用于电动车辆电池应用的阻燃材料制造技术

提供了一种防火涂料和一种阻火涂层制品，该防火涂料和该阻火涂层制品包含无机粘结剂和至少一种无机填料，其中该无机粘结剂选自硅酸钾、硅酸钠或它们的组合，并且其中该至少一种无机填料选自高岭土、滑石、云母、莫来石、金云母、白云母蒙脱土、蒙皂石、膨润土、伊利石、绿泥石、海泡石、绿坡缕石、埃洛石、蛭石、合成锂皂石、累托石、珍珠岩以及它们的组合。该阻火制品包括具有第一主表面和第二主表面的阻燃基底层和置于该阻燃基底层的该第一主表面上的防火涂料。火涂料。火涂料。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于电动车辆电池应用的阻燃材料
[0001]专利技术背景


[0002]本专利技术涉及电动车辆电池模块，并且尤其涉及用于管理电池模块热逸溃事故的防爆和阻火制品。所提供的制品可特别适用于例如汽车和固定式储能应用。

技术介绍

[0003]如今，电池支持的混合驱动或完全电驱动车辆的市场和支持技术迅速扩张。可充电电池，包括镍金属氢化物或锂离子电池，用于储存能量并且在电动车辆和混合电动车辆中提供电力。在充电期间流入电池的电流或从电池流出到车辆及其附件的电流产生热量。在规定范围的界限之外的操作可损坏电池内的单元或加速单元的劣化。
[0004]电动车辆电池由若干电池模块构成，并且每个电池模块包括许多互连的单独电池单元。当电池模块中的一个单元在其操作中损坏或故障时，该单元中的温度可能增加得比可从模块去除热量更快。如果这种温度累积持续未检查，则可能发生称为热逸溃的灾难性现象，从而导致该单元着火。所产生的火可非常快速地扩散到邻近单元，并且然后在整个电池中以链式反应扩散到单元。这些火可潜力巨大并且可以扩散到车辆的周围结构并且危及乘员或这些电池所在的结构。
[0005]当在单元中发生热逸溃时，期望的是热管理系统阻断或吸收热量并且防止相邻的单元或模块过热并且防止它们自身进入热逸溃。热逸溃事件所造成的严重风险需要将电池模块设计为具有热绝缘阻火屏障，以减轻热逸溃事件的影响并且为乘员提供在火灾时安全撤离车辆的时间。

技术实现思路

[0006]在本专利技术的一个方面，提供了一种防火涂料，该防火涂料包含无机粘结剂和至少一种无机填料。该防火涂料组合物包含无机粘结剂和至少一种无机填料，其中该无机粘结剂选自硅酸钾、硅酸钠或它们的组合，并且其中该至少一种无机填料选自高岭土、滑石、云母、莫来石、金云母、白云母蒙脱土、蒙皂石、膨润土、伊利石、绿泥石、海泡石、绿坡缕石、埃洛石、蛭石、合成锂皂石、累托石、珍珠岩以及它们的组合。
[0007]在本专利技术的另一方面，提供了一种阻火制品，该阻火制品包括具有第一主表面和第二主表面的阻燃基底层和置于该阻燃基底层的第一主表面的大部分上的防火涂料，其中该防火涂料组合物包含无机粘结剂和至少一种无机填料，其中该无机粘结剂选自硅酸钾、硅酸钠或它们的组合，并且其中该至少一种无机填料选自高岭土、滑石、云母、莫来石、金云母、白云母蒙脱土、蒙皂石、膨润土、伊利石、绿泥石、海泡石、绿坡缕石、埃洛石、蛭石、合成锂皂石、累托石、珍珠岩以及它们的组合。
附图说明
[0008]图1示出了根据本专利技术的一个方面的包括由绝缘材料形成的热屏障的示例性电池模块。
[0009]图2示出了根据本专利技术的一个方面的包括由绝缘材料形成的热屏障的示例性电池组。
具体实施方式
[0010]在以下具体实施方式中，参考了形成本文的一部分的附图，并且在附图中以举例说明的方式示出了其中可实践本专利技术的具体实施方案。就这一点而言，定向术语，诸如，“顶部”、“底部”、“前”、“后”和“向前”等，应结合图示所描述的取向使用。因为本专利技术的实施方案的部件可定位成多个不同取向，所以方向性术语用于说明的目的，并且绝不是限制性的。应当理解，在不脱离本专利技术范围的情况下，可利用其他实施方案，并且可进行结构性或逻辑性的改变。因此，不能认为以下的详细描述具有限制意义，并且本专利技术的范围由所附权利要求书限定。
[0011]防范与热逸溃事件期间的突发火灾相关联的危险是重大的技术挑战。尝试创建通用解决方案难以实现，因为防范电池火灾的一个特征可能导致其它类型的问题。例如，非织造聚合物幅材和泡沫可显示出优异的热绝缘性能，但是常见的聚合物往往是易燃的，或需要涂覆有易燃的密封剂材料。由织造非易燃纤维(例如，无机纤维)制成的热屏蔽材料可有效地防止火灾穿透，但可能太薄而不能充分隔绝火灾的巨大热量。使用较厚的热屏蔽材料层可能成本太高。这些材料的组合可起到作用，但将异种材料粘结在一起可能是问题，当对粘结材料的选择可能受到易燃性问题约束时尤为如此。
[0012]本专利技术通过提供在热逸溃条件下形成保护性陶瓷表面的防火涂料、组合置于阻燃纸或阻燃板的表面上的防火涂料的阻火制品来解决这些问题。在电动车辆电池应用中，将相对较薄的阻燃纸或阻燃板与防火涂料进行组合可在暴露于火灾的情况下提供保护、结构完整性和高度热绝缘作用。
[0013]在本专利技术的一个方面，提供了一种防火涂料，该防火涂料包含无机粘结剂和至少一种无机填料。
[0014]在本专利技术的另一方面，提供了一种阻火制品，该阻火制品包括具有第一主表面和第二主表面的阻燃基底层和置于该阻燃基底层的第一主表面的大部分上的防火涂料。
[0015]图1中示出了根据一个实施方案的阻火制品100。阻火制品100包括具有第一主表面112和第二主表面114的阻燃基底层110和置于该阻燃基底层的第一主表面的大部分上的防火涂料层120。该涂料层可以通过喷涂、涂刷等来施加，厚度为200微米至2000微米，优选400微米至1000微米。
[0016]可用于本专利技术的示例性阻燃基底层可以是阻燃纸(诸如无机纸或基于云母的纸)、无机织物、阻燃板(诸如如无机纤维板或云母板或片材)或阻燃层压材料或包括一种或多种上述材料的多层材料。无机织物可以包括E
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玻璃纤维、R
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玻璃纤维、ECR
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玻璃纤维、玄武岩纤维、陶瓷纤维、硅酸盐纤维、Nextel纤维、钢丝或它们的组合。无机织物中的纤维可以经化学处理。织物例如可以是织造或非织造垫、毛毡、布料、针织织物、缝编织物、钩编织物、交织织物或它们的组合。
[0017]根据本专利技术的多层材料还可以包括至少一层和至少第二层，该至少一层包含无机颗粒或无机纤维或它们的组合，该第二层包含阻燃泡沫非织造垫或其它多孔材料；呈膜或非织造材料形式的阻燃织物材料或阻燃聚合物材料。包含无机颗粒或无机纤维的该至少一层的无机纤维可以选自以下项的组：E
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玻璃纤维、S
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玻璃纤维、R
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玻璃纤维、ECR
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玻璃纤维、玄武岩纤维、陶瓷纤维、多晶纤维、硅酸盐纤维、氧化铝纤维、二氧化硅纤维、碳纤维、碳化硅纤维、硼硅酸盐纤维或它们的组合。更具体地，纤维材料可包括退火的熔化形成的陶瓷纤维、溶胶
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凝胶形成的陶瓷纤维、多晶陶瓷纤维、氧化铝
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二氧化硅纤维、玻璃纤维(包括退火的玻璃纤维或非生物持久性纤维)。无机织物可以例如是非织造垫、缝编垫、针刺垫、使用无机粘结剂或聚合物粘结剂(两者在下文更详细地描述)的化学粘结垫或热粘结垫(单组分或双组分纤维或粉末)或它们的组合。如果其它纤维能够承受在锂离子电池的热事件中产生的高温，则这些纤维也是可能的。
[0018]可用于产生化学粘结垫的示例性聚合物粘结剂包括(甲基)丙烯酸粘结剂、橡胶基粘结剂、苯乙烯丙烯酸粘结剂、苯乙烯丁二烯粘结剂、聚氨酯丙烯酸酯粘结剂、硅酮粘结剂、乙烯基聚合物粘结剂、环氧粘结剂等。在示例性实施方案中，聚合物粘结剂可以是基于丙烯酸酯单本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种防火涂料组合物，所述防火涂料组合物包含：无机粘结剂，和至少一种无机填料，其中所述无机粘结剂选自硅酸钾、硅酸钠或它们的组合，并且其中所述至少一种无机填料选自高岭土、滑石、云母、莫来石、金云母、白云母、蒙脱土、蒙皂石、膨润土、伊利石、绿泥石、海泡石、绿坡缕石、埃洛石、蛭石、合成锂皂石、累托石、珍珠岩、玻璃纤维、陶瓷纤维以及它们的组合。2.根据权利要求1所述的涂料组合物，其中所述高岭土是水洗高岭土；偏高岭土、分层高岭土；煅烧高岭土；和经表面处理的高岭土。3.根据权利要求1或2所述的涂料组合物，所述涂料组合物还包含聚合物粘结剂。4.根据权利要求3所述的涂料组合物，其中所述聚合物粘结剂是(甲基)丙烯酸粘结剂、橡胶基粘结剂、苯乙烯丙烯酸粘结剂或苯乙烯丁二烯粘结剂。5.根据权利要求4所述的涂料组合物，其中所述涂料组合物包含10重量％至80重量％的聚合物粘结剂。6.根据前述权利要求中任一项所述的涂料组合物，所述涂料组合物还包含流变改性剂。7.根据前述权利要求中任一项所述的涂料组合物，其中基于干燥涂料中的固体百分比，所述涂料组合物包含10重量％至80重量％的无机粘结剂。8.根据前述权利要求中任一项所述的涂料组合物，其中基于所述干燥涂料中的固体百分比，所述涂料组合物包含20重量％至90重量％的无机填料。9.根据前述权利要求中任一项所述的涂料组合物，其中所述涂料组合物在干燥后接受高温(>1000℃)时转变成陶瓷样材料。10.根据前述权利要求中...

【专利技术属性】
技术研发人员：克劳斯，
申请(专利权)人：三M创新有限公司，
类型：发明
国别省市：