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用于电池模块的硅酮基绝热材料制造技术

技术编号:44672638 阅读:4 留言:0更新日期:2025-03-19 20:27
当电池模块或电池组的顶部金属盖在面向电池模块或单个电池单元的盖子的一侧上涂覆有可加成固化或可湿固化的可陶瓷化有机硅组合物时,用于电动车辆的金属离子电池模块和电池组表现出向电池模块或电池组上方的区域的大大降低的热传递,所述可加成固化或可湿固化的可陶瓷化有机硅组合物是可喷涂和触变性的,并且含有50‑85重量%的含三水合铝的填料,其量使得三水合铝以基于所述有机硅组合物的重量为至少30重量%的量存在。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】

本专利技术涉及电池模块的改进,该电池模块适用于需要大量电能的应用,诸如用于电动车辆的电池。


技术介绍

1、在过去,当希望以可再充电方式存储电能时,广泛使用铅酸电池。然而,这些电池具有众所周知的缺点。这些缺点之中有非常高的质量和因此相对低的能量密度、不利于环境的铅的使用,以及具有明显缺点的非常强的硫酸的存在。镍镉电池提供存储密度的改进,但是相对昂贵。它们的使用主要限于电动工具和消费类电气产品。此外,镍镉电池的能量存储密度仍然不如期望的那样高。最近,锂离子电池由于其较高的能量存储容量而变得普遍存在,并且最近已经用于为电动车辆供电,由于铅酸电池的高重量,这对于铅酸电池是不可能的。

2、在诸如电动车辆的大规模应用中采用的锂离子电池不是作为单个电池生产的,而是作为然后组装成模块的单独的罐或“电池单元”生产的。电池单元可以是圆柱形、矩形或任何特定形状。电动车辆“电池”可以由电连接在一起的一个或多个这样的模块组成。虽然这些模块可以是由多个单独的电池单元组成的单个大模块,但是目前更常见的是组装多个这些模块以形成“电池组”。这些电池组最低限度地包括含有模块的框架、顶盖和底盖。根据车辆设计和其他特性,诸如无论该车辆是纯电动车辆、混合电动/汽油车辆、电动飞机,还是工业车辆诸如“hi lo”,电池组还可以含有额外的元件,诸如加强肋等。“模块”还可以由具有保持多个单独的电池单元的框架或隔室的空间组成,而不是由要组装成电池组的自支撑结构组成。

3、锂离子电池只是一种类型的现代可再充电高能量密度离子电池,其可用于诸如上述那些的应用中。实际上,所有这些类型的电池都含有活性元素,例如锂、钠或铝,所述活性元素使得这些电池可能易燃。例如,已知锂离子电池偶尔会着火,并且因此在飞行时禁止进入托运行李。当此类电池用于电动车辆时,燃烧事件的可能性变得更可能,因为这些车辆可能牵涉破坏电池组或单独的电池模块的完整性的事故。这些类型的燃烧事件甚至更危险,因为通常用于灭火的水实际上可能增加释放的能量。显然,希望限制在燃烧事件期间释放的能量的量,以便不仅可以保护车辆的乘员,而且还可以保护电动车辆的其他可燃部件并防止其燃烧。电池组的顶盖和底盖提供一定程度的保护。然而,这些盖子不能在没有显著重量损失的情况下制造得过厚,即使更厚的盖子是可能的,因为盖子由金属构成,所以它们将对热传导提供很小的阻碍。虽然存在许多潜在的绝缘材料,诸如基于热解二氧化硅的那些,但是这些填料难以在工业环境中使用,并且在事故的情况下易于释放大量的二氧化硅颗粒。许多其他绝缘材料生产或应用起来昂贵,或者不能承受可能遇到的高温。因此,期望提供一种在电池组燃烧事件的情况下使车辆及其周围环境热绝缘的经济手段。

4、美国专利9,507,054公开了具有高光学反射率以及阻燃性质的硅组合物,其包含硅酮树脂、有机硅化合物、作为阻燃剂的氢氧化铝(通常以至多45重量%的量存在)和包含二氧化钛的反射填料。这些组合物具有非常高的粘度,并且适合于通过诸如注射成型、传递成型、浇铸、挤出、包覆成型、压缩成型或空腔成型之类的方法形成制品。高粘度妨碍了此类化合物在锂离子电池中作为热绝缘体的经济使用,并且相对低量的氢氧化铝(也称为三水合铝或“ath”)不提供足够的热稳定性。

5、德国公开的申请[wa 12106s]公开了可陶瓷化并且含有至多65重量%的量的ath的组合物。然而,与9,507,054专利中公开的组合物一样,这些组合物具有高粘度,并且它们的应用限于注射成型、浇铸和压制成型。此外,在苛刻的应用中,热稳定性可能不够高,并且添加更大量的填料诸如ath仅将粘度增加到更高水平,进一步使其使用复杂化。

6、从美国专利3,711,570a中已知触变性可缩合固化组合物。在上述专利中公开的组合物是典型的可缩合固化(可湿固化)组合物,其中触变性是通过使用优选以5至50重量%的量的乳液级聚氯乙烯颗粒产生的。虽然这样的组合物是触变性的,但它们也是可燃的,并且在燃烧时可产生有毒的氯化氢。


技术实现思路

1、申请人已经惊奇地和出乎意料地发现了一种可喷涂的触变性可交联有机硅组合物,其含有大于50重量%的作为阻燃剂和陶瓷化填料的含三水合铝的无机填料、硅酮热稳定剂和陶瓷化催化剂。可交联有机硅组合物中的总三水合铝含量最低限度地为30重量%。该组合物可以经济地应用,并且可以在电池单元和/或模块以及与其相关联的盖子之间提供高度的热绝缘。可交联硅酮组合物可以是可缩合固化组合物或可加成固化组合物,并且可用作用于需要高能量储存要求的应用的电池模块和电池组中的热绝缘体。可交联有机硅组合物中的总三水合铝含量最低限度地为30重量%。

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【技术保护点】

1.一种电动车辆电池组件,其包括:

2.根据权利要求1所述的电动车辆电池组件,其中多个单独的电池的阵列是电池模块的形式,每个模块含有第二多个单独的电池,并且所述有机硅组合物被施用到所述电池组件的顶盖。

3.根据权利要求1所述的电动车辆电池组件,其中所述可喷涂的触变性硅酮组合物是至少双组分的可加成固化有机硅组合物,其包含:

4.根据权利要求1或3所述的电动车辆电池组件,其进一步包含至多5重量%的包含二氧化钛的热稳定剂组合物。

5.根据权利要求1或2所述的电动车辆电池组件,其中所述可喷涂的触变性硅酮组合物是可湿固化硅酮组合物,其包含:

6.根据权利要求5所述的电动车辆电池组件,其中所述可湿固化硅酮组合物是至少双组分组合物,一种组分包含水和硅酮的乳液以及硅醇封端的有机聚硅氧烷,并且第二组分包含烷氧基硅烷交联剂。

7.根据权利要求5所述的电动车辆电池组件,其中所述硅酮热稳定剂包含二氧化钛,其量足以提供基于所述硅酮组合物的总重量为0.1至3重量%的二氧化钛,优选0.2重量%至小于2重量%的二氧化钛。

8.一种可用于制造根据权利要求1所述的金属离子车辆电池组件的耐热可交联有机硅组合物,所述组合物是可喷涂和触变性的,其包含:

9.根据权利要求8的耐热可交联有机硅组合物,其为包含如下至少两种组分的可喷涂触变性多组分可加成固化硅酮组合物:

10.一种适用于制造根据权利要求1所述的金属离子车辆电池组件的可喷涂的触变性可湿固化有机硅组合物,其包含:

11.根据权利要求10所述的可湿固化有机硅组合物,其中所述可湿固化硅酮组合物是至少双组分组合物,一种组分包含水在硅酮中的乳液以及硅醇封端的有机聚硅氧烷,并且第二组分包含烷氧基硅烷交联剂和缩合催化剂。

12.根据权利要求9或10所述的有机硅组合物,其中所述硅酮热稳定剂包含二氧化钛,其量足以提供基于所述有机硅组合物的总重量为0.1至3重量%的二氧化钛,优选0.2重量%至小于2重量%的二氧化钛。

13.一种用于制造根据权利要求1或2所述的金属离子电池模块和/或电池组的方法,包括:

14.一种通过根据权利要求13所述的方法制备的离子电池模块或电池组。

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【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】

1.一种电动车辆电池组件,其包括:

2.根据权利要求1所述的电动车辆电池组件,其中多个单独的电池的阵列是电池模块的形式,每个模块含有第二多个单独的电池,并且所述有机硅组合物被施用到所述电池组件的顶盖。

3.根据权利要求1所述的电动车辆电池组件,其中所述可喷涂的触变性硅酮组合物是至少双组分的可加成固化有机硅组合物,其包含:

4.根据权利要求1或3所述的电动车辆电池组件,其进一步包含至多5重量%的包含二氧化钛的热稳定剂组合物。

5.根据权利要求1或2所述的电动车辆电池组件,其中所述可喷涂的触变性硅酮组合物是可湿固化硅酮组合物,其包含:

6.根据权利要求5所述的电动车辆电池组件,其中所述可湿固化硅酮组合物是至少双组分组合物,一种组分包含水和硅酮的乳液以及硅醇封端的有机聚硅氧烷,并且第二组分包含烷氧基硅烷交联剂。

7.根据权利要求5所述的电动车辆电池组件,其中所述硅酮热稳定剂包含二氧化钛,其量足以提供基于所述硅酮组合物的总重量为0.1至3重量%的二氧化钛,优选0.2重量%至小于2重量%的二氧化钛。<...

【专利技术属性】
技术研发人员:邵炎S·埃德迈尔D·费布里克M·卡尔肖尔L·波尔津斯基
申请(专利权)人:瓦克化学股份公司
类型:发明
国别省市:

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