一种低密度隔热动力电池聚氨酯灌封胶制造技术

本发明专利技术提供一种低密度隔热电池聚氨酯灌封胶，按照重量百分比计算，包括以下组分：聚多元醇20％～48.75％、异氰酸酯7.5％～30％、低密度填料15％～50％；所述低密度填料为空心微球；所述异氰酸酯的异氰酸酯官能团与所述聚多元醇的羟基官能团的摩尔比为1～1.08。表面改性后的空心微球可在聚氨酯灌封胶良好分散以形成致密且相互独立的空腔结构，使得聚氨酯灌封胶具有优异的隔热性能的同时具有较低的密度。度。

【技术实现步骤摘要】
一种低密度隔热动力电池聚氨酯灌封胶


[0001]本专利技术属于聚氨酯灌封胶
，具体涉及一种低密度隔热动力电池聚氨酯灌封胶。

技术介绍

[0002]随着环保理念的深入推广，电能源作为环保新能源逐渐被大家认知，进一步地汽车、两轮车的电动化也得到了推广。动力电池作为电动化系统的核心部件，其由多个电池单体(即电芯)组成，当电池单体因为机械变形、挤压、震动等各种原因引发隔膜刺穿时，内部正负极直接接触导致短路，内部短路可瞬间产生大量的热量，热量的急速传导使动力电池整体发生热失控，从而对短路电池周边的电池及器件产生不利影响。为了充分保证锂电池的安全要素，比如散热、缓冲减震、防水、阻燃防爆、抗电磁干扰等性能指标，一般要使用灌封材料。
[0003]在灌封胶行业内，主要有三大灌封材料体系，分别是环氧树脂灌封胶、有机硅灌封胶以及聚氨酯灌封胶。聚氨酯灌封胶耐低温性能好，调整范围广泛，粘接强度高、内聚强度大、减震效能好，逐渐成为动力电池灌封胶的首选。
[0004]常规的聚氨酯灌封胶水通常会添加氧化铝、碳酸钙等填料，在增强胶水导热性能的同时也增加了胶水的密度，此类灌封胶导热系数较高，在动力电池发生内部短路产生大量热量时无法较好地起到隔热作用，因此无法缓解热失控对周边其他电芯产生不利影响的问题。

技术实现思路

[0005]为了解决现有技术的存在的不足，本专利技术的目的提供的一种低密度隔热动力电池聚氨酯灌封胶，以解决现有技术中聚氨酯灌封胶水中存在密度过高以及导热系数过高的问题，满足动力电池领域轻量化、隔热的新需求。
[0006]根据本专利技术的第一方面，提供一种低密度隔热动力电池聚氨酯灌封胶，按照重量百分比计算，包括以下组分：聚多元醇20％～48.75％、异氰酸酯7.5％～30％、低密度填料15％～50％；低密度填料为空心微球；异氰酸酯的异氰酸酯官能团与所述聚多元醇的羟基官能团的摩尔比为1～1.08。异氰酸酯的异氰酸酯官能团与聚多元醇的羟基官能团的含量相近，可以保证异氰酸酯与聚多元醇的充分反应。本专利技术通过向聚氨酯灌封胶基质中引入具有空心结构的空心微球，能够有效地降低聚氨酯灌封胶产品的导热系数以及整体密度，从而使得本专利技术提供的低密度隔热动力电池聚氨酯灌封胶既具备良好的隔热效果也能够保持轻量化，将其应用于锂电池中，从而在突发情况下对瞬时产生的热量的传播起到有效的阻挡，而避免出现热失控的情况。关于在胶层中引入空心结构，现有技术一般通过化学发泡的手段在胶层中形成中空微泡，然而这样的化学发泡的发泡效果受工艺现场的影响很大，难以在胶层中可控、批量地形成具有形貌相似、分布均匀的中空结构，这样对灌封胶产品的可控性会产生不利影响。而上述空心微球的成型工艺可控，可以通过批量预制的方式
获得形貌相似的空心微球，将其填充于胶水中能够使胶质保持均匀，从而保证灌封胶的体积、胶质、性能的稳定可控。此外，与化学发泡所形成的空心微泡相比，空心微球的具有明显更高的结构强度，将其引入聚氨酯灌封胶水也能够使得胶水固化所形成的聚氨酯灌封胶具有足够的强度和力学性能，而不会因为空心结构的引入而致使灌封胶发生塌陷。再者，将空心微球掺入聚氨酯灌封胶水中，在涂胶施工时，呈球形的空心微球能够起到滚珠轴承的作用，有利于聚氨酯灌封胶水在施工载体上的铺展，能够优化聚氨酯灌封胶水的施工性能。而在胶水固化成型后，胶质结构中的空心微球基于其球形结构，能够抵消其规格方式上的内应力，不会出现不均收缩的情况，由此使得含有其的聚氨酯灌封胶具有良好的尺寸稳定性，不易变形。
[0007]优选地，空心微球的密度为0.2～0.6g
·
cm
‑3。
[0008]优选地，空心微球的导热系数为0.03～0.08W
·
m
‑1·
K
‑1。
[0009]使空心微球的性能参数满足上述指标，可以使得由此制得的聚氨酯灌封胶的整体密度可以达到接近0.4g
·
cm
‑3，导热系数可降至0.05W
·
m
‑1·
K
‑1。
[0010]优选地，所述空心微球包括空心玻璃微球、空心二氧化硅微球、空心酚醛树脂微球中的至少一种。
[0011]优选地，所述低密度填料包括空心玻璃微球。
[0012]优选地，空心玻璃微球包括由马鞍山矿院生产、产品牌号为GS20、GS25、 GS32中的至少一种。
[0013]本方案中所采用的空心玻璃微球与其他的空心微球相比，由其参与制备的聚氨酯胶层具有较好的强度和较低的成本。且空心玻璃微球具有规则的球形结构，使其在聚氨酯胶层中各个方向内应力总和为零，使得由其参与制备的聚氨酯胶层在过热或过冷的情况下仍保持较好的尺寸稳定性。
[0014]优选地，聚多元醇包括聚醚多元醇、生物基多元醇的至少一种。
[0015]优选地，异氰酸酯包括二苯基甲烷二异氰酸酯、多苯基甲烷多异氰酸酯中的至少一种。
[0016]优选地，所述聚醚多元醇包括分子量为400～3000的二官能度聚醚多元醇、分子量为500～5000的三官能度聚醚多元醇中的至少一种；所述生物多元醇为蓖麻油或蓖麻油改性物。
[0017]优选地，所述聚醚多元醇包括由山东蓝星东大有限公司生产、产品牌号为 DL
‑
1000D、DL
‑
2000D、MN700、EP
‑
330N中的至少一种；所述生物多元醇包括由巴斯夫股份公司生产的蓖麻油、产品牌号为Sovermol
‑
750、产品牌号为 Sovermol
‑
805中的至少一种。
[0018]优选地，所述MDI包括液化MDI、MDI
‑
50中的至少一种。
[0019]优选地，所述MDI包括液化MDI。
[0020]优选地，所述液化MDI包括由万华化学集团股份有限公司生产、产品牌号为CDMDI
‑
100L。
[0021]根据本专利技术的另一方面，本专利技术提供一种制备上述低密度隔热动力电池聚氨酯灌封胶的方法，包括以下步骤：制备A组分：将聚多元醇、低密度填料进行混合，得到A组分；制备B组分：将异氰酸酯、低密度填料投入进行混合，得到B组分；制备聚氨酯灌封胶：将上述A组分和上述B组分进行混合，制得聚氨酯灌封胶。由于异氰酸酯易与水分子发生反应生成气
体，导致产品中气泡的形成，本方案的制备A组分步骤中通过施加真空脱水的操作，以减少异氰酸酯的副反应，保证A、B组分混合时异氰酸酯和聚多元醇的充分反应，同时避免了因异氰酸酯与水反应产生的气泡对聚氨酯灌封胶的不良影响。为了使低密度填料在聚氨酯灌封胶中得到充分混合，本制备方法中将低密度填料先分别在反应单体聚多元醇和异氰酸酯中进行初步混合，使得低密度填料可在由其参与制备的A、B 组分得到良好的分散，进一步地，低密度填料可在上述A、B组分混合后形成的聚氨酯灌封胶也具备良好的分散性。在低密度填料与有机组分的混合过程中，比重小的低密度填料会不可避免的往有本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种低密度隔热动力电池聚氨酯灌封胶，其特征在于，按照重量百分比计算，包括以下组分：聚多元醇20％～48.75％、异氰酸酯7.5％～30％、低密度填料15％～50％；所述低密度填料为空心微球；所述异氰酸酯的异氰酸酯官能团与所述聚多元醇的羟基官能团的摩尔比为1～1.08。2.如权利要求1所述隔热动力电池聚氨酯灌封胶，其特征在于，所述空心微球包括空心玻璃微球、空心二氧化硅微球、空心酚醛树脂微球中的至少一种。3.如权利要求2所述隔热动力电池聚氨酯灌封胶，其特征在于，所述低密度填料包括空心玻璃微球。4.如权利要求1所述低密度隔热动力电池聚氨酯灌封胶，其特征在于，所述聚多元醇包括聚醚多元醇、生物基多元醇的至少一种。5.如权利要求1所述低密度隔热动力电池聚氨酯灌封胶，其特征在于，所述异氰酸酯包括二苯基甲烷二异氰酸酯、多苯基甲烷多异氰酸酯中的至少一种。6.一种制备如权利要求1～5所述任一种低密度隔热动力电池聚氨酯灌封胶的方法，其特征在于，包括以下步骤：制备A组分：将所述聚多元醇、所述低密度填料进行混合，得到所述A组分；制备B组分：将所述异氰酸酯、所述低密度填料投入进行混合，得到所述B组分；制备聚氨酯灌封胶：将所述A组分和所述B组分进行混合，制得所述聚氨酯灌封胶。7.如权利要求6所述的低密度隔热动力电池聚氨酯灌封胶的方法，其特征在于：按照质量比计算，所述A组分和所述B组分的混合比例为1～3:1。8.如权利要求6所述的低密度隔热动力电池聚氨酯灌封胶的方法，其特征在于，在应用所述低密度填料参与所述A组分、所述B组分的配制之前，还包括对所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：贺超，周思耀，章松，
申请(专利权)人：东莞澳中新材料科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：