阻燃复合材料、隔热制品、电池模组及电池的制作方法

本申请涉及电池，特别是涉及一种阻燃复合材料、隔热制品、电池模组及电池。

背景技术：

1、锂离子电池，具有能量密度高和能量转化率高的特点，广泛应用于电动汽车和储能电站。然而，外部导入的高温、过充电或者内部短路等因素会导致锂离子电池中的电芯单体发生热失控；而锂离子电池中任意一个电芯单体发生热失控时，锂离子电池中的固体电解质界面膜、正极组分、电解液会逐一分解，释放出大量的热量；而这些热量在电池包内无法消散，会迅速传递到相邻电芯单体，引起整个电池包的热失控，进而引起燃烧、爆炸等一系列安全事故。另外，将电芯组装成模组或者电池包时，有一个较佳的预紧压力，该预紧压力使电池模组或者电池包的机械结构的稳定性较好，且在该预紧压力下，电芯正常运行的时间较长。然而，锂离子电池在使用过程中，电芯单体的厚度会随着老化而增加，即电芯单体的不可逆膨胀，而由于老化引起的不可逆体积膨胀，会使模组或者电池包内的压力不断地增长，使得电芯在某一时刻下，需要在很大地压力下工作运转(充放电)，使模组或者电池包中各电芯之间互相挤压产生挤压力，这种压力会使电芯内部产生析锂反应，析出的锂会进一步消耗电芯内的电解液，加速电芯容量的衰减，最终可能发生电池容量突然跳水。

2、由此，传统技术有待进一步改进。

技术实现思路

1、基于此，本申请提供了一种容量保持率较高，且能有效阻止或延缓热失控在电芯间传递的阻燃复合材料、隔热制品、电池模组及电池。

2、本申请解决上述技术问题的技术方案如下。

3、本申请第一方面提供了一种阻燃复合材料，包括阻燃层和弹性框架层，所述弹性框架层设置在所述阻燃层的至少一表面，所述弹性框架层为中空结构。

4、在其中一些实施例中，阻燃复合材料中，所述弹性框架层中至少部分所述中空结构与所述阻燃层正面对应。

5、在其中一些实施例中，阻燃复合材料中，位于所述阻燃层的一个表面的所述弹性框架层与所述阻燃层的接触面积为h0，所述阻燃层的一个表面的面积的为h1，h0/h1满足：10％～50％。

6、在其中一些实施例中，阻燃复合材料中，所述弹性框架层的外边界与所述阻燃层的外边界重合。

7、在其中一些实施例中，阻燃复合材料中，所述中空结构为矩形。

8、在其中一些实施例中，阻燃复合材料中，所述阻燃层的组分包括无机纤维、金属化合物和气凝胶中的至少一种。

9、在其中一些实施例中，阻燃复合材料中，所述阻燃层的组分包括矿物棉、硅酸盐纤维、陶瓷纤维、碳纤维、石棉纤维、氢氧化铝、氢氧化镁、碳酸钙、硅酸铝、硅酸钙、二氧化硅气凝胶、三氧化二铝气凝胶和二氧化锆气凝胶中的至少一种。

10、在其中一些实施例中，阻燃复合材料中，所述弹性框架层的组分包括聚氨酯树脂、酚醛树脂、聚烯烃和硅氧烷中的至少一种。

11、在其中一些实施例中，阻燃复合材料中，所述弹性框架层和所述阻燃层通过粘结剂连接。

12、在其中一些实施例中，阻燃复合材料中，阻燃层的厚度为0.1mm～1mm。

13、在其中一些实施例中，阻燃复合材料中，所述弹性框架层的厚度为1mm～5mm。

14、本申请第二方面提供了一种隔热制品，包括上述阻燃复合材料。

15、本申请第三方面提供了一种电池模组，包括多个电芯，且至少相邻两个电芯之间设有上述阻燃复合材料。

16、本申请第四方面提供了一种电池，包括上述电池模组。

17、与现有技术相比较，本申请的阻燃复合材料具有如下有益效果：

18、上述阻燃复合材料，包括阻燃层和弹性框架层，弹性框架层设置在阻燃层的至少一表面，即阻燃层和弹性框架层层叠设置，并控制弹性框架层为中空结构，可以使阻燃层中与中空结构正对应的部分裸露出来，如此，弹性框架层中除中空结构外的部分起到将阻燃层与电芯阻隔的作用，使二者之间有一定的空间，且使阻燃层中与中空结构正对应的部分与电芯的距离进一步增加，实质上即增加了电芯热量传递的距离，与电芯组装成模组或者电池包时，可有效防止或者延缓模组或者电池包发生热失控，即有效延长热失控的时间；且弹性框架层中的中空结构为电芯的体积膨胀提供缓冲空间，能有效阻缓模组或者电池包内电芯之间产生的挤压力超出适合电芯正常工作的压力范围，使电池容量保持率较高，同时有效提升电池模组或者电池包的稳定性能。

技术特征：

1.一种阻燃复合材料，其特征在于，包括阻燃层和弹性框架层，所述弹性框架层设置在所述阻燃层的至少一表面，所述弹性框架层为中空结构。

2.如权利要求1所述的阻燃复合材料，其特征在于，所述弹性框架层中至少部分所述中空结构与所述阻燃层正面对应。

3.如权利要求1所述的阻燃复合材料，其特征在于，位于所述阻燃层的一个表面的所述弹性框架层与所述阻燃层的接触面积为h0，所述阻燃层的一个表面的面积的为h1，h0/h1满足：10％～50％。

4.如权利要求1～3任一项所述的阻燃复合材料，其特征在于，所述弹性框架层的外边界与所述阻燃层的外边界重合。

5.如权利要求1～3任一项所述的阻燃复合材料，其特征在于，所述中空结构为矩形。

6.如权利要求1～3任一项所述的阻燃复合材料，其特征在于，所述阻燃层的组分包括无机纤维、金属化合物和气凝胶中的至少一种。

7.如权利要求6所述的阻燃复合材料，其特征在于，所述阻燃层的组分包括矿物棉、硅酸盐纤维、陶瓷纤维、碳纤维、石棉纤维、氢氧化铝、氢氧化镁、碳酸钙、硅酸铝、硅酸钙、二氧化硅气凝胶、三氧化二铝气凝胶和二氧化锆气凝胶中的至少一种。

8.如权利要求1～3、7任一项所述的阻燃复合材料，其特征在于，所述弹性框架层的组分包括聚氨酯树脂、酚醛树脂、聚烯烃和硅氧烷中的至少一种。

9.如权利要求1～3、7任一项所述的阻燃复合材料，其特征在于，所述弹性框架层和所述阻燃层通过粘结剂连接。

10.如权利要求1～3、7任一项所述的阻燃复合材料，其特征在于，所述阻燃复合材料包括如下特征(1)～(2)中的至少一个：

11.一种隔热制品，其特征在于，包括如权利要求1～10任一项所述的阻燃复合材料。

12.一种电池模组，其特征在于，包括多个电芯，且至少相邻两个电芯之间设有如权利要求1～10任一项所述的阻燃复合材料。

13.一种电池，其特征在于，包括如权利要求12所述的电池模组。

技术总结
本申请涉及一种阻燃复合材料、隔热制品、电池模组及电池，阻燃复合材料包括阻燃层和弹性框架层，弹性框架层设置在阻燃层的至少一表面，弹性框架层为中空结构。该阻燃复合材料与电芯组装成模组或者电池包时，可有效防止或者延缓模组或者电池包发生热失控，即有效延长热失控的时间；且弹性框架层中的中空结构为电芯的体积膨胀提供缓冲空间，能有效阻缓模组或者电池包内电芯之间产生的挤压力超出适合电芯正常工作的压力范围，使电池容量保持率较高，同时有效提升电池模组或者电池包的稳定性能。

技术研发人员：吴瑶,易正根,张春英,钱星,刘静,马亚辉
受保护的技术使用者：一汽解放汽车有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15