本发明属于隔热材料技术领域，涉及一种耐高温超薄低导热隔热材料，还涉及耐高温超薄低导热隔热材料的制备工艺。
背景技术：
汽车作为人类活动中由于移动的工具，已进入人们的日常生活达数百年。汽车动力系统也从传统的石化燃料、逐步走到了新能源阶段，电动汽车因其更加环保、更加节能，现已逐步投入市场，并且获得了国家大力的政策支持。
如何保证电动汽车的动力电池系统在充放电、运行过程中的使用安全，特别是在碰撞、火烧等极端情况下，动力电池包内多达几百根电芯间会发生热失控并蔓延，引起燃烧和爆炸，会给乘客带来生命危险，是一个必须要妥善解决的问题。电芯之间的空间小于1mm，在该空间内设置具备延缓热失控及防火性能的低导热隔热材料是解决上述问题的关键。
目前有一下解决方式：
1、采用有机泡棉，放于电池包内电芯之间，用其隔热性能防止电芯热失控蔓延，但是有机泡棉的属于有机材料，其最高使用温度仅为250℃左右，在电芯起火之后会被迅速燃烧，并释放有毒有害烟气。
2、采用无机陶瓷纤维纸，放于电池包内电芯之间，用其耐高温及隔热性能防止电芯热失控蔓延。但是陶瓷纤维已被欧盟法规列为致癌物，其被禁止使用，特别是在人类日用品中被严格限制，中国目前尚没有法规限制。但汽车作为一款特殊商品，具有全球化的属性，对人体环保无害是基本要求。另陶瓷纤维纸最薄只能做到1mm，受制于电池包空间的限制，目前主流汽车的电芯间的空间仅为0.3mm～0.5mm。采用陶瓷纤维纸的方案只会让电池包更重更大，不利于汽车轻量化，并不环保。
3、采用玻璃纤维布包裹的纳米材料，放于电芯之间，使用其超低的导热性能，延缓热失控。但是由于纳米材料属于超细微粉，需要用玻璃纤维布等材料包裹之后使用。由于玻璃纤维耐温仅为550℃，无法满足电芯热失控条件下高达1000℃的使用要求。同时，用于粘接玻璃纤维布及纳米材料的有机胶水，耐温仅为400℃，并在高温下会产生有毒有害的烟气。纳米微孔材料在震动情况下，也会从包裹的缝隙中析出，弥漫在电池仓内，使电池环境不再纯净，可能影响电子元件的使用稳定性。
技术实现要素：
本发明的目的是针对现有的技术存在上述问题，提出了一种耐高温超薄低导热隔热材料,本发明解决的技术问题是能实现电芯之间的隔热防火。
本发明的目的可通过下列技术方案来实现：
耐高温超薄低导热隔热材料，其特征在于，包括多晶莫来石纤维纸和覆着于多晶莫来石纤维纸内的二氧化硅微粉，二氧化硅微粉中颗粒的直径范围为7nm～12nm，二氧化硅微粉的体积组分与多晶莫来石纤维纸内部纤维的体积组分比为45-55:45-55。
多晶莫来石纤维纸内部纤维与纤维之间的空隙要远远大于二氧化硅微粉的直径，二氧化硅微粉覆着于多晶莫来石纤维纸内，多晶莫来石纤维纸的热稳定性高且导热性差，使用温度高于电芯之间的热失控温度，耐高温；二氧化硅微粉会均匀遍布于多晶莫来石纤维纸内部纤维与纤维之间的空隙，二氧化硅微粉会在空隙中排列成链状结构，其链状结构可以通过阻止空气分子自由流动，延长传导路径来有效隔热；上述二氧化硅微粉的体积组分与多晶莫来石纤维纸内部纤维的体积组分比能保证隔热材料具有足够的阻热性能，实现低导热；通过多晶莫来石纤维纸和二氧化硅微粉的结合能实现在小于1mm厚度下的隔热防火，实现超薄。
所述多晶莫来石纤维纸的厚度为0.3mm～1mm。
本发明还提出了一种耐高温超薄低导热隔热材料的制备工艺,本发明解决的技术问题是能实现耐高温超薄低导热隔热材料的制备。
本发明的目的可通过下列技术方案来实现：
耐高温超薄低导热隔热材料的制备工艺，其特征在于，包括以下步骤：
a、搅拌：在搅拌设备中加入二氧化硅微粉、有机结合剂和纯净水，其中机结合剂占0.5％～0.7％体积比，纯净水占87％～90％体积比，在常温环境下通过搅拌设备搅拌得到硅溶胶溶液；
b、混合：将多晶莫来石纤维纸通浸入硅溶胶溶液，加入0.3-0.5％的分散剂，再通过电加热，将硅溶胶溶液保持在35℃～45℃并静置至少2分钟；
c、预脱水：将混合后的多晶莫来石纤维纸通过真空吸附设备，真空吸附设备作用在多晶莫来石纤维纸上的吸附力为0.4千克/平方～0.6千克/平方；
d、完全脱水：将预脱水后的多晶莫来石纤维纸送入加热炉，加热炉的温度为190℃～210℃，加热时间为2分50秒～3分10秒。
通过步骤a得到能吸附性能的硅溶胶溶液，步骤a中搅拌后的硅溶胶溶液要求无明显的颗粒结团，颗粒结团的直径不能超过0.5mm，步骤a中的常温环境为25℃；通过步骤b使得硅溶胶溶液中的二氧化硅微粉均匀分散于多晶莫来石纤维纸内部的间隙中；通过步骤c能将混合后的多晶莫来石纤维纸中绝大部分的水吸附出来，步骤c后需要达到无明显滴水为标准，步骤c中的吸附力能避免位于间隙中的二氧化硅微粉被吸出；通过步骤d得到完全脱水后的成品耐高温超薄低导热隔热材料；制备工艺中使用到的设备为常规机械设备，为能购买到的；通过上述制备工艺能实现耐高温超薄低导热隔热材料的制备。
在步骤a中，搅拌设备以9分钟～11分钟为一周期进行搅拌。保证硅溶胶溶液中二氧化硅微粉的均匀分布。
在步骤a中，有机结合剂为三聚磷酸钠或六偏磷酸钠。能增加二氧化硅微粉的吸附性。
在步骤b中，分散剂为端基聚异丁烯。
在步骤b中，多晶莫来石纤维纸浸入硅溶胶溶液的速度为0.4米/分钟～0.6米/分钟。该速度能保证多晶莫来石纤维纸在浸入过程中硅溶胶溶液能渗入并填满多晶莫来石纤维纸内部间隙中；可通过传送带输送来实现。
与现有技术相比，本耐高温超薄低导热隔热材料具有以下优点：在常温下的导热系数≤0.018w/mk；最高长期使用温度可达1600℃，可有效阻隔电芯热失控，满足市场大功率电池的防火需求；高等级的防火性能：高温使用下无烟尘，无有害气体释放，满足严格的防火a1级；材料容重为180-210kg/m3，有效减少整体重量，减少材料对钢结构压力；材料厚度可满足新能源电池电芯及光热槽式电站球阀和旋转壁梁对于空间的要求；低生物持久性环保要求：满足欧盟环保法规，在人体内代谢时间小于30天，为欧盟免除致癌物分类；使用后的处理，由于具有可自然降解的性能，其对环境无害；超洁净：材料无任何大小的渣球等颗粒，保证在长期热震、高温下的材料密闭性，材料不会外泄，不会对环境造成污染和破坏。
具体实施方式
以下是本发明的具体实施例，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。
耐高温超薄低导热隔热材料包括多晶莫来石纤维纸和覆着于多晶莫来石纤维纸内的二氧化硅微粉，二氧化硅微粉中颗粒的直径范围为7nm～12nm，多晶莫来石纤维纸的厚度为0.3mm～1mm，二氧化硅微粉的体积组分与多晶莫来石纤维纸内部纤维的体积组分比为45-55:45-55，作为优选，本实施例中采用的多晶莫来石纤维纸的厚度为0.7mm，二氧化硅微粉的体积组分与多晶莫来石纤维纸内部纤维的体积组分比为50：50。
上述耐高温超薄低导热隔热材料的制备工艺包括以下步骤：
a、搅拌：在搅拌设备中加入二氧化硅微粉、有机结合剂和纯净水，其中机结合剂占0.5％～0.7％体积比，有机结合剂为三聚磷酸钠或六偏磷酸钠，优选为三聚磷酸钠；纯净水占87％～90％体积比，在25℃环境下通过搅拌设备搅拌得到硅溶胶溶液，搅拌设备以9分钟～11分钟为一周期进行搅拌(优选方案为10分钟一周期进行搅拌)，搅拌后的硅溶胶溶液要求无明显的颗粒结团，颗粒结团的直径不能超过0.5mm；
b、混合：将厚度为0.7mm多晶莫来石纤维纸通浸入硅溶胶溶液，多晶莫来石纤维纸浸入硅溶胶溶液的速度为0.4米/分钟～0.6米/分钟(优选方案为0.5米/分钟)，加入0.3-0.5％的分散剂，分散剂为端基聚异丁烯，再通过电加热，将硅溶胶溶液保持在35℃～45℃并静置至少2分钟(优选方案为硅溶胶溶液保持在40℃静置2分钟)；
c、预脱水：将混合后的多晶莫来石纤维纸通过真空吸附设备，真空吸附设备作用在多晶莫来石纤维纸上的吸附力为0.4千克/平方～0.6千克/平方(优选方案为吸附力0.5千克/平方)，达到无明显滴水为标准，真空吸附设备可以为表面有真空吸附孔的真空吸附滚轮，真空吸附孔的孔径约为0.5毫米；
d、完全脱水：将预脱水后的多晶莫来石纤维纸送入加热炉，加热炉的温度为190℃～210℃，加热时间为2分50秒～3分10秒(优选方案为在200℃下加热3分钟)。
多晶莫来石纤维纸内部纤维与纤维之间的空隙要远远大于二氧化硅微粉的直径，二氧化硅微粉覆着于多晶莫来石纤维纸内，二氧化硅微粉会均匀遍布于多晶莫来石纤维纸内部纤维与纤维之间的空隙，二氧化硅微粉会在空隙中排列成链状结构，其链状结构可以通过阻止空气分子自由流动，延长传导路径来有效隔热；多晶莫来石纤维纸满足三氧化二铝含量占比72％-73％，二氧化硅的含量占比26-28％，其它杂质含量占比小于0.5％即可，为现有市场上能够购买到的。
现提供两组有上述制备工艺制得的耐高温超薄低导热隔热材料的测试数据：
第一组，采用72.1％三氧化二铝，27.8％二氧化硅含量的多晶莫来石纤维纸，添加了0.69％三聚磷酸钠的隔热材料，其测试结果去下：
导热系数测试：按astmc177测试，导热系数为0.022w/mk
耐火温度：按gb/t3003-2006测试，耐火度达1400度。
第一组，采用71.2％三氧化二铝，28％二氧化硅含量的多晶莫来石纤维纸，添加了0.6％三聚磷酸钠的隔热材料，其测试结果去下：
导热系数测试：按astmc177测试，导热系数为0.021w/mk
耐火温度：按gb/t3003-2006测试，耐火度达1410度。
测试结果均达到了设计要求，解决了本发明所要解决的技术问题。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。