有机硅发泡材料及包含其的电池模组制造技术

本发明专利技术涉及一种用于新能源电池模组缓冲防火的有机硅发泡材料，其为由聚硅氧烷组合物发泡而得到的开孔泡沫，所述材料的泡孔平均直径d与泡孔平均壁厚h的比值为K，K≤20，优选5≤K≤12，并且所述材料的灼热丝燃烧温度T≥800℃，优选≥900℃。本发明专利技术还涉及包含所述有机硅发泡材料的新能源电池模组。发泡材料的新能源电池模组。发泡材料的新能源电池模组。

【技术实现步骤摘要】
有机硅发泡材料及包含其的电池模组


[0001]本申请涉及一种兼具阻燃性能和缓冲性能的用于新能源电池模组缓冲防火的有机硅发泡材料以及包含所述有机硅发泡材料的新能源电池模组。

技术介绍

[0002]目前新能源汽车由于环保等因素而越来越受到大众的青睐。新能源汽车使用电池来提供动力，其特别强调安全性和续航问题。续航主要通过优化电池设计来增加能量密度以及调整电池模组的结构设计来降低电池包重量。电池在充放电过程中会有膨胀收缩，由于电芯间具有恒定的界面应力，电芯的应力管理将决定电池的安全性及寿命。另外，车辆在运行中具有一定的振动，电芯间需要缓冲材料避免电池间的相互摩擦导致电解液泄露，从而导致电池热失控，因此需要具有缓冲性的热防护材料。目前普遍采用硅胶泡棉来填充电芯与壳体之间以及相邻电芯之间的空间。然而，现有技术中的硅胶泡棉大多应用于密封材料，其硬度较大，压缩强度过大，应力应变梯度较大，不适合用于缓冲材料。因此，需要开发开孔类材料确保在一定范围内具有平滑的应力应变曲线，能有限地吸收界面变化产生的冲击。
[0003]为满足应力应变曲线需求，硅胶泡棉材料需要开孔类材料。此类材料发泡倍率大，材料孔壁薄，一般通过加入液体阻燃剂来实现阻燃效果。但是，液体阻燃剂的阻燃效果较为有限，不太能满足应用于电芯的阻燃要求。也可以额外添加无机阻燃助剂。但是在使用无机阻燃助剂的情况下，存在多重困难，例如生产难以实施，无机助剂容易卡刀，阻燃性不均匀，以及泡孔大小不均会造成泡沫严重压缩并对缓冲性能造成影响。
[0004]因此，目前仍然需要提供一种用于改善新能源电池模组缓冲以及阻燃性能的发泡材料，其在缓冲性能和/或阻燃性能方面相对于现有技术的发泡材料具有明显改善。

技术实现思路

[0005]本专利技术是鉴于上述课题而进行的，其目的在于提供一种有机硅发泡材料，以解决现有技术中的缓冲层的阻燃性能和缓冲性能难以兼顾的技术问题。
[0006]为了达到上述目的，本专利技术第一方面提供一种用于新能源电池模组缓冲防火的有机硅发泡材料，其为由聚硅氧烷组合物发泡而得到的开孔泡沫，所述材料的泡孔平均直径d与泡孔平均壁厚h的比值为K，K≤20，优选5≤K≤12，并且所述材料的灼热丝燃烧温度T≥800℃，优选≥900℃。
[0007]在一些实施方式中，本专利技术的有机硅发泡材料的泡孔平均直径d为150
‑
600μm。
[0008]在一些实施方式中，本专利技术的有机硅发泡材料的泡孔平均壁厚h为30
‑
80μm。
[0009]在一些实施方式中，本专利技术的有机硅发泡材料的密度σ为150
‑
300 kg/m3。
[0010]在一些实施方式中，所述有机硅发泡材料在抗液体渗透性密度测试中的密度增长率D≥400%。
[0011]在一些实施方式中，有机硅发泡材料在1000
‑
1200℃灼烧10min后，灼烧后的硬度
与灼烧前的硬度的比值H≥6，优选H≥8。在一些实施方式中，所述有机硅发泡材料在1000
‑
1200℃灼烧10min后的硬度为25
‑
55 SH
‑
C(肖氏硬度C)。
[0012]在一些实施方式中，将由所述有机硅发泡材料制成的4cm
×
4cm方块进行1300℃灼烧10秒后停止灼烧，其熄灭时间≤10秒。在进一步的实施方式中，停止所述灼烧后，所述方块每4
×
4 cm2面积中的裂纹分割面积数≥70。
[0013]在一些实施方式中，所述有机硅发泡材料的厚度为0.5
‑
10mm。
[0014]在一些实施方式中，所述有机硅发泡材料的压缩强度为8
‑
30KPa，拉伸强度为150
‑
400KPa。
[0015]在一些实施方式中，所述有机硅发泡材料的泡孔平均直径d、泡孔平均壁厚h、所述材料的密度σ以及其在抗液体渗透性密度测试中的密度增长率D满足以下关系式：90≤(d
×
D)/(h
×
σ)≤300。
[0016]本专利技术的第二方面提供一种新能源电池模组，包括外框、两个及以上并排放置电芯和两个端板，所述外框用于固定电芯位置，所述端板用于封装若干电芯，所述若干电芯在相邻电芯之间设置有缓冲层，所述缓冲层兼具有热防护功能，其特征在于，所述缓冲层是一种有机硅发泡材料，其为由聚硅氧烷组合物发泡而得到的开孔泡沫，所述有机硅发泡材料的泡孔平均直径d与泡孔平均壁厚h的比值为K，并且K≤20，优选5≤K≤12，所述有机硅发泡材料的灼热丝燃烧温度T≥800℃。
[0017]在一些实施方式中，所述新能源电池模组的缓冲层包括至少一种如上所述的有机硅发泡材料。
[0018]本专利技术的有机硅发泡材料能够在阻燃性能、缓冲性能、开孔率以及防止热失控方面实现良好的平衡，使得由其制备的缓冲层兼具合格的阻燃特性以及良好的力学性能，并且加工方便，可以合适地用于多种要求阻燃以及缓冲性能的应用中。包含所述材料作为缓冲层的新能源电池模组具有改善的抗冲击以及阻燃性能，使其更适合作为新能源汽车的动力源。
附图说明
[0019]为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面将对本申请实施例中所需要使用的附图作简单的介绍。显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据附图获得其他的附图。
[0020]图1(a)
‑
图1(c)分别是对比例1、实施例1和对比例3中得到的发泡材料的泡孔的SEM图像，分别对应于开孔图1(a)、半开孔图1(b)和闭孔图1(c)。
[0021]图2(a)
‑
图2(d)分别是本申请实施例1、2和对比例3、4得到的发泡材料在灼烧试验后得到的表面开裂的图像，其中图2(a)对应于实施例1，图2(b)对应于实施例2，图2(c)对应于对比例3，并且图2(d)对应于对比例4。
具体实施方式
[0022]为了简明，本申请具体地公开了一些数值范围。然而，任意下限可以与任意上限组合形成未明确记载的范围；以及任意下限可以与其它下限组合形成未明确记载的范围，同样任意上限可以与任意其它上限组合形成未明确记载的范围。此外，每个单独公开的点或
单个数值自身可以作为下限或上限与任意其它点或单个数值组合或与其它下限或上限组合形成未明确记载的范围。
[0023]本专利技术的第一方面提供一种用于新能源电池模组缓冲防火的有机硅发泡材料，其为由聚硅氧烷组合物发泡而得到的开孔泡沫，所述材料的泡孔平均直径d与泡孔平均壁厚h的比值为K，K≤20，优选5≤K≤12，并且所述材料的灼热丝燃烧温度T≥800℃，优选≥900℃。
[0024]本专利技术的有机硅发泡材料可以由聚硅氧烷双组分组合物发泡，以开孔泡沫的形式而得到。在一个具体的实施方案中，所述聚硅氧烷双组分组合物包含以下组分：组分A，包含a) 5本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种新能源电池模组，包括外框、两个及以上并排放置电芯和两个端板，所述外框用于固定电芯位置，所述端板用于封装若干电芯，所述若干电芯在相邻电芯之间设置有缓冲层，所述缓冲层兼具有热防护功能，其特征在于，所述缓冲层包括至少一种有机硅发泡材料，其为由聚硅氧烷组合物发泡而得到的开孔泡沫，所述有机硅发泡材料的泡孔平均直径d与泡孔平均壁厚h的比值为K，并且K≤20，并且所述有机硅发泡材料的灼热丝燃烧温度T≥800℃。2.一种用于新能源电池模组缓冲防火的有机硅发泡材料，其为由聚硅氧烷组合物发泡而得到的开孔泡沫，所述材料的泡孔平均直径d与泡孔平均壁厚h的比值为K，K≤20，并且所述材料的灼热丝燃烧温度T≥800℃。3.根据权利要求2所述的有机硅发泡材料，其中5≤K≤12。4.根据权利要求2或3所述的有机硅发泡材料，其中所述材料的灼热丝燃烧温度T≥900℃。5.根据权利要求2或3所述的有机硅发泡材料，其中所述泡孔的平均直径d为150
‑
600μm。6.根据权利要求2或3所述的有机硅发泡材料，其中所述泡孔的平均壁厚h为30
‑
80μm。7. 根据权利要求2或3所述的有机硅发泡材料，其中所述材料的密度σ为150
‑
300 kg/m3。8.根据权利要求2或3所述的有机硅发泡材料，其中所述材料在抗液体渗透性密度测试中的密度增长率D≥400%。9.根据权利要求2或3所述的有机硅发泡材料，其中所述材料在1000
‑
1200℃灼烧10...

【专利技术属性】
技术研发人员：魏琼，张彪，
申请(专利权)人：湖北祥源高新科技有限公司，
类型：发明
国别省市：