适用于电池组单元电池的隔热缓冲层合物的制作方法

适用于电池组单元电池的隔热缓冲层合物
1.发明背景
2.本发明涉及用作电池组(batteries)单元电池间(cell-to-cell)隔热缓冲的层合物。


背景技术：

3.具有多个单元电池(multi-cell)的电池组结构具有并联或串联布置的电池组单元电池，并且通常称为电池组块(battery block)和电池组包(battery pack)。在这些多单元电池电池组结构中，来自异常热问题(例如一个单元电池中的失效或故障)的热能会传递到相邻的单元电池中。如果热问题足够严重的话，则可能从一个或多个单元电池蔓延到相邻单元电池并导致热失控状态，该热失控状态会接连地影响电池组块或电池组包中的所有单元电池，导致起火甚至更严重。另外，特别是对于锂离子电池组，电池组在充电/放电循环中不可避免地经历剧烈的膨胀和收缩，这使电池组的电化学性能、可靠性和安全性劣化。
4.因此，需要隔热缓冲物来分开电池组单元电池，防止一个单元电池中的过热和热点(hot spot)，以免导致整个电池组包演变成可能导致起火或爆炸的热失控(thermal runaway)状态，并在充电/放电循环期间经受住剧烈的体积变化。因此，需要一种在火焰中足够热稳定和尺寸稳定并具有足够弹性的隔热缓冲垫。
5.然而，一些建议的隔热材料具有电池组制造商所不希望的属性。一些由无机纤维制成的隔热材料具有高的脱落无机颗粒的倾向，这是不希望的，因为它们会产生灰尘和粘合问题。一些弹性材料具有差的隔热性和低耐高温性。难以在隔热与弹性之间取得平衡，因为常规缓冲垫通常会大大降低隔热性能，例如，至少降低40％或50％。
6.所需要的是一种能够在隔热与弹性之间提供良好平衡的结构，所述结构当暴露于直接火焰或加热时不会剧烈地收缩，适应电池组充放电循环导致的收缩和膨胀，并且也不具有电池组制造商所不希望的属性，诸如脱落的无机颗粒。


技术实现要素：

7.本发明涉及一种用作电池组单元电池间隔热缓冲的层合物，所述层合物具有中心隔热缓冲(insulative and cushioning)区域和外围(periphery)密封区域，
8.所述中心隔热缓冲区域依次包括：
9.1)包含芳族聚酰胺(aramid)材料的第一纸外层；
10.2)包括无机短纤维层和泡棉(foam)层的内层；和
11.3)包含芳族聚酰胺材料的第二纸外层；
12.所述外围密封区域不包含所述内层并且通过将第一纸外层和第二纸外层彼此粘合而形成；和
13.其中所述外围密封区域围绕所述中心隔热缓冲区域的外围延伸。
附图说明
14.图1示出了一种类型的具有隔热缓冲区域以及外围密封区域的层合物，未按比例绘制。
15.图2示出了图1的层合物的截面a-a’，示出了隔热缓冲区域以及外围密封区域的一部分以及这些区域中的各个层，未按比例绘制。
具体实施方式
16.本发明涉及一种用作电池组单元电池间隔热缓冲的层合物，所述层合物具有中心隔热缓冲区域和外围密封区域，
17.所述中心隔热缓冲区域依次包括：
18.1)包含芳族聚酰胺材料的第一纸外层；
19.2)包括无机短纤维层和泡棉层的内层；和
20.3)包含芳族聚酰胺材料的第二纸外层；
21.所述外围密封区域不包含所述内层并且通过将第一纸外层和第二纸外层彼此粘合而形成；和
22.其中所述外围密封区域围绕所述中心隔热缓冲区域的外围延伸。
23.第一纸外层和第二纸外层可以彼此相同或不同，优选彼此相同。
24.除了芳族聚酰胺材料之外，第一纸外层和第二纸外层彼此独立地还可包含云母。
25.替代地，第一纸外层和第二纸外层彼此独立地可不包含云母。
26.在内层中，无机短纤维层可以是毡(felt)、纸或毯(blanket)的形式。
27.根据本公开，“单元电池间的隔热缓冲”是指在具有多个单元电池的电池组结构中插入各个电池组单元电池之间的材料，该材料提供了隔热和容积缓冲；也就是说，一方面，如果电池组单元电池产生了热相关“热点”或出现了异常的热问题诸如可能导致爆炸的热失控，那么这些材料试图将每个电池组单元电池隔热并阻滞热能的传递；另一方面，这些材料提供了弹性缓冲区域以吸收单元电池在充电/放电循环期间的膨胀和收缩，从而提高了单元电池的稳定性和可靠性。
28.图1示出了层合物1的一种型式，其具有在层合物的平面中延伸至外围密封区域3的中心隔热缓冲区域2；同样，外围密封区域3围绕整个中心隔热缓冲区域2延伸。隔热缓冲区域2为层合物1提供了大量的隔热和弹性，同时外围密封区域3围绕隔热缓冲区域2的外围延伸并有效地密封隔热缓冲区域2的边缘，从而将内层的材料封装在层合物1内部。并且，图1中所示的一个任选的特征是附在隔热缓冲区域2的表面上的两片双面胶带4的一种可能的布置。胶带片可用于将层合物1粘合到电池组单元电池或将层合物1放置在电池组块或电池组包中。如果需要，双面胶带4可以用常用的粘合剂代替。阻燃粘合剂膜是优选的。双面胶带4的面积可以大到覆盖整个隔热缓冲区域2，或者根据需要可以为几个条带。
29.隔热缓冲区域依次包括第一纸外层，第一纸外层包含芳族聚酰胺材料和任选存在的云母；内层，所述内层包括无机短纤维层和泡棉层；和第二纸外层，所述第二纸外层包含芳族聚酰胺材料和任选存在的云母。在一些实施方案中，内层的一个表面直接连接到第一纸外层的表面，而内层的相对表面直接连接到(bound to)第二纸外层的表面。该实施方案在图2中示出，图2是沿图1的a-a’线的横截面图。图2中的虚线和曲线表示图1中的a-a’切割
线所在的位置。内层包括无机短纤维层12和泡棉层13。内层11夹在第一外层10和第二外层14之间，形成隔热缓冲区域。并且，如图2中所示，在由括号15表示的外围密封区域中，第一外层10和第二外层14延伸越过内层11的外边缘或外围并且彼此粘合。在一些优选的实施方案中，通过使用合适的粘合剂将第一纸外层和第二纸外层连接至内层以形成隔热缓冲区域，并且第一纸外层和第二纸外层也通过合适的粘合剂、优选与上述相同的粘合剂彼此粘合。如图2中所示，外围密封区域具有宽度16。外围密封区域连续地围绕在隔热缓冲区域的外围，并且优选地，围绕在隔热缓冲区域的整个外围的外围密封区域的宽度是恒定的；也就是说，外围密封区域的各边具有相等的宽度。外围密封区域不包含内层；也就是说，内层在外围密封区域中不存在。
30.这产生了一种这样的结构，其中内层完全密封在层合物内，而内层的任何部分都不存在于层合物的外边缘。当将层合物组装在电池组块或电池组包中时，这防止了来自内层的任何材料从层合物的外边缘剥落。无机颗粒的这种剥落以灰尘颗粒的形式产生了组装问题，该灰尘颗粒可以沉积在表面上，从而导致清洁(housekeeping)问题、皮肤刺激和其他问题。特别地，沉积在层合物表面上的灰尘使得难以将材料附着至层合物。这样的材料包括许多制造商使用的双面胶带4，如图1中所示。
31.外围密封区域应足够宽以将内层的材料充分密封在层合物中并阻止内层中的无机物的脱落。如图2中所示，从层合物的外边缘向内层的边缘延伸的宽度16也应足以使层合物在电池组块或电池组包的制造期间以及随后使用期间经受住处理，而不会使外围密封破裂。在一些实施方案中，围绕整个隔热缓冲区域延伸的外围密封区域具有2-15mm的宽度。在一些实施方案中，围绕整个隔热缓冲区域延伸的外围密封区域具有2-10mm的宽度。
32.第一纸外层包含芳族聚酰胺材料。任选地，第一纸外层还包含云母。芳族聚酰胺材料为絮状物(floc)、纤条体(fibrid)或它们的混合物的形式。在一些实施方案中，基于第一纸外层的总重量，第一纸外层包含50-70重量％的均匀分布的云母和30-50重量％的芳族聚酰胺材料。在一些实施方案中，基于第一纸外层的总重量，第一纸外层包含50-60重量％的均匀分布的云母和40-50重量％的芳族聚酰胺材料。
33.类似地，第二纸外层包含芳族聚酰胺材料。任选地，第二纸外层还包含云母。芳族聚酰胺材料为絮状物、纤条体或它们的混合物的形式。在一些实施方案中，基于第二纸外层的总重量，第二纸外层包含50-70重量％的均匀分布的云母和30-50重量％的芳族聚酰胺材料。在一些实施方案中，基于第二纸外层的总重量，第二纸外层包含50-60重量％的均匀分布的云母和40-50重量％的芳族聚酰胺材料。
34.第一纸外层和第二纸外层中的芳族聚酰胺材料提供阻燃性、耐火性和耐高温性。
35.在层合物中，第一纸外层和第二纸外层可以具有相同组成的芳族聚酰胺材料和云母，或者可以在本文提供的重量范围内变化。在一些优选的实施方案中，将相同的纸用于层合物中的第一纸外层和第二纸外层二者中。
36.相信在第一纸外层和第二外纸层中都优选有至少约50重量％的云母，以便在火焰条件下提供那些层所期望的尺寸稳定性，这通过第一纸外层和第二外纸层在火焰下的最小裂纹形成、收缩和膨胀来证明。并且，在纸外层中时，从防火和尺寸稳定性的观点来看，云母的量大于70重量％是有用的。然而，相信当纸外层中云母的量增加到超过70重量％时，纸外层更倾向于云母脱落，因此在一些应用中，不希望云母的量大于70重量％。
37.均匀分布的云母是指云母可以均匀分布在纸层的整个厚度上，或者在纸的整个集中性(concentrated)平面区域中，云母可以均匀地且在面积上分布，所述集中性平面区域更靠近所述层的表面之一。在该定义中隐含的是云母充分地分布以便提供最终层合物压结构的所需性能。
38.云母可以包括白云母型或金云母型云母或它们的共混物，并且可以是煅烧或未煅烧的云母。如本文所用的“煅烧的云母”是指通过将天然云母加热至高温(通常高于800℃，有时高于950℃)而获得的云母。这种处理去除了水和杂质并提高了云母的耐温性。煅烧的云母通常以片状颗粒的形式使用，并且白云母类型的云母是优选的。如本文所用的“未煅烧的云母”是指基本上为纯天然形式的云母，其优选被均质化和纯化以去除缺陷和杂质。由于天然云母薄片的尺寸较大，未煅烧的云母可以形成非常多孔的云母层。在第一纸外层中使用的优选的云母是煅烧的云母，这是因为与未煅烧的云母相比，煅烧的云母具有改进的介电性能和耐电晕性。
39.第一纸外层和第二纸外层可以独立地具有0.02-0.25mm的优选的厚度和30-300克/平方米的基重。在一些实施方案中，第一纸外层和第二纸外层可以独立地具有0.03-0.1mm的厚度。在一些实施方案中，第一纸外层和第二纸外层可以独立地具有45-120克/平方米的基重。在一些最优选的实施方案中，第一纸外层和第二纸外层具有相同的厚度和基重。
40.内层包括无机短纤维层和泡棉层。内层可包括至少一个无机短纤维层和至少一个泡棉层。例如，内层可以为多个层的层合物的形式，诸如无机短纤维-泡棉、无机短纤维-泡棉-无机短纤维、或泡棉-无机短纤维-泡棉，或以交替顺序包含无机短纤维和泡棉多于三个的层。
41.在内层中，无机短纤维层可以是毡、纸或毯的形式。可以制备固结的(consolidated)材料，做法是：通过合适的方法形成无机短纤维的缠结的(matted)材料，如铺在筛网上，然后施用压力以将缠结的材料固结为毡、纸或毯。在一些实施方案中，在内层中使用的无机短纤维的毡、纸或毯还包含有机或无机粘合剂，并且一种有用且示例性的有机粘合剂是丙烯酸类粘合剂。
42.在一些实施方案中，无机短纤维可包括多晶纤维，诸如氧化铝纤维，和/或单晶纤维，诸如硅灰石和钛酸钾纤维。多晶纤维由于其晶体小而具有优异的耐热性。
43.单晶纤维的强度极高，因为可以制成晶须状的细纤维。
44.在一些实施方案中，无机短纤维层包含碱土金属硅酸盐羊毛状物(wool)和铝硅酸盐羊毛状物。这些羊毛状物是具有无机材料混合物的短无机纤维。无机材料可以包括二氧化硅、氧化钙、氧化镁、氧化铝、二氧化钛、氧化锆中的两种或更多种、和痕量其他氧化物的混合物。如本文所使用，碱土金属硅酸盐羊毛状物意在包括诸如硅酸钙羊毛状物、硅酸钙镁羊毛状物和硅酸钙镁锆羊毛状物的物质。铝硅酸盐羊毛状物是指包括由高岭土纤维制成的羊毛状物。
45.可用于内层的一种特别有用的无机短纤维层是以的名称出售的那些。
46.在一些实施方案中，泡棉层包括闭孔泡棉、开孔泡棉或它们的组合。泡棉可以选自聚氨酯泡棉、有机硅泡棉、三聚氰胺泡棉、氯丁橡胶泡棉及它们的任意组合。
47.对聚氨酯(pu)泡棉没有具体限制，并且常规pu泡棉可用在这里，只要它们不会不利地影响本发明的目的即可。制造聚氨酯泡棉(例如柔性pu泡棉)的方法在本领域中是已知的，并且公开于例如plastics manual(塑料手册),第7卷,聚氨酯,becker/braun,170-235页；第2版,carl hanser verlag出版。常规地，pu泡棉(例如，柔性、半柔性和刚性pu泡棉)可以通过使多元醇与多官能异氰酸酯反应使得nco和oh基团通过加成反应形成氨基甲酸酯键来制备，并且聚氨酯通常用由异氰酸酯与水反应原位产生的二氧化碳发泡，但是其他挥发性非反应性溶剂和气体(例如丙酮、戊烷和注入的二氧化碳)和机械起泡也可用于在泡棉内形成泡孔空间。
48.有机硅泡棉组合物是本领域已知的。例如，可以参考美国专利第4,189,545；3,923,705；4,599,367和3,436,366号。有机硅泡棉通常由包含含乙烯基的硅氧烷、含氢化物的硅氧烷、羟基源和铂催化剂的可发泡组合物制备。这些组合物经历固化以形成泡棉。
49.三聚氰胺泡棉例如可从美国专利第6,350,511b2号得知。例如，可以通过使包含乳化剂、固化剂和发泡剂例如c4-c8烃的三聚氰胺泡棉缩合物的水溶液发泡，并在升高的温度下固化该三聚氰胺泡棉缩合物，来生产三聚氰胺泡棉。
50.氯丁橡胶泡棉是本领域众所周知的。它们可以如"neoprene latex"，john c.carl,e.i.du pont de nemours&co.,第89-94页(1962)中所讨论，由氯丁橡胶胶乳制备。
51.在内层中，无机短纤维的毡、纸或毯可具有0.3-7mm的优选的厚度和70-1700克/平方米的基重。在一些实施方案中，无机短纤维层可具有0.5-3mm的厚度。在一些实施方案中，无机短纤维层可具有120-720克/平方米的基重。
52.在内层中，泡棉层可具有0.5-7mm的优选的厚度和100-1800克/平方米的基重。在一些实施方案中，无机短纤维的毡、纸或毯可具有0.5-3mm的厚度。在一些实施方案中，无机短纤维的毡、纸或毯可具有100-700克/平方米的基重。
53.无机短纤维的毡或纸与泡棉层的厚度比可以为3:1至1:3。无机短纤维层和泡棉层可以具有相同或不同的宽度和/或长度，优选具有相同的宽度和长度。
54.层合物的中心隔热缓冲区域和外围密封区域具有不同的厚度，隔热缓冲区域由于存在内层而较厚，而外围密封区域由于不包含内层而较薄。在一些实施方案中，层合物的隔热缓冲区域具有约0.35mm至7mm的厚度。
55.在一些优选的实施方案中，层合物的隔热缓冲区域具有约0.85-4mm的厚度。在一些实施方案中，层合物的外围密封区域具有约0.04-0.60mm的厚度。
56.在一些优选的实施方案中，层合物的外围密封区域具有约0.06-0.25mm的厚度。
57.在一些实施方案中，层合物的总基重为约300-1600克/平方米，例如约800-1200克/平方米。如果将层合物的中心隔热缓冲区域与外围密封区域分开，则会发现隔热缓冲区域占了该基重的大部分；并且其本身的基重为约240-1500克/平方米。同样，狭窄的外围密封件本身的基重仅为约2-10克/平方米。术语“无机短纤维”是指包括由各种技术制成的纤维，这样的技术例如包括在美国专利第4,238,213和5,714,421号中所公开的熔化无机材料以及该熔化纤维的纤维化。通常，这些技术形成的纤维具有这样的尺寸分布，其长度为约0.5-20厘米，直径为约0.05-10微米，平均纤维直径为1.5-3.5微米。
58.此外，制造的这种纤维通常包含一些量的“散粒(shot)”，这些散粒通常是在纤维纺丝过程中未制成纤维的无机材料的球形片。因此，本文所用的术语“无机短纤维”应理解
为包括纤维性材料和散粒。在某些应用中，诸如在电池组隔热中的使用中，该散粒可被认为是缺陷，因为散粒可与来自材料片的纤维一起脱落。因此，通常期望无机短纤维中散粒的量较少。含有40重量％或更少的散粒的无机短纤维是优选的，最特别优选含有30重量％或更少的散粒的无机纤维。
59.如本文所用，术语芳族聚酰胺絮状物是指具有短长度且通常用于制备湿法成网的片和/或纸的芳族聚酰胺纤维。通常，芳族聚酰胺絮状物的长度为约3-约20毫米。芳族聚酰胺絮状物的优选的长度为约3-约7毫米。芳族聚酰胺絮凝物通常通过使用本领域公知的方法将连续纤维切成所需长度来生产。
60.如本文所用，术语芳族聚酰胺(aramid)是指芳香族聚酰胺(aromatic polyamide)，其中至少85％的酰胺(-conh-)键直接连接至两个芳族环。任选地，添加剂可以与芳族聚酰胺一起使用并且可以分散在整个聚合物结构中。已经发现，可以将高至约10重量％的其他支撑材料与芳族聚酰胺共混。还已经发现，可以使用具有高达约10％的其他二胺来替代芳族聚酰胺的二胺或高达约10％的其他二酰氯来替代芳族聚酰胺的二酰氯的共聚物。优选的芳族聚酰胺是间芳族聚酰胺。当两个环或基团相对于彼此沿着分子链间位取向时，芳族聚酰胺聚合物被认为是间芳族聚酰胺。优选的间芳族聚酰胺是聚(间亚苯基间苯二甲酰胺)(mpd-i)。美国专利第3,063,966；3,227,793；3,287,324；3,414,645和5,667,743号说明了用于制造芳族聚酰胺纤维的方法，所述芳族聚酰胺纤维可用于制造芳族聚酰胺絮状物。
61.替代地，芳族聚酰胺絮状物可以是对芳族聚酰胺或芳族聚酰胺共聚物。当两个环或基团相对于彼此沿着分子链对位取向时，芳族聚酰胺聚合物被认为是对芳族聚酰胺。制备对芳族聚酰胺纤维的方法通常公开于例如美国专利第3,869,430；3,869,429；和3,767,756号。一种优选的对芳族聚酰胺是聚(对亚苯基对苯二甲酰胺)；一种优选的对芳族聚酰胺共聚物是共聚(对亚苯基/3,4
’‑
二苯基酯对苯二甲酰胺)(copoly(p-phenylene/3,4’diphenyl ester terephthalamide))。优选的芳族聚酰胺絮状物是间芳族聚酰胺絮状物，并且尤其优选的是由间芳族聚酰胺聚(间亚苯基间苯二甲酰胺)(mpd-i)制成的絮状物。
62.如本文所用，术语纤条体是指非常小的非粒状的纤维性或膜状颗粒，其三个尺寸中的至少一个相对于最大尺寸而言具有较小的量级。这些颗粒通过在高剪切下使用非溶剂使支撑材料的溶液沉淀来制备，例如在美国专利号第2,988,782和2,999,788号中所公开。芳族聚酰胺纤条体是熔点或分解点高于320℃的芳族聚酰胺的非粒状的膜状颗粒。优选的芳族聚酰胺纤条体是间芳族聚酰胺纤条体，并且尤其优选由间芳族聚酰胺聚(间亚苯基间苯二甲酰胺)(mpd-i)制成的纤条体。
63.纤条体的最大尺寸长度通常在约0.1mm至约1mm的范围内，长度与宽度的纵横比为约5:1至约10:1。厚度尺寸为微米的一部分(a fraction of)的量级，例如，约0.1微米至约1.0微米。尽管不是必需的，但是优选在芳族聚酰胺纤条体处于从未干燥(never-dried)状态时将纤条体掺入层中。第一纸外层和第二纸外层包含絮状物、纤条体或它们的混合物的形式的芳族聚酰胺材料。当将絮状物和纤条体的混合物用于芳族聚酰胺时，絮状物与纤条体的优选的计算重量比为0.5-4.0，更优选0.8-2.0。
64.在第一纸外层、第二纸外层和内层中使用的术语“层”优选是指具有特定组成的薄平面材料。在第一纸外层、第二纸外层中，术语“层”还指由连接在一起的多个薄平面幅材制
成的纸，其中所有平面幅材具有相同的组成。术语“面/表面”是指第一纸外层和第二外纸层二者的两个主要表面中的任一个，或内层的两个主要表面中的任一个(即，纸层或内层的一侧或另一侧)。
65.第一纸外层和第二纸外层可通过使用连续或不连续的粘合剂层直接粘合至隔热缓冲区域中的内层；同时第一纸外层和第二纸外层可通过优先使用连续的粘合剂层在外围密封区域中直接彼此粘合。在制造层合物的一种实践中，分别制造每个层，然后用提供在其间的粘合剂层组合，其中所述层依次是第一纸外层、内层、然后是第二层纸外层。可以在造纸机上分别制造第一纸外层和第二纸外层中的每一个，做法是，向流浆箱(headbox)中提供所需量和比例的云母和支撑材料的含水分散体，然后将组合物作为幅材湿法铺在造纸网上。
66.然后可以将湿幅材在干燥机滚筒上干燥以形成纸。优选地，然后在压力和加热下或通过其他方式将纸在热辊压延机的辊隙中进一步压延，以使纸固结和致密化为具有所需厚度的纸层。如果需要，可以分别制造具有相同组成的两种或更多种较轻基重或较薄的湿幅材或纸，然后将它们压延并固结成单个纸层以形成第一纸外层和第二纸外层中的每一个。在一个优选的实施方案中，在与层合物结构中的内层组合之前，将第一纸外层和第二纸外层中的每一个分别压延。在一个优选的实施方案中，为了将每个纸层的表面均匀且连续地结合到支撑层的表面，将液体粘合剂以相对均匀的方式施用至层的至少一个表面。可以使用将粘合剂均匀地施用至层的一侧的任何方法将粘合剂施用至纸层或内层；这样的方法包括涉及辊涂或刮涂或喷涂的那些方法，并且不仅限于这些方法。优选地，将粘合剂施用至均匀的厚度，并且粘合剂在层合物结构中是连续的。
67.制造层合物的一种方法是将第一纸外层和第二纸外层切成所需尺寸大小(长度和宽度、半径等)和形状(矩形、圆形等)，优选相同的尺寸和形状。然后将内层切成其所需尺寸和形状。通常，这是相同的形状，但是具有较小的尺寸大小，使得当形成层合物时，可以形成这样的外围密封区域，该外围密封区域围绕隔热缓冲区域(包含内层的区域)的整个外围延伸。然后优选地用置于层间的粘合剂将各层和粘合剂压在一起，使用可以将各层压制或固结在一起的任何方法，以形成在层合物的边缘不暴露内层的所需结构。从实践的角度来看，这优选在具有凸台(boss)的压机中完成，以形成围绕隔热缓冲区域的整个外围延伸的外围密封区域，或者在模具等中完成。可以想象，在将各层正确地对齐的情况下，压制方法可以包括将各层(其间有粘合剂)夹在压花压延辊组的间隙中。这将各层固结成具有所需厚度的层合物结构并且完全且直接地将各层粘合在一起。
68.在一些优选的实施方案中，最终的层合物具有由三个层加上位于层间的粘合剂组成的隔热缓冲区域；所述内层具有第一表面和第二表面，第一表面用粘合剂粘合至第一外层，并且第二表面用粘合剂粘合至第二外层。最终的层合物还具有由用粘合剂彼此粘合的第一外层和第二外层组成的外围密封。
69.实施例
70.测试方法
71.在以下提供的实施例和对比例中使用以下测试方法。
72.根据astm d374使用5n/cm2重量来测量厚度，以mm为单位记录。除非另有说明，否则表中记录的厚度是隔热区域的厚度。
73.根据astm d 645和astm d 645-m-96来测量基重，以g/m2为单位记录。除非另有说明，否则表中记录的基重是层合物的基重。
74.根据改进的astm d3574试验c(2kpa预加载负荷,2mm/min)来测量在14kpa压缩力下的应变(最大％)和在350kpa压缩力下的应变(最小％)。具有两个平行板的instron用于测量层合物的应变。使用两个拉伸仪来精确地监测压缩期间拉伸的变化。使用标准astm 3574作为操作参考。除非另有说明，否则表中记录的相应应变是隔热区域的应变。
75.根据改进的astm d3574试验d(50％,@70℃，持续24小时)来测量压缩永久变形(最大％)。使用经设计的工具，在instron测试机的帮助下，提供恒定的压缩以进行压力和拉伸定形，然后根据该标准将包括样品的部件放入烘箱中。使用标准astm 3574作为操作参考。除非另有说明，否则表中记录的压缩永久变形(最大％)是隔热区域的压缩永久变形(最大％)。
76.根据sae ams3568来测量吸水性。除非另有说明，否则表中记录的吸水性是隔热区域的吸水性。
77.根据ul94来测量阻燃性。除非另有说明，否则表中记录的阻燃性是隔热区域的阻燃性。
78.根据astmd 3755来测量介电强度，以kv为单位记录。除非另有说明，否则表中记录的介电强度是隔热区域的介电强度。
79.根据astm c518来测量导热率，以为w/m-k为单位记录。除非另有说明，否则表中记录的导热率是隔热区域的导热率。
80.对比例1
81.制备具有第一和第二type 818(t818)纸外层和plus纸内层的层合物，type 818可从e.i.du pont de nemours and co.,wilmington,delaware(dupont)获得，plus可从morgan advanced materials,augusta,georgia获得。t818纸是包含约50重量％的云母和50重量％的芳族聚酰胺材料的芳族聚酰胺纸，所述芳族聚酰胺材料为约25重量％的絮凝物和75重量％的纤条体。t818纸是固结(压延)纸，厚度为3密耳(0.076mm)且基重为90克/平方米。plus纸由碱土金属硅酸盐羊毛状物和丙烯酸类粘合剂制成，且测得的厚度为约3mm且基重为720克/平方米。
82.将3密耳的t818纸切成两个相同的正方形片(100*100mm)。将plus纸也切成正方形片，但plus纸的正方形的长度和宽度尺寸均比t818纸的正方形短20mm。然后将plus纸夹在两张t818纸之间并使用聚氨酯粘合剂层合，以将各层粘合在一起。注意将plus纸居中放在t818纸上；其较小的尺寸留下了围绕层合物延伸的10毫米的区域，在该区域两张矩形t818纸相互连接。换句话说，在矩形层合物的所有四个边上外围密封区域的宽度均为10mm。所得层合物具有t818纸/plus/t818纸的隔热缓冲区域以及t818纸/
t818纸的外围密封区域。所得层合物提供了具有有限的脱落可能性的密封结构。
83.实施例1
84.以与对比例1中相同的方式制备层合物，不同之处在于，plus纸为1.5mm厚，并且额外地使用厚度为1.6mm且基重为307克/平方米的bf1000有机硅(可从rogers获得)泡棉层并将其与plus纸一起夹在两张t818纸之间。所得层合物具有t818纸/plus/bf1000/t818纸的隔热缓冲区域以及t818纸/t818纸的外围密封区域。
85.实施例2
86.以与实施例1中相同的方式制备层合物，不同之处在于，plus纸为1.5mm厚。并且额外地使用厚度为0.8mm且基重为192克/平方米的两个frl-24聚氨酯泡棉(可从unipoly获得)层并将其与plus纸夹在两张t818纸之间。所得层合物具有t818纸/frl-24/plus/frl-24/t818纸的隔热缓冲区域以及t818纸/t818纸的外围密封区域。
87.性能测试
88.高温下的隔热性
89.将根据上述实施例制备的每个层合物放置在热板上。使用可调节压力的热电偶温度计来监视与热板相对的层合物“背侧”表面上的温度。将热板的温度设置为550℃或150℃保持10分钟。将在6分钟、7分钟、8分钟、9分钟和10分钟时每个层合物的背侧温度取平均值，并记录为层合物的背侧温度。结果列于表1中。
90.表1.高温下的隔热性能
[0091][0092]
可以看出，在相对较高的温度下，与仅包含隔热内层的层合物相比，包含隔热缓冲内层的层合物没有在大且不可接受的程度上牺牲隔热性能。
[0093]
测量实施例中制备的层合物的其他参数并将其记录在表2中。
[0094]
表2.层合物的其他性能
[0095][0096]
从表2可以看出，在实施例1和实施例2中，在350kpa压缩力下的应变(最小％)为60-65％，表明与对比例1中没有缓冲内层的层合物相比更好的缓冲或更柔软。例如，实施例1和实施例2表现出在350kpa压缩力下为约60％的较大的应变(最小％)。换句话说，实施例1和实施例2中的层合物更柔软，赋予较小的挤压力和回弹力，并因此改进了单元电池的循环寿命。
[0097]
实施例1和实施例2中压缩永久变形不大于12％，表明与对比例1中没有缓冲内层的层合物相比更好且可接受的弹性。较小的弹性确保在充电/放电循环期间由电池组单元电池接收的回弹力保持在相对恒定的范围内，并改进了单元电池的循环寿命。
[0098]
实施例1、实施例2和对比例1的吸水性、阻燃性、介电强度相似并且都落在可接受的范围内。
[0099]
实施例1和实施例2中在相对较低的温度(23或100℃)下的导热率略微高于在对比例1中的导热率，这意味着包含缓冲内层的层合物没有在大且不可接受的程度上牺牲隔热性能。
[0100]
从表1和表2可以得出这样结论，实施例1和实施例2的层合物实现了隔热和弹性之间的良好平衡。