[发明专利]一种新能源动力电池用隔热结构胶及其制造方法

说明书

本发明公开了一种新能源动力电池用隔热结构胶及其制造方法，A组合物含嵌段聚合遥爪羧基化合物、遥爪氨基化合物16～31％，偶联剂、改性剂0～1.5％，固化促进剂0～2.5％，隔热粉体44～62％，阻燃成分15～26％；B组合物含嵌段聚合遥爪异氰酸基化合物、遥爪环氧基化合物16～31％，偶联剂、改性剂0～1.5％，固化促进剂0～2.5％，隔热粉体44～62％、阻燃成分15～26％；将A组合物1份与B组合物0.25～2份的体积比例混合均匀固化；密度＜0.6g/cm³，导热系数＜0.08W/(m.K)，拉伸强度≥5MPa，断裂伸长率≥23％，剪切粘结强度≥4MPa，击穿强度≥12.4kV/mm，体积电阻率≥2.4×10¹³，阻燃性V₀离火即灭；可以满足前沿CTP电池包在服役期间的隔热和结构强度需求。

技术领域

本发明属于聚合物基复合高分子材料、高强度粘接结构材料、隔热功能材料交集领域的设计与制造，具体涉及一种新能源动力电池用隔热结构胶及其制造方法。

背景技术

全球新能源汽车技术在加速发展，且在可见的未来其发展趋势难以改变。新能源汽车的核心技术在于动力电池的能量密度与总电能量指标越来越高，电量的储存与转换功能存在于同一空间。所面临的新问题之一，是单位体积内或单位面积上的发热密度越来越高，在动力电池包服役期间乃至全寿命周期内的安全性、可靠性和环境适应性问题也相应突出，如果在电芯故障、过充电、过放电，尤其在偶发短路、碰撞等极端情况下，个别电芯热失控时易引起相邻电芯温升连锁反应，导致整个动力电池包快速起火、爆燃的概率明显高于6个西格玛的控制目标。因此，在电池的电芯单体之间、模组之间以及电池包与乘客舱体之间，需要设置隔热防护，从而达到延缓热失控的目的，以延长可逃生窗口时间。

近几年，在动力电池包隔热技术研究与应用方面虽然有所进展，但总体上距离设计需求目标还不尽人意。以Tesla公司的US 7820319 B2专利为例，公开了一种电池单体间的热屏障，在电芯的外壳或外壳双层或内壳上涂抹一层或多层绝缘膨胀材料，以吸收热量、膨胀或变成焦炭状，用于阻止热扩散；该专利选用的膨胀材料有石墨系膨胀型材料、热塑性弹性体、陶瓷基泡沸材料、蛭石/矿物纤维基泡沸材料、多磷酸铵基泡沸材料。

上述专利似乎通过这种热隔层材料与结构的设计达到了热失控的阻隔目的，但是仔细做DFMEA分析后发现其缺陷是不容忽视的：

1)隔热层在正常服役时期内，其导热系数仍然在0.25W/(m.K)以上，仅当存在局部电池芯温度达到245℃以上时，其隔热层才会产生显著膨胀效应，才能将导热系数降低到0.20W/(m.K)以下，也即该类电池包仅在着火事件发生时隔热功能才会被唤醒，为时较晚；

2)石墨系膨胀型材料，混合在一个热塑性弹性体、陶瓷基泡沸材料、蛭石/矿物纤维基泡沸材料、多磷酸铵基泡沸材料构成的隔热层中，存在剪切粘结强度太低的显著缺陷，不足以达到CTP电池包所需要的结构强度，其安全性反而降低。

因此，面临的前沿问题是有必要发明一种更好的新能源动力电池用隔热结构胶，并以导热系数＜0.20W/W/(m.K)，剪切强度≥4MPa、阻燃性V-0，密度＜0.6g/cm³为目标，以满足前沿CTP电池包在正常服役期间乃至全寿命周期内所需要的隔热和结构强度需求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种新能源动力电池用隔热结构胶及其制造方法，使其导热系数＜0.20W/(m.K)、剪切粘结强度≥4MPa、阻燃性V-0、密度＜0.6g/cm³为目标，最大限度地解决新能源动力电池热失控问题，以满足CTP电池包在正常服役期间乃至全寿命周期内所需要的隔热和结构强度要求。