本發(fā)明涉及新能源汽車(chē)電池中電芯間隔熱材料，具體為一種復(fù)合型防火隔熱材料、制備方法及應(yīng)用。

背景技術(shù)：

1、氣凝膠是一種具有全面性能的納米多孔材料，其獨(dú)特的結(jié)構(gòu)賦予了它極低的導(dǎo)熱系數(shù)，高孔隙率以及一系列出色的物理和化學(xué)性能。在新能源汽車(chē)電池中，氣凝膠主要被用作電芯間隔熱材料，防止電芯熱失控蔓延。

2、現(xiàn)有的二氧化硅氣凝膠隔熱氈由氣凝膠納米顆粒/纖維復(fù)合組成，納米顆粒與納米顆粒間、納米顆粒與纖維間的相互作用很小，使得所制備的材料始終存在氣凝膠納米顆粒易脫落的問(wèn)題，通常采用絕緣膜封裝防止氣凝膠掉粉。但現(xiàn)有的氣凝膠依然存在隔熱性能不足的問(wèn)題，特別是由于電芯間空間有限，氣凝膠材料厚度較薄的情況下，其隔熱性能無(wú)法滿(mǎn)足防止熱失控的需求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為了解決現(xiàn)有氣凝膠存在的隔熱性能不足的問(wèn)題，本發(fā)明自主研發(fā)了一種復(fù)合型防火隔熱材料，該復(fù)合型防火隔熱材料能夠在空間有限的電芯間實(shí)現(xiàn)防止熱失控的技術(shù)目標(biāo)。

2、一種復(fù)合型防火隔熱材料，所述材料的結(jié)構(gòu)包括：隔熱結(jié)構(gòu)、第一封裝結(jié)構(gòu)和第二封裝結(jié)構(gòu)，隔熱結(jié)構(gòu)布設(shè)在第一封裝結(jié)構(gòu)與第二封裝結(jié)構(gòu)之間；

3、隔熱結(jié)構(gòu)由氣凝膠層、第一玻纖氈層和第二玻纖氈層組成，氣凝膠層布設(shè)在第一玻纖氈層和第二玻纖氈層之間；

4、氣凝膠層(1a)由下述重量份的原料通過(guò)混合壓制成型：80-85份平均粒徑0.5-3μm的改性型sio2氣凝膠粉、3-10份穩(wěn)定劑、5-10份粘結(jié)劑；

5、其中，改性型sio2氣凝膠是利用表面衍生法，通過(guò)單甲氧基疏水阻燃型改性劑a和三(單甲氧基)疏水阻燃型改性劑b的協(xié)同作用對(duì)濕sio2凝膠實(shí)施改性處理制備得到的。

6、優(yōu)選的，所述第一封裝結(jié)構(gòu)由第一粘結(jié)層和第一封裝層組成，并且第一粘結(jié)層與第一玻纖氈層直接接觸；

7、所述第二封裝結(jié)構(gòu)由第二粘結(jié)層和第二封裝層組成，并且第二粘結(jié)層與第二玻纖氈層直接接觸。

8、優(yōu)選的，所述穩(wěn)定劑為甲基纖維素、羥丙基甲基纖維素、乙基纖維素中的一種；

9、所述粘結(jié)劑為丙烯酸乳液、丁腈膠乳、丁苯膠乳、白乳膠中的一種；

10、所述第一玻纖氈層和第二玻纖氈層為玻璃纖維表面氈；

11、所述第一封裝層和第二封裝層為pe膜、pp膜、pet膜、pi膜中的一種；

12、所述第一粘結(jié)層和第二粘結(jié)層為環(huán)氧樹(shù)脂膠膜。

13、優(yōu)選的，所述單甲氧基疏水阻燃型改性劑a的合成方法為：

14、利用碳酸鉀和碘化鉀協(xié)同催化正戊胺的氨基與氯(二甲基)甲氧基硅烷的氯官能團(tuán)發(fā)生取代反應(yīng)，得到單甲氧基仲胺基單體；

15、通過(guò)單甲氧基仲胺基單體、多聚甲醛和9，10-二氫-9-氧雜-10-磷雜菲-10-氧化物發(fā)生kabachnik-fields反應(yīng)，并且控制進(jìn)行反應(yīng)的單甲氧基仲胺基單體、多聚甲醛和9，10-二氫-9-氧雜-10-磷雜菲-10-氧化物的物質(zhì)的量之比為1：(1-1.08)：1，得到單甲氧基疏水阻燃型改性劑a。

16、優(yōu)選的，所述三(單甲氧基)疏水阻燃型改性劑b的合成方法為：通過(guò)單甲氧基仲胺基單體、2,4,6-三(4-醛基苯基)-1,3,5-三嗪和9，10-二氫-9-氧雜-10-磷雜菲-10-氧化物發(fā)生kabachnik-fields反應(yīng)，并控制進(jìn)行反應(yīng)的單甲氧基仲胺基單體、2,4,6-三(4-醛基苯基)-1,3,5-三嗪和9，10-二氫-9-氧雜-10-磷雜菲-10-氧化物的物質(zhì)的量之比為(3.05-3.2)：1：(3.05-3.2)，合成得到三(單甲氧基)疏水阻燃型改性劑b。

17、優(yōu)選的，所述單甲氧基疏水阻燃型改性劑a與三(單甲氧基)疏水阻燃型改性劑b的質(zhì)量比為(7-9)：(1-3)。

18、一種復(fù)合型防火隔熱材料的制備方法，包括以下步驟：

19、將三聚氰胺泡棉鋪設(shè)在真空平板快速壓合機(jī)的模腔底部，在三聚氰胺泡棉上鋪設(shè)第一封裝結(jié)構(gòu)的第一封裝層，在第一封裝層上鋪設(shè)第一粘結(jié)層；

20、在第一粘結(jié)層上鋪設(shè)第一玻纖氈層；

21、將氣凝膠層的原料混合攪拌均勻后鋪設(shè)在第一玻纖氈層上，按照壓縮比，設(shè)置氣凝膠層的厚度；

22、在氣凝膠層上鋪設(shè)第二玻纖氈層，在第二玻纖氈層上鋪設(shè)第二封裝結(jié)構(gòu)的第二粘結(jié)層，在第二粘結(jié)層上鋪設(shè)第二封裝層；

23、在真空度10-90kpa、壓力1-5mpa、溫度105-130℃條件下平板壓制5-20s成型，得到復(fù)合型防火隔熱材料。

24、所述復(fù)合型防火隔熱材料安裝于新能源汽車(chē)電池中空間有限的電芯間，起到防止熱失控的作用。

25、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具備以下有益的技術(shù)效果：

26、本發(fā)明通過(guò)分子結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，利用kabachnik-fields反應(yīng)，自主合成了單甲氧基疏水阻燃型改性劑a和三(單甲氧基)疏水阻燃型改性劑b，利用單甲氧基疏水阻燃型改性劑a和三(單甲氧基)疏水阻燃型改性劑b的協(xié)同作用對(duì)濕sio2凝膠實(shí)施改性處理，其具體過(guò)程為：利用表面衍生法，通過(guò)單甲氧基疏水阻燃型改性劑a的水解官能團(tuán)發(fā)生水解反應(yīng)得到硅羥基官能團(tuán)，該硅羥基官能團(tuán)與濕凝膠表面的硅羥基官能團(tuán)發(fā)生縮合反應(yīng)生成si-o-si鍵，并且同步通過(guò)三(單甲氧基)疏水阻燃型改性劑b的水解官能團(tuán)發(fā)生水解反應(yīng)得到硅羥基官能團(tuán)，該硅羥基官能團(tuán)與濕凝膠表面的硅羥基官能團(tuán)發(fā)生縮合反應(yīng)生成si-o-si鍵，得到改性型sio2氣凝膠；

27、將改性型sio2氣凝膠粉作為隔熱結(jié)構(gòu)中氣凝膠層的原料，克服了普通氣凝膠粉極易吸濕發(fā)生結(jié)構(gòu)塌陷，隔熱性能不穩(wěn)定的弊病，并且據(jù)此制備得到復(fù)合型防火隔熱材料，經(jīng)實(shí)驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)：該復(fù)合型防火隔熱材料的25℃導(dǎo)熱系數(shù)低至0.019w/(m·k)、隔熱溫差可達(dá)到160℃以上且阻燃等級(jí)達(dá)到v-0，是一種性能優(yōu)異的新的復(fù)合型防火隔熱材料。

技術(shù)特征：

1.一種復(fù)合型防火隔熱材料，其特征在于，所述材料的結(jié)構(gòu)包括：隔熱結(jié)構(gòu)(1)、第一封裝結(jié)構(gòu)(2)和第二封裝結(jié)構(gòu)(3)，隔熱結(jié)構(gòu)(1)布設(shè)在第一封裝結(jié)構(gòu)(2)與第二封裝結(jié)構(gòu)(3)之間；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種復(fù)合型防火隔熱材料，其特征在于，所述第一封裝結(jié)構(gòu)(2)由第一粘結(jié)層(2a)和第一封裝層(2b)組成，并且第一粘結(jié)層(2a)與第一玻纖氈層(1b)直接接觸；

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種復(fù)合型防火隔熱材料，其特征在于，所述穩(wěn)定劑為甲基纖維素、羥丙基甲基纖維素、乙基纖維素中的一種；

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種復(fù)合型防火隔熱材料，其特征在于，所述單甲氧基疏水阻燃型改性劑a的化學(xué)結(jié)構(gòu)式為：

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種復(fù)合型防火隔熱材料，其特征在于，所述單甲氧基疏水阻燃型改性劑a的合成方法為：

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種復(fù)合型防火隔熱材料，其特征在于，所述三(單甲氧基)疏水阻燃型改性劑b的化學(xué)結(jié)構(gòu)式為：

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種復(fù)合型防火隔熱材料，其特征在于，所述三(單甲氧基)疏水阻燃型改性劑b的合成方法為：通過(guò)單甲氧基仲胺基單體、2,4,6-三(4-醛基苯基)-1,3,5-三嗪和9，10-二氫-9-氧雜-10-磷雜菲-10-氧化物發(fā)生kabachnik-fields反應(yīng)，并控制進(jìn)行反應(yīng)的單甲氧基仲胺基單體、2,4,6-三(4-醛基苯基)-1,3,5-三嗪和9，10-二氫-9-氧雜-10-磷雜菲-10-氧化物的物質(zhì)的量之比為(3.05-3.2)：1：(3.05-3.2)，合成得到三(單甲氧基)疏水阻燃型改性劑b。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種復(fù)合型防火隔熱材料，其特征在于，所述單甲氧基疏水阻燃型改性劑a與三(單甲氧基)疏水阻燃型改性劑b的質(zhì)量比為(7-9)：(1-3)。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種復(fù)合型防火隔熱材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

10.根據(jù)權(quán)利要求1-8任一項(xiàng)所述的一種復(fù)合型防火隔熱材料的應(yīng)用，其特征在于，所述復(fù)合型防火隔熱材料安裝于新能源汽車(chē)電池中空間有限的電芯間，起到防止熱失控的作用。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及新能源汽車(chē)電池中電芯間隔熱材料技術(shù)領(lǐng)域，且公開(kāi)了一種復(fù)合型防火隔熱材料、制備方法及應(yīng)用，材料結(jié)構(gòu)包括：隔熱結(jié)構(gòu)、第一封裝結(jié)構(gòu)和第二封裝結(jié)構(gòu)，并通過(guò)分子結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，利用Kabachnik?Fields反應(yīng)，自主合成了單甲氧基疏水阻燃型改性劑a和三(單甲氧基)疏水阻燃型改性劑b，利用改性劑a和改性劑b的協(xié)同作用對(duì)濕SiO<subgt;2</subgt;凝膠實(shí)施改性處理，將獲得的改性型SiO<subgt;2</subgt;氣凝膠粉作為隔熱結(jié)構(gòu)中氣凝膠層的原料，并且據(jù)此制備得到復(fù)合型防火隔熱材料。本發(fā)明制備得到了一種新型的性能優(yōu)異的復(fù)合型防火隔熱材料，將其安裝于新能源汽車(chē)電池中空間有限的電芯間，起到防止熱失控的作用。

技術(shù)研發(fā)人員：丁凱,余宏偉,金妙潛
受保護(hù)的技術(shù)使用者：浙江葆潤(rùn)應(yīng)用材料有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/10/10