温度性能。
具体实施方式
[0024]除了在任何操作实例中，或在另外指出的情况下，在说明书和权利要求书中使用的表示成分、反应条件等的量的所有数字应理解为在所有情况下由术语“约”修饰。因此，除非有相反指示，否则在以下说明书和所附权利要求书中提出的数字参数为近似值，其可根据本专利技术需要获得的所需性质而变化。至少，并且不试图将等同原则的应用限制于权利要求的范围，每个数值参数应当至少根据所报道的有效数字的数量并通过应用普通舍入技术来解释。
[0025]尽管阐述本专利技术的宽范围的数值范围和参数是近似值，但是在具体实例中阐述的
数值是尽可能精确地报告的。然而，任何数值固有地含有某些误差，这些误差由在它们各自的测试测量中的标准偏差必然产生。
[0026]此外，应当理解，本文所述的任何数值范围旨在包含其中包含的所有子范围。例如，范围“1至10”旨在包含在所述最小值1和所述最大值10之间(并且包含)的所有子范围，即，具有等于或大于1的最小值和等于或小于10的最大值。
[0027]如在本说明书和所附权利要求中所使用的，冠词“一(a、an)”和“该(the)”包含复数指示物，除非明确且不含糊地限于一个指示物。例如，尽管提及“一种”聚合物，“一种”固化剂，“一种”碳源，“一种”发泡剂，“一种”酸源，“一种”增强纤维，“一种”无机添加剂，“一种”涂料组合物等，但可使用任何这些组分中的一种或多种。
[0028]本文中的术语“烃基”是指包括碳和氢原子的基团，其中与碳原子直接键合的氢原子中的一个或多个可以被其它基团(诸如
‑
OH、
‑
SH等)替代或取代。
[0029]本文中的术语“长链烃取代基”是指具有至少6个碳原子的烃基。
[0030]在整个权利要求和说明书中使用的术语“电池”指本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种包括交联的膨胀层的电池，所述交联的膨胀层选自涂料和自支撑膜或片，所述层由可固化的膨胀型组合物形成，所述可固化的膨胀型组合物包括：(a)树脂组分，其包括一种或多种具有多个官能团的低聚或聚合化合物；(b)任选地，固化剂，其具有多个可与树脂组分(a)的所述低聚或聚合化合物的官能团反应的官能团；以及(c)在热分解时提供膨胀气体的化合物；其中，化合物(a)至(c)彼此不同。2.根据权利要求1所述的电池，其中所述树脂组分(a)包括一种或多种环氧树脂、聚硅氧烷树脂、丙烯酸树脂、聚氨酯树脂、聚脲树脂、聚乙烯树脂、酚醛树脂、脲醛树脂、聚酰亚胺树脂、三聚氰胺树脂、聚酯树脂和氰酸酯树脂。3.根据权利要求1或2中任一项所述的电池，其中所述树脂组分(a)的官能团选自环氧基、胺、乙烯基、酰胺、氨基甲酸酯、脲、硫醇、羧酸、(甲基)丙烯酰基、异氰酸酯、烷氧基甲硅烷基、酸酐、羟基、烷氧基、能够彼此反应的官能团及其组合。4.根据权利要求3所述的电池，其中所述能够彼此反应的官能团选自N
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羟甲基酰胺基；具有硅键合的可水解或可缩合基团的硅烷基；烯键式不饱和脂肪酸基团；甲亚胺基团；氮杂环丁烷基团；能够进行热可逆Diels
‑
Alder反应的基团。5.根据前述权利要求中任一项所述的电池，其中所述树脂化合物(a)包括环氧树脂，并且所述固化剂(b)是强制性的并且包括
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多元胺官能化合物，其可选自脂族多元胺、芳族多元胺、聚(胺
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酰胺)聚醚胺及其组合或
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多硫醇官能化合物，其可选自多硫化物硫醇、聚醚硫醇、聚酯硫醇、季戊四醇基硫醇及其组合或
‑
其组合。6.根据前述权利要求中任一项所述的电池，其中所述在热分解时提供膨胀气体的化合物(c)选自：三聚氰胺、磷酸的铵盐、胍、羟甲基化三聚氰胺、六甲氧基甲基三聚氰胺、脲、二甲基脲、三聚氰胺焦磷酸盐、双氰胺、磷酸脒基脲、甘氨酸、碳酸钙、碳酸镁、氢氧化钙、氢氧化镁、氢氧化铝、硼酸和硼酸酯。7.根据前述权利要求中任一项所述的电池，其还包括添加剂(d)，所述添加剂包括磷源、硼源、锌源、酸源和任选的碳源的组合，其中单一的材料可为两种或更多种所定义要素的源。8.根据前述权利要求中任一项所述的电池，其中
‑
基于所述组合物的总固体重量，所述树脂组分(a)的总量为10至40wt％；
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基于所述组合物的总固体重量，所述固化剂(b)的总量为10至30wt％；
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基于所述组合物的总固体重量，所述在热分解时提供膨胀气体的化合物(c)的总重量为0.1至25wt％；
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基于所述组合物的总固体重量，磷源(如果存在)的总量为0.05至20wt％；

【专利技术属性】
技术研发人员：C，
申请(专利权)人：PPG工业俄亥俄公司，
类型：发明
国别省市：