弹性体硅酮材料及其应用制造技术

公开了一种制品，该制品适于收纳诸如电池模块等多个电池单元，该制品使用隔热层在相邻电池单元之间提供隔热，该隔热层包括使用诸如硅灰石等硅酸钙填料的能够陶瓷化的弹性体硅酮材料。还提供了该能够陶瓷化的弹性体硅酮材料作为在此类制品中延迟和/或防止热失控的手段的用途。通常，设计用于此制品的该电池单元是锂离子电池单元。是锂离子电池单元。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】弹性体硅酮材料及其应用
[0001]本公开涉及一种制品，该制品适于收纳诸如电池模块等多个电池单元，该制品使用包括能够陶瓷化弹性体硅酮材料的隔热层在相邻电池单元之间提供隔热，在此类制品中使用该陶瓷化弹性体硅酮材料作为延迟和/或防止热失控的手段。
[0002]诸如锂离子电池(也称为Li离子电池或LIB)等能够充电的电池越来越多地用于各种应用的模块和/或模块组，诸如电动和混合动力(电动和汽油/柴油)驱动车辆中的电动汽车电池(EVB)，以减少并最终消除由此产生的温室气体排放。EVB是用于为电动和混合动力车辆的推进系统供电的电池组，因此与启动、照明和点火(SLI)电池不同，被设计成在持续的时间段内提供电力。锂离子电池越来越成为优选选项。为了在本公开中避免疑义并且从实际角度考虑能够使用的空间，单个电池单元(在本文中有时称为单元)排列在电池模块中，并且电池组由多个电互连的电池模块构成。
[0003]锂离子电池中的三种主要成分是：
[0004]阳极(负电极)；
[0005]阴极(正电极)和
[0006]电解质。
[0007]在锂离子电池的使用中，锂离子在放电期间从阳极通过该电解质移动到阴极，并且在充电时在相反方向上移动。
[0008]多种材料可用作锂离子电池中的阳极，但是迄今为止，最常用的是石墨。目前，锂离子电池中的阴极的优选材料选自三种材料中的一种材料：
[0009](i)层状氧化物(诸如锂钴氧化物)；
[0010](ii)聚阴离子(诸如磷酸锂)或
[0011](iii)尖晶石(诸如锂锰氧化物)。
[0012]与具有水基电解质的能够充电的电池不同，锂离子电池具有潜在的危险加压的能够燃烧的液体电解质，并且在制造期间需要严格的质量控制。已经提出和/或使用大量非水性材料作为锂离子电池中的电解质。合适的电解质的一个示例是有机碳酸酯的混合物，例如含有锂离子源的碳酸亚乙酯和/或碳酸二乙酯，例如六氟磷酸锂(LiPF6)、六氟砷酸锂一水合物(LiAsF6)、高氯酸锂(LiClO4)、四氟硼酸锂(LiBF4)和三氟甲磺酸锂(LiCF3SO3)。
[0013]为了在持续的时间段内提供电力，即，能够在再充电之间进行能够接受的长途旅行，EVB通常以电池组的形式提供，该电池组安装在车辆内的合适空间中，如汽车后备箱或行李室中等。无论该组的位置如何，外壳都必须在故障的情况下保护车辆乘员免受锂离子电池的伤害。
[0014]当锂离子电池单元故障(出于任何原因)时，单元通常过热和/或变得过度充电，这可因此导致火灾和/或爆炸。此类故障可能是例如由短路、物理损坏(即，被挤压)或在没有过充电保护的情况下经受更高的电气负载引起的。如果存在于锂离子电池的多单元模块中，则第一单元的过热可能会在相邻单元中传播类似的情况，导致电池模块中的多个单元过热和故障，可能导致“热失控”和单元破裂。
[0015]热失控通常是由电池模块中的电池单元之一发生故障导致该单元异常释放热量
并导致电池单元温度突然升高而引发的。一旦温度超过阈值，例如约150℃左右，故障单元中的成分会引发自热、自催化、热分解放热反应，其中电池温度迅速升高，例如以每分钟超过20℃的速率，电池的温度可能达到500℃或甚至1000℃。在装有故障电池的电池模块中不存在良好的绝缘和散热结构的情况下，释放的热能因此加热相邻的电池单元，导致电池模块内的“热失控”。当电池模块内部开始出现热失控时，它无法得到有效控制，可能导致燃烧放热反应，随后释放大量能够燃烧的电解质气体和电池材料分解气体(例如，CO2、CO和H2)并可能发生爆炸。
[0016]如果/当产生的电压超出每个单元的预定义安全电压范围或过度充电或放电时，已经开发了电路系统以断开锂离子单元(和电池模块)。然而，锂电池组在损坏或故障的情况下仍然容易受到上述热失控和单元破裂的影响。
[0017]因此，提供安全措施使乘员能够在发生此类故障的情况下离开车辆并且保护乘员免受有毒气体进入乘客舱的直接风险，例如通过提供由于气体产生而可承受一定压力增加的坚固电池组，并且最大化相邻单元之间热失控传播的潜在影响。一种建议的解决方案是在电池模块中的相邻电池单元之间提供经涂覆的气凝胶毡材料以减慢热传递。然而，该经涂覆的气凝胶毡材料导致无定形气凝胶二氧化硅分散到工作环境中，在切割、包装、储存和运输过程中需要更多的防护装备。此外，虽然这些材料提供了良好的初始隔热性能，但由于随着电池模块内压力的增加，厚度显著减小，性能会急剧下降。
[0018]提供了一种制品，该制品适于收纳多个电池单元，该制品通过在相邻电池单元之间提供能够陶瓷化的弹性体硅酮材料的隔热层而在相邻电池单元之间提供隔热，该能够陶瓷化的弹性体硅酮材料是硅酮橡胶组合物的固化产物，该硅酮橡胶组合物包含：
[0019](i)一种或多种聚二有机硅氧烷，该一种或多种聚二有机硅氧烷具有200,000g/mol至800,000g/mol的重均分子量，具有0.01％至1％的烯基基团和/或炔基基团，该一种或多种聚二有机硅氧烷的量占该组合物的30wt.％至70wt.％；
[0020](ii)增强二氧化硅填料，该增强二氧化硅填料的量占该组合物的5.0wt.％至22.0wt.％；
[0021](iii)硅酸钙填料，该硅酸钙填料具有1μm至30μm的粒度，该硅酸钙填料的量占该组合物的20wt.％至70wt.％；
[0022](iv)选自以下的固化剂：
[0023](a)有机过氧化物；或者
[0024](b)氢化硅烷化固化包，该氢化硅烷化固化包包括(b)(i)氢化硅烷化催化剂和(b)(ii)每分子具有至少三个氢基团的有机聚硅氧烷交联剂；并且
[0025]当固化剂(iv)是(a)有机过氧化物时，组分(v)，或者当固化剂(iv)是(b)氢化硅烷化固化包时，任选地组分(vi)，其中
[0026](v)是铂金属或铂族金属的化合物或络合物；并且
[0027](vi)是氢化硅烷化固化抑制剂。
[0028]在一个实施方案中，该制品是电池模块，该电池模块包括适于收纳多个电池单元的外壳和用于使相邻电池单元隔热的能够陶瓷化的弹性体硅酮材料的隔热层，当存在时，该能够陶瓷化的弹性体硅酮材料是上述硅酮橡胶组合物的固化产物。
[0029]在另外的实施方案中，制品是电池模块，该电池模块包括外壳、多个电池单元和夹
在相邻电池单元之间的能够陶瓷化的弹性体硅酮材料的隔热层，弹性体硅酮材料是上述硅酮橡胶组合物的固化产物。
[0030]在另外的实施方案中，制品是包括如上文所描述的多个电池模块的电池组。
[0031]在另外的实施方案中，一种用于通过在相邻电池单元之间提供能够陶瓷化的弹性体硅酮材料的隔热层来使制品中的该相邻电池单元隔热的方法，该制品被设计成收纳多个电池单元，该能够陶瓷化的弹性体硅酮材料是硅酮橡胶组合物的固化产物，该硅酮橡胶组合物包含：
[0032](i)一种或多种聚二有机硅氧烷，该一种或多种聚二有机硅氧烷具有本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种制品，所述制品适于收纳多个电池单元，所述制品通过在相邻电池单元之间提供能够陶瓷化的弹性体硅酮材料的隔热层从而在相邻电池单元之间提供隔热，所述能够陶瓷化的弹性体硅酮材料是硅酮橡胶组合物的固化产物，所述硅酮橡胶组合物包含：(i)一种或多种聚二有机硅氧烷，所述一种或多种聚二有机硅氧烷具有200,000g/mol至800,000g/mol的重均分子量，具有0.01％至1％的烯基基团和/或炔基基团，所述一种或多种聚二有机硅氧烷的量占所述组合物的30wt.％至70wt.％；(ii)增强二氧化硅填料，所述增强二氧化硅填料的量占所述组合物的5.0wt.％至22.0wt.％；(iii)硅酸钙填料，所述硅酸钙填料具有1μm至30μm的粒度，所述硅酸钙填料的量占所述组合物的20wt.％至70wt.％；(iv)选自以下的固化剂：(a)有机过氧化物；或者(b)氢化硅烷化固化包，所述氢化硅烷化固化包包括(b)(i)氢化硅烷化催化剂和(b)(ii)每分子具有至少三个氢基团的有机聚硅氧烷交联剂；并且当固化剂(iv)是(a)有机过氧化物时，组分(v)，或者当固化剂(iv)是(b)氢化硅烷化固化包时，任选地组分(vi)，其中(v)是铂金属或铂族金属的化合物或络合物；并且(vi)是氢化硅烷化固化抑制剂。2.根据权利要求1所述的制品，其中所述电池单元是锂离子电池单元。3.根据任一前述权利要求所述的制品，其中所述制品包括电池模块，所述电池模块包括适于收纳多个电池单元的外壳和所述能够陶瓷化的弹性体硅酮材料的隔热层。4.根据权利要求1或2所述的制品，其中所述制品包括电池模块，所述电池模块包括外壳、多个电池单元和夹在相邻电池单元之间的所述能够陶瓷化的弹性体硅酮材料的隔热层。5.根据任一前述权利要求所述的制品，其中所述制品包括至少一个电池模块的电池组。6.根据任一前述权利要求所述的制品，其中所述硅酸钙填料(iii)是硅灰石。7.根据任一前述权利要求所述的制品，其中所述隔热层的厚度介于0.2mm与4cm之间。8.一种用于通过在相邻电池单元之间提供能够陶瓷化的弹性体硅酮材料的隔热层来使制品中的所述相邻电池单元隔热的方法，所述制品被设计成收纳多个电池单元，所述能够陶瓷化的弹性体硅酮材料是硅酮橡胶组合物的固化产物，所述硅酮橡胶组合物包含：(i)一种或多种聚二有机硅氧烷，所述一种或多种聚二有机硅氧烷具有200,000g/mol至800,000g/mol的重均分子量，具有0.01％至1％的烯基基团和/或炔基基团，所述一种或多种聚二有机硅氧烷的量占所述组合物的30wt.％至70wt.％；(ii)增强二氧化硅填料，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈玉胜，邰向阳，王鹏，郭谊，王锐，章翼，石卿，
申请(专利权)人：陶氏环球技术有限责任公司，
类型：发明
国别省市：