电动汽车锂离子动力蓄电池缓冲减振用表面封装的二氧化硅气凝胶毡制品及其制造方法与流程

本发明涉及一种电动汽车锂离子动力蓄电池缓冲减振用表面封装的二氧化硅气凝胶毡制品及其制造方法。

背景技术：

新能源汽车正在影响着全球的汽车市场发展。随着传统燃料汽车禁售的政策被提上日程，新能源汽车的重要性也在不断地提高。虽然纯电力汽车，相对于传统汽车来说很环保，但是其自身的弊病也越来越被更多人们熟知——容易发生自燃。据不完全统计2018年发生新能源汽车起火50余起，大部分事故原因是电池电路出现问题引发的起火，火势由电池仓一路蔓延至整车最终只留下一具车架。

目前有些企业对上述问题研究出一些解决办法，就是利用二氧化硅气凝胶毡的特性，但基于对气凝胶毡的特性了解的不透，对气凝胶毡简单处理，使用在电动汽车电池包内，这就为电动汽车安全可靠性带来了严重的隐患。

例如，为解决二氧化硅气凝胶毡掉粉和短纤维问题，是直接在二氧化硅气凝胶毡包覆涂胶粘剂或涂料，涂胶粘剂或涂料一般多是用醋酸乙脂、dmf溶剂、丙酮、甲苯、二甲苯、酒精、水等稀释，在二氧化硅气凝胶毡包覆涂布的过程中，这些醋酸乙脂、dmf溶剂、丙酮、甲苯、二甲苯、酒精、水等溶剂同时也渗透进了二氧化硅气凝胶的纳微孔里了，从而严重影响了二氧化硅气凝胶的绝热保温的微观形态，部分二氧化硅气凝胶的纳微孔中静止的空气被这些溶剂替换，这部分含有溶剂的二氧化硅气凝胶增加了导热能力，反而增加了二氧化硅气凝胶毡导热系数。

技术实现要素：

本发明主要解决的技术问题是提供一种能够解决二氧化硅气凝胶毡制品掉粉污染问题，又能使新能源汽车达到ul94的v0级不燃的性能指标的电动汽车锂离子动力蓄电池缓冲减振用表面封装的二氧化硅气凝胶毡制品及其制造方法。

为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种电动汽车锂离子动力蓄电池缓冲减振用表面封装的二氧化硅气凝胶毡制品，包括：二氧化硅气凝胶毡层、热熔胶膜层和阻燃硅胶表层，二氧化硅气凝胶毡层的各表面均与热熔胶膜层复合连接，热熔胶膜层的表面与阻燃硅胶表层复合连接。

在本发明一个较佳实施例中，阻燃硅胶表层外的各表面与硅胶防火布层或高硅氧玻璃纤维布层包覆连接，所述包覆开口处通过高硅氧线缝合连接或粘结连接。

在本发明一个较佳实施例中，该制品设置于各电池芯之间、各电池模组之间或设于各电池箱壳之间。

在本发明一个较佳实施例中，该制品为隔离层，设于电池仓和其他空间仓之间。

为解决上述技术问题，本发明采用的另一个技术方案是：提供一种电动汽车锂离子动力蓄电池缓冲减振用表面封装的二氧化硅气凝胶毡制品的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：

1）模切二氧化硅气凝胶毡；

2）在二氧化硅气凝胶毡表面用热熔胶膜熨烫贴合粘结牢固；

3）表面浸渍或涂布阻燃的液体硅橡胶或有机硅胶粘剂；

4）低温脱除胶黏剂中溶剂、高温固化、冷却后即完成制造。

在本发明一个较佳实施例中，步骤2）中热熔胶膜熨烫贴合的温度为120-150℃。

在本发明一个较佳实施例中，热熔胶膜包括eva胶膜、pa胶膜、折叠po胶膜或tpu胶膜。

在本发明一个较佳实施例中，步骤4）中，低温脱除胶黏剂中溶剂的温度为60-90℃，脱除时间为2-5分钟，高温固化的温度为140-170℃，固化时间为2-5分钟。

在本发明一个较佳实施例中，步骤3）完成后，或用硅胶防火布或高硅氧玻璃纤维布粘结包覆在制品表面，然后进入烘道内固化，冷却至室温即可收卷或片状叠放。

在本发明一个较佳实施例中，烘道内固化过程包括：

1）在低温段60~90℃停留时间1~3min脱去溶剂；

2）在120~130℃段停留时间1~3min溶剂挥发和开始固化；

3）在140~150℃段停留时间1~3min胶黏剂固化；

4）在150~95℃段停留时间1~3min固化冷却。

本发明的有益效果是：电动汽车锂离子动力蓄电池缓冲减振用表面封装的二氧化硅气凝胶毡制品保持了二氧化硅气凝胶毡制品极低的导热系数，解决了二氧化硅气凝胶毡制品掉粉污染问题，应用后使得新能源汽车达到要求的ul94的v0级不燃的性能指标；该制品具备了一定的材料强度，满足了新能源汽车的电动汽车锂离子动力蓄电池工程技术应用的要求。制备成本低，适合于大批量的自动化制造，产品质量一致性好。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其它的附图，其中：

图1是本发明电动汽车锂离子动力蓄电池缓冲减振用表面封装的二氧化硅气凝胶毡制品一较佳实施例的结构示意图；

图2是本发明电动汽车锂离子动力蓄电池缓冲减振用表面封装的二氧化硅气凝胶毡制品的另一较佳实施例的结构示意图。

具体实施方式

下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例包括：

实施例1：

一种电动汽车锂离子动力蓄电池缓冲减振用表面封装的二氧化硅气凝胶毡制品，包括：二氧化硅气凝胶毡层1、热熔胶膜层2和阻燃硅胶表层3，二氧化硅气凝胶毡层1的各表面均与热熔胶膜层2复合连接，热熔胶膜层2的表面与阻燃硅胶表层3复合连接，如图1所示。

二氧化硅气凝胶毡表面形成一层密封的热熔胶膜层的关键创新技术，该关键创新技术阻止了常用醋酸乙脂、dmf溶剂、丙酮、甲苯、二甲苯、酒精、水等溶剂向二氧化硅气凝胶毡内部渗透扩散，避免了二氧化硅气凝胶的纳微孔被溶剂侵入而导致绝热性能降低的现象；用该创新的制造工艺表面封装的二氧化硅气凝胶毡技术保持了二氧化硅气凝胶毡的绝热保温的优异性能。

阻燃硅胶表层利用阻燃的液体硅橡胶或有机硅胶粘剂（云母胶水）阻燃和耐高温特性，在热熔胶膜层表面再均匀涂布一层液体硅橡胶或有机硅胶粘剂（云母胶水），用该创新的制造工艺表面封装的二氧化硅气凝胶毡技术使得制品的阻燃性能达到ul94的v0级指标、符合欧盟rohs要求及美国fda检测，低烟无毒、稳定性好、耐高温、不析碳，具有优异的耐候性、耐潮湿性、电绝缘性，兼有粘接力、接着力、凝集力、投锚力。其性能优于国外同类产品同时该制品表面干爽、柔软、不会发生粘连、强度好能折弯。

热熔胶膜优选eva胶膜、pa胶膜、折叠po胶膜或tpu胶膜。其厚度0.02-0.3mm，tpu压烫温度:120-150℃，压烫时间:10-20s固化速度:4min；粘接范围包括：尼龙面料，涤纶面料，混纺，羊毛，纯棉，tpu，纸张等各类材料；棉纱、尼龙布、莱卡布等各种弹性面料的复合加工；尼龙面料，涤纶面料，混纺，纯棉，皮革，abs等各类材料。

该制品设置于各电池芯之间、各电池模组之间或设于各电池箱壳之间,能够缓冲减振降低电芯的冲击振动的疲劳损伤和内部元件或线路松动的短路发生的概率。

电动汽车锂离子动力蓄电池缓冲减振用表面封装的二氧化硅气凝胶毡制品出色的防火性能（a级防火、无烟、不燃），当一组电池短路起火时可隔断其他模组电池与火源的接触，将损失降到更小；其次在冬季，电动汽车锂离子动力蓄电池缓冲减振用表面封装的二氧化硅气凝胶毡制品优异的保温性能也可为电池提供适宜的工作温度保障电池性能，再次电动汽车锂离子动力蓄电池缓冲减振用表面封装的二氧化硅气凝胶毡制品能够缓冲减振降低电芯的冲击振动的疲劳损伤和内部元件或线路松动的短路发生的概率。

该制品为隔离层，设于电池仓和其他空间仓之间。当汽车部件发生燃烧事故时气凝胶毡可以阻止火势蔓延，为乘车人员争取逃生时间。

一种电动汽车锂离子动力蓄电池缓冲减振用表面封装的二氧化硅气凝胶毡制品的制造方法，包括以下步骤：

1）模切二氧化硅气凝胶毡；

2）在二氧化硅气凝胶毡表面用热熔胶膜熨烫贴合粘结牢固，膜熨烫贴合的温度为120-150℃；

3）表面浸渍或涂布阻燃的液体硅橡胶或有机硅胶粘剂；

4）低温脱除胶黏剂中溶剂，温度为60-90℃，脱除时间为2-5分钟；高温固化，固化的温度为140-170℃，固化时间为2-5分钟；冷却后制得干爽、柔软、不会发生粘连、强度好能折弯、弹性好的电动汽车锂离子动力蓄电池用缓冲减振表面封装的二氧化硅气凝胶毡制品。用该制造工艺表面封装的二氧化硅气凝胶毡的保持了二氧化硅气凝胶毡的绝热保温的优异性能。

二氧化硅气凝胶毡的是以有机预氧丝纤维或无机纤维为基材，以纳米二氧化硅气凝胶为填充物，经常压法、微波、冷冻或超临界法干燥后，最后制得强度增强的二氧化硅气凝胶毡。具有导热系数低、密度小、柔韧性好、高抗压、疏水、防火等优越性能，同时兼具优越的隔声减震性能，可取代玻璃纤维制品、石棉保温毡、硅酸盐纤维制品等传统保温材料。

所述无机纤维包括高硅氧玻璃纤维、玻璃纤维、陶瓷纤维、硅酸铝纤维、氧化铝纤维、凯夫拉纤维或碳纤维等增强纤维材料。

阻燃的液体硅橡胶或有机硅胶粘剂（云母胶水）配方中溶剂优选甲苯或二甲苯，配胶浓度：18~20wt%；固化剂用量（bpo或dpp）：1.0-3.0wt%；其表面固化周期：在低温段60~90℃停留时间1~3min脱去溶剂,120~130℃停留时间1~3min溶剂挥发和开始固化，140~150℃停留时间1~3min胶黏剂固化，150~95℃停留时间1~3min固化冷却至室温即可。

为了保证固化剂和黏合剂的最佳混合，首先将固化剂完全溶解于溶剂然后再加入到胶液，搅拌混匀。

电动汽车锂离子动力蓄电池缓冲减振用表面封装的二氧化硅气凝胶毡制品的导热系数保持了二氧化硅气凝胶毡制品极低的导热系数，解决了二氧化硅气凝胶毡制品掉粉问题，并且达到了新能源汽车要求的ul94的v0级不燃的性能指标。

由此可见，采用该制造方法制造的制品在400℃时的导热系数小于等于0.04w/（m•k），导热系数保持了二氧化硅气凝胶毡制品极低的导热系数。

电动汽车锂离子动力蓄电池缓冲减振用表面封装的二氧化硅气凝胶毡制品用于低温-70℃到高温600℃之间，保温性能好；耐臭氧、样、光及气候老化，野外使用耐候性优良，寿命可达10年；具有高绝缘行性能，介电常数3-3.2，击穿电压20-50kv/mm；耐化学腐蚀性能好，抗油、防水（可擦洗）；强度高；柔性又有缓冲减振的弹性。

实施例2：

一种电动汽车锂离子动力蓄电池缓冲减振用表面封装的二氧化硅气凝胶毡制品，包括：二氧化硅气凝胶毡层1、热熔胶膜层2和阻燃硅胶表层3，二氧化硅气凝胶毡层1的各表面均与热熔胶膜层2复合连接，热熔胶膜层2的表面与阻燃硅胶表层3复合连接，阻燃硅胶表层3外的各表面与硅胶防火布层或高硅氧玻璃纤维布层4包覆连接，所述包覆开口处通过高硅氧线缝合连接或粘结连接，如图2所示。

二氧化硅气凝胶毡表面形成一层密封的热熔胶膜层的关键创新技术，该关键创新技术阻止了常用醋酸乙脂、dmf溶剂、丙酮、甲苯、二甲苯、酒精、水等溶剂向二氧化硅气凝胶毡内部渗透扩散，避免了二氧化硅气凝胶的纳微孔被溶剂侵入而导致绝热性能降低的现象；用该创新的制造工艺表面封装的二氧化硅气凝胶毡技术保持了二氧化硅气凝胶毡的绝热保温的优异性能。

阻燃硅胶表层利用阻燃的液体硅橡胶或有机硅胶粘剂（云母胶水）阻燃和耐高温特性，在热熔胶膜层表面再均匀涂布一层液体硅橡胶或有机硅胶粘剂（云母胶水），用该创新的制造工艺表面封装的二氧化硅气凝胶毡技术使得制品的阻燃性能达到ul94的v0级指标、符合欧盟rohs要求及美国fda检测，低烟无毒、稳定性好、耐高温、不析碳，具有优异的耐候性、耐潮湿性、电绝缘性，兼有粘接力、接着力、凝集力、投锚力。其性能优于国外同类产品同时该制品表面干爽、柔软、不会发生粘连、强度好能折弯。

热熔胶膜优选eva胶膜、pa胶膜、折叠po胶膜或tpu胶膜。其厚度0.02-0.3mm，tpu压烫温度:120-150℃，压烫时间:10-20s固化速度:4min；粘接范围包括：尼龙面料，涤纶面料，混纺，羊毛，纯棉，tpu，纸张等各类材料；棉纱、尼龙布、莱卡布等各种弹性面料的复合加工；尼龙面料，涤纶面料，混纺，纯棉，皮革，abs等各类材料。

高硅氧玻璃纤维布是一种耐高温无机纤维，其二氧化硅(sio2)含量高于96%，软化点接近1700℃，可在1100℃下长期使用，能在1450℃条件下工作10分钟，在1700℃条件下工作15秒仍保持完好状态。由于具有化学性能稳定、耐酸碱、耐高温、耐烧蚀等特点；相对于陶瓷纤维布具有更小的烧蚀率和热缩率（接近1%），且对人体无味无刺激，外观美观手感好的优点。产品广泛应用于航空航天、冶金、化工、建材、消防等工业领域。

用高硅氧玻璃纤维制成的高硅氧玻璃纤维布具有强度高，易加工，用途广的特点，用作耐高温、耐烧蚀、隔热、保温材料。其厚度为0.1-1.5mm，有平纹和缎纹两种组织，并可根据用户的要求进行包覆涂覆处理。

硅胶防火布是以耐高温、防腐、高强的玻璃纤维布，经有机硅橡胶压延或浸渍而成，是一种高性能、多用途的复合材料新产品。已被广泛应用于航天、化工、石油、大型发电设备、机械、冶金、电气绝缘、建筑等领域。

该制品设置于各电池芯之间、各电池模组之间或设于各电池芯之间和各电池模组之间,能够缓冲减振降低电芯的冲击振动的疲劳损伤和内部元件或线路松动的短路发生的概率。

电动汽车锂离子动力蓄电池缓冲减振用表面封装的二氧化硅气凝胶毡制品出色的防火性能（a级防火、无烟、不燃），当一组电池短路起火时可隔断其他模组电池与火源的接触，将损失降到更小；其次在冬季，电动汽车锂离子动力蓄电池缓冲减振用表面封装的二氧化硅气凝胶毡制品优异的保温性能也可为电池提供适宜的工作温度保障电池性能，再次电动汽车锂离子动力蓄电池缓冲减振用表面封装的二氧化硅气凝胶毡制品能够缓冲减振降低电芯的冲击振动的疲劳损伤和内部元件或线路松动的短路发生的概率。

该制品为隔离层，设于电池仓和其他空间仓之间。当汽车部件发生燃烧事故时气凝胶毡可以阻止火势蔓延，为乘车人员争取逃生时间。

一种电动汽车锂离子动力蓄电池缓冲减振用表面封装的二氧化硅气凝胶毡制品的制造方法，包括以下步骤：

1）模切二氧化硅气凝胶毡；

2）在二氧化硅气凝胶毡表面用热熔胶膜熨烫贴合粘结牢固，膜熨烫贴合的温度为120-150℃；

3）表面浸渍或涂布阻燃的液体硅橡胶或有机硅胶粘剂；

4）用硅胶防火布或高硅氧玻璃纤维布粘结包覆在制品表面，然后进入烘道内固化，冷却至室温即可收卷或片状叠放,即制得干爽、柔软、不会发生粘连、强度好能折弯、弹性好的电动汽车锂离子动力蓄电池用缓冲减振表面封装的二氧化硅气凝胶毡制品。

烘道内固化过程包括：

1）在低温段60~90℃停留时间1~3min脱去溶剂；

2）在120~130℃段停留时间1~3min溶剂挥发和开始固化；

3）在140~150℃段停留时间1~3min胶黏剂固化；

4）在150~95℃段停留时间1~3min固化冷却。

用该制造方法表面封装的二氧化硅气凝胶毡的保持了二氧化硅气凝胶毡的绝热保温的优异性能。这种用硅胶防火布或高硅氧玻璃纤维布粘结包覆在制品表面结构的制品耐受高温隔热阻燃的性能更优。

二氧化硅气凝胶毡的是以有机预氧丝纤维或无机纤维为基材，以纳米二氧化硅气凝胶为填充物，经常压法、微波、冷冻或超临界法干燥后，最后制得强度增强的二氧化硅气凝胶毡。具有导热系数低、密度小、柔韧性好、高抗压、疏水、防火等优越性能，同时兼具优越的隔声减震性能，可取代玻璃纤维制品、石棉保温毡、硅酸盐纤维制品等传统保温材料。

所述无机纤维包括高硅氧玻璃纤维、玻璃纤维、陶瓷纤维、硅酸铝纤维、氧化铝纤维、凯夫拉纤维或碳纤维等增强纤维材料。

阻燃的液体硅橡胶或有机硅胶粘剂（云母胶水）配方中溶剂优选甲苯或二甲苯，配胶浓度：18~20wt%；固化剂用量（bpo或dpp）：1.0-3.0wt%；其表面固化周期：在低温段60~90℃停留时间1~3min脱去溶剂,120~130℃停留时间1~3min溶剂挥发和开始固化，140~150℃停留时间1~3min胶黏剂固化，150~95℃停留时间1~3min固化冷却至室温即可。

为了保证固化剂和黏合剂的最佳混合，首先将固化剂完全溶解于溶剂然后再加入到胶液，搅拌混匀。

电动汽车锂离子动力蓄电池缓冲减振用表面封装的二氧化硅气凝胶毡制品的导热系数保持了二氧化硅气凝胶毡制品极低的导热系数，解决了二氧化硅气凝胶毡制品掉粉问题，并且达到了新能源汽车要求的ul94的v0级不燃的性能指标。

由此可见，采用该制造方法制造的制品在400℃时的导热系数小于等于0.04w/（m•k），导热系数保持了二氧化硅气凝胶毡制品极低的导热系数。

采用本发明的制造方法制造的制品的应用环境温度范围为-70℃~600℃，保温性能好；耐臭氧、样、光及气候老化，野外使用耐候性优良，寿命可达10年；具有高绝缘行性能，介电常数3-3.2，击穿电压20-50kv/mm；耐化学腐蚀性能好，抗油、防水（可擦洗）；强度高；柔性又有缓冲减振的弹性。

本发明的制造方法成本低，表面封装工艺技术适合大批量的产业化制造，将有力支撑我国新能源汽车行业打破国外技术产品垄断和提供性能国际领先的国产化复合材料。目前新能源汽车产业急需电动汽车锂离子动力蓄电池缓冲减振用表面封装的纤维增强的二氧化硅气凝胶毡，来提高电动汽车锂离子动力蓄电池的工作安全可靠性和性能优势的充分发挥，提升我国电动汽车的竞争力。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。