[发明专利]隔热棉及其制备方法和应用该隔热棉的电池模组

说明书

技术领域

本发明属于锂离子电池领域，更具体地说，本发明涉及一种隔热棉及其制备方法和应用该隔热棉的电池模组。

背景技术

传统的锂离子电池模组中单体电池之间紧密相连，热量难以传导和散失，散热性能差，热失控破坏性大，存在较大的安全风险。当某一个或某部分单体电池出现问题时，热失控时产生的热量足以引发周围的电池相继失控，此种迅速蔓延的特点形成传统锂离子电池模组的短板效应。

近年来，针对提高电池模组的安全性能做了很多改进工作。例如，相关技术中，有人通过包覆有隔热保温层的模组箱体，保证电池组在一个合适的温度下存储及使用，提高电池模组环境的均衡性。再如，相关技术中，也有人使用隔热材料、铝片和铜片组成一种模组结构，实现散热效果好且不易发生变形的效果。又如，相关技术中，还有人使用多孔支撑材料作为真空隔热体，并附有冷却元件，实现或辅助电池壳导出多余的热量。

但是，相关技术中至少仍存在以下问题：首先，上述方法无法降低模组内部单体电池之间的热量交换，一旦某个电池或某部分电池发生热失控，则无法控制；其次，上述电池模组的精细结构及繁琐的制备方法不仅提高了成本还降低了能量密度。

有鉴于此，确有必要提供一种可同时起到有效隔热和阻燃作用且成本较低的隔热棉及其制备方法和应用该隔热棉的电池模组。

发明内容

本发明的目的在于：克服现有隔热棉及电池模组的不足，提供一种具有理想隔热和阻燃作用的隔热棉及其制备方法和应用该隔热棉的电池模组。

为了实现上述发明目的，本发明提供了一种隔热棉，其包含隔热材料和阻燃材料，所述隔热材料为氧化铝、氧化镁、氧化锌、氧化钙、氧化钛、氧化硅、氧化锆中的一种或几种的混合物；所述阻燃材料为三聚氰胺、三聚氰胺氰尿酸盐、三聚氰胺聚磷酸盐、草酸铵、碳酸氢铵、丙二酸、硼酸铵、尿素、氯化铵、碳酸胍、氢氧化镁、氢氧化铝、四水草酸铝、磷酸酯、磷酸三甲苯酯、聚磷酸铵、亚磷酸三苯酯、硼酸锌中的一种或几种的混合物。

作为本发明隔热棉的一种改进，所述隔热材料为导热系数相对较低的氧化铝、氧化锆或两者的混合物；所述阻燃材料为三聚氰胺氰尿酸盐、氢氧化铝、聚磷酸铵中的一种或几种的混合物。

作为本发明隔热棉的一种改进，所述隔热材料的颗粒粒径D50为0.3～4μm，所述阻燃材料的颗粒粒径D50为0.7～4μm。

作为本发明隔热棉的一种改进，所述隔热材料的颗粒粒径D50为0.7～1μm，所述阻燃材料的颗粒粒径D50为0.7～2μm。隔热材料和阻燃材料之间的颗粒粒径偏差越大，两者混合后，单位体积内能放入的材料就越多，所得的隔热棉结构的致密性就越好，相应地阻燃效果也越好。

作为本发明隔热棉的一种改进，所述隔热材料和阻燃材料的质量比为1:2～2:1，此时，所得隔热棉的阻燃和隔热效果最好。

作为本发明隔热棉的一种改进，所述隔热棉的厚度为0.3～4mm，优选为0.8～3mm。所述隔热棉的厚度过薄，无法起到理想的隔热阻燃效果；所述隔热棉的厚度过厚，反而会降低整个电芯模组的能量密度。

与现有技术相比，本发明隔热棉中含有隔热材料和阻燃材料，因此可同时起到有效隔热和阻燃的作用。

为了实现上述发明目的，本发明还提供了一种隔热棉的制备方法，其包括以下步骤：将隔热材料和阻燃材料混合加入到溶剂中，添加适量粘结剂并搅拌获得混合浆料；以及将浆料压制成型得到隔热棉。

作为本发明隔热棉制备方法的一种改进，所述溶剂选自水、N-甲基吡咯烷酮(NMP)、乙醇中的一种；所述溶剂的用量为所述隔热材料和阻燃材料总质量的0.1～1倍；所述粘结剂选自丁苯橡胶(SBR)、丙烯腈多元共聚物的水分散液(LA133)、聚偏氟乙烯(PVDF)、聚丙烯酸、聚乙烯醇、纯丙乳液、硅丙乳液、苯丙乳液、醋丙乳液环氧树脂中的一种；所述粘结剂的用量为所述隔热材料和阻燃材料总质量的0.5～5％。

作为本发明隔热棉制备方法的一种改进，所述溶剂为水；所述溶剂的用量为所述隔热材料和阻燃材料总质量的0.2～0.8倍；所述粘结剂为丙烯腈多元共聚物、SBR中的一种；所述粘结剂的用量为所述隔热材料和阻燃材料总质量的2～5％。

与现有技术相比，本发明隔热棉制备方法步骤简单，采用了廉价的溶剂和粘结剂，具有成本低廉、易于量产的优点，具有较大的实用价值。