【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电池，具体涉及一种纳米隔热板及其制备方法和应用。
技术介绍
1、随着新能源汽车的发展，电动汽车逐步进入市场，对其续航里程增大的需求日益突出。为解决该问题，要求电池能量密度越来越高，随着电池能量密度逐渐增大，电池循环膨胀率逐步增大，由此引来的是电池自身安全性逐步下降，组成模组后，电芯之间膨胀力增大，电池发生热失控的概率增大，引起爆炸影响人员的生命安全的概率也增大。
2、为降低电池之间发生热失控的风险，电池之间通常安装隔热膜，通常希望一个电芯发生热失控急剧温升甚至着火时，不引起隔壁电芯连锁失控，并能给人员15分钟以上的逃生时间，减少电动车爆炸破坏力，对车体没有根本的破坏。电池隔热膜在实际使用过程中要承受一定的压力，该压力是通过电池实际热失效过程中的压力，需要产品在该压力下形成一定的压缩量，防止因产品压缩不稳定导致产品破损，从而把爆炸的热量引导到其他电芯。
3、二氧化硅气凝胶是一种轻质高效的新型隔热材料，具有低密度、高孔隙率、低导热系数等特殊性能，但是其脆性大、强度低，且当温度较高时，气凝胶会失去其多孔结构而导致隔热性下降，而且二氧化硅气凝胶的成本比较高。而且隔热材料的耐高温性能越好，通常其生产成本及销售价格也比较昂贵。
4、为此，中国专利申请cn 116638831 a一种单体电芯间的高效隔热阻燃材料，包括芯层，所述芯层包是由二氧化硅气凝胶和空心陶瓷纤维复合的隔热纤维毡，所述芯层两侧包覆缓冲层，所述缓冲层是由改性石墨烯、改性空心玻璃微珠复合改性的发泡聚氨酯，所述改性空心玻璃微珠为玻璃
技术实现思路
1、有鉴于此，本专利技术的第一个目的是提供一种纳米隔热板，该隔热板采用干法制得，具有隔热性能好、质地均匀、压缩性能稳定，可长期服役最高温度范围为350-650 ℃，生产成本低等特点，适用于普通电动汽车用电池电芯用隔热膜。
2、为了达到上述目的，本专利技术提供一种纳米隔热板，主要由以下质量份的原料经过干混料、模压成型及疏水处理制得：空心玻璃微球10-30份、隔热粉50-70份、遮光剂5-20份、纤维2-10份和疏水剂，其中以所述纳米隔热板的体积计，所述疏水剂用量为30-180 kg/m3。
3、本专利技术的第二个目的是提供一种上述纳米隔热板的制备方法，该制备方法具有生产成本低，制得的纳米隔热板的隔热性能好而且压缩性能稳定，能够有效提高电动汽车用电池的安全性。
4、具体地，一种纳米隔热板的制备方法，包括步骤：
5、干混料：先将隔热粉和空心玻璃微球混合均匀，再依次加入纤维和遮光剂均匀混合，形成混合料；
6、模压成型：取所述混合料90-180 g采用平板硫化机压制成型，制得纳米隔板坯；
7、疏水处理：采用真空气相疏水法，以所述纳米隔板坯的体积计，按照30-180 kg/m3的用量利用疏水剂对所述纳米隔板坯进行疏水处理，并干燥，得到所述纳米隔热板。
8、本专利技术的第三个目的是提供一种上述纳米隔热板在制备电池中的应用，其用作电池电芯的隔热膜。所述电池优选为新能源汽车用电池，且所述电池的单个电芯爆炸温度为350-650 ℃。
9、因此，本专利技术提供的纳米隔热板主要是以干法制得，无需高昂的干燥设备，而且制备原料均为市场上成熟大规模工业品，价格较低，从而使得纳米隔热板的生产成本低；另外，本专利技术的原料中加入具有较高流动性的空心玻璃微珠，在保持纳米隔热板隔热性能的同时，还可以提高模压成型过程中模具中混合料的质量分布均匀性，从而提高制备样品的压缩稳定性。本专利技术提供的上述纳米隔热板密度为0.27-0.5 g/cm3，标准误差不超过0.5%；在1 mpa和2 mpa下的压缩率分别为15%-40%和30%-40%；憎水率不低于99%，且室温热导率不高于0.03 w/(m·k)，可长期服役最高温度范围为350-650 ℃。所以，将上述纳米隔热板应用到电池中，用作电动汽车电池隔热膜，可以防止因纳米隔热板压缩性能不稳定导致产品破损，进而导致将爆炸的热量引导到其它电芯，即防止热量导致其他电芯失控，给人员留下至少15分钟的逃生的时间，15分钟逃生时间可以满足电动汽车的使用，减少电动汽车爆炸破坏力，对车体没有根本的破坏，从而实现了有效提高因电池电芯出现故障导致热量流出的安全性；因此，本专利技术提供的上述纳米隔热板适用为电池电芯隔热，尤其是可以作为普通电动汽车用电池的电芯隔热膜，能够降低电动汽车爆炸的破坏力，对整车结构也不会造成破坏性伤害。
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1.一种纳米隔热板，其特征在于，主要由以下质量份的原料经过干混料、模压成型及疏水处理制得：空心玻璃微球10-30份、隔热粉50-70份、遮光剂5-20份、纤维2-10份和疏水剂，其中以所述纳米隔热板的体积计，所述疏水剂用量为30-180 kg/m3。
2.根据权利要求1所述的纳米隔热板，其特征在于，所述空心玻璃微珠的粒径为65 -110 μm，真密度为0.18 - 0.4 g/cm3。
3.根据权利要求1或2所述的纳米隔热板，其特征在于，所述隔热粉为气相二氧化硅、气相氧化铝粉和二氧化硅气凝胶粉中的一种或两种混合物；
4.根据权利要求1或2所述的纳米隔热板，其特征在于，所述遮光剂为碳化硅、二氧化钛、炭黑、六钛酸钾晶须、氧化锌和氧化锆中的一种或多种混合物；
5.根据权利要求1或2所述的纳米隔热板，其特征在于，所述纤维为玻璃纤维、高硅氧纤维、玄武岩纤维、石英纤维和PP纤维中的一种或任意组合的混合物；
6.一种权利要求1-5任一项所述的纳米隔热板的制备方法，包括以下步骤：
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于
8.根据权利要求6或7所述的制备方法，其特征在于，所述模压成型的步骤包括称取定量的所述混合料，并倒入平板硫化机压制模具中，使用工装摊平，然后使用排气板进行预排气，最后使用自动化平板硫化机进行压制成型，获得纳米隔板坯；
9.根据权利要求1或6所述的制备方法，其特征在于，所述疏水处理的步骤包括：将纳米隔板坯放到真空度为0.05-0.09 MPa的真空干燥箱中，于120-180℃，以所述纳米隔板坯的体积计，称取疏水剂放置到真空干燥箱的底部，使疏水剂用量为30-180 kg/m3；然后进行抽真空，达到真空度为0.06 MPa，关闭真空干燥箱，保持120-180℃下烘干2-6 h；
10.一种权利要求1-5任一项所述的纳米隔热板在制备电池中的应用；
...【技术特征摘要】
1.一种纳米隔热板，其特征在于，主要由以下质量份的原料经过干混料、模压成型及疏水处理制得：空心玻璃微球10-30份、隔热粉50-70份、遮光剂5-20份、纤维2-10份和疏水剂，其中以所述纳米隔热板的体积计，所述疏水剂用量为30-180 kg/m3。
2.根据权利要求1所述的纳米隔热板，其特征在于，所述空心玻璃微珠的粒径为65 -110 μm，真密度为0.18 - 0.4 g/cm3。
3.根据权利要求1或2所述的纳米隔热板，其特征在于，所述隔热粉为气相二氧化硅、气相氧化铝粉和二氧化硅气凝胶粉中的一种或两种混合物；
4.根据权利要求1或2所述的纳米隔热板，其特征在于，所述遮光剂为碳化硅、二氧化钛、炭黑、六钛酸钾晶须、氧化锌和氧化锆中的一种或多种混合物；
5.根据权利要求1或2所述的纳米隔热板，其特征在于，所述纤维为玻璃纤维、高硅氧纤维、玄武岩纤维、石英纤维和pp纤维中的一种或任意组合的混合物；
6.一种权利要求1-5任一项所述的纳米隔热板的制备方法，包括以下步骤：...
【专利技术属性】
技术研发人员：李帅帅，张庆波，蔡耀武，王建斌，蔡建武，张英才，张勇，薛海霞，范若彬，洪聪哲，
申请(专利权)人：郑州圣莱特空心微珠新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：
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