具有限定含有吸热材料的空隙的有机硅泡沫层的层合阻隔物的制作方法

本发明涉及一种层合制品，该层合制品包括有机硅泡沫材料的中心层，该中心层限定了含有吸热材料的空隙。该制品可用作电动车辆的电池组的阻隔材料。引言电动车辆(ev)技术正变得日益流行。ev技术利用电池组储存能量并为车辆供电。车辆的能量需求很高，特别是随着对每次充电可以行驶更远距离的ev的期望和需求不断增加。由于巨大的热量释放，用于ev的电池组的能量的不受控释放可能是灾难性的。因此，期望设计具有防止能量从电池组中不受控地释放的保护的电池组。用于ev的电池组通常包括多个电池单元，这些电池单元被电连接在一起并且被直接组装以形成电池组或形成模块，并且然后多个模块堆叠以形成电池组。ev可以含有至多数千个电池单元。单个单元中的故障可以释放足够的能量来加热相邻单元，导致那些相邻单元的故障，其中释放更多的能量，这导致热失控和热传播。因此，期望确定可以存在于电池组的单元与模块之间的并且可以使相邻单元在单元发生故障时与热能释放绝缘的阻隔材料。有机硅泡沫片材是被考虑用作ev电池组中单元之间的热绝缘层的一种材料。然而，单独的有机硅泡沫片材或甚至层合有机硅泡沫片材通常不足以阻断电池组中的热传播和热失控。因此，期望确定提供阻燃性和比仅有机硅泡沫片材更高的热绝缘性质的制品。

背景技术：

技术实现思路

1、本发明提供了一种提供阻燃性和比仅有机硅泡沫片材更高的热绝缘性质的制品。本发明是发现在两个有机硅层之间包含有机硅泡沫片材的多层层合体的结果，其中有机硅泡沫片材限定含有吸热剂的空隙。有机硅层包含阻燃添加剂并且提供热绝缘性质和阻燃阻隔性质。有机硅泡沫片材提供进一步的阻燃和热绝缘性质，同时吸热剂袋通过吸收热量并且至少在一些情况下释放加热气体中的热量以从经历放热故障的电池组区域移除热量而提供甚至更大的隔热性质。这种元件的组合令人惊讶地一起工作以向可以存在于电池组的单元之间的层合结构提供特别期望的隔热和防火性质。

2、在本文所述的热绝缘性质测试中，多层层合体可以实现20秒或更长、甚至25秒或更长、甚至30秒或更长的“达到180℃/毫米厚度的时间”结果。同时，多层层合体是耐燃的，如在本文所述的耐燃性测试方法中，当在至少650℃的温度下直接对热板压缩时没有火焰所证实的。在厚度为10毫米(mm)或更小，甚至5mm或更小的情况下，多层层合体可以实现这些性质。因此，多层层合体实现了用作在ev电池组中使用的阻隔材料的期望性质。

3、在第一方面，本发明是一种制品，该制品包括多层层合体，该多层层合体包括：(a)具有相反主表面的第一表面层，该第一表面层包含交联的聚硅氧烷基质，其中阻燃添加剂以基于第一表面层重量计5重量％至95重量％范围内的浓度分散于该交联的聚硅氧烷基质中；(b)具有相反主表面的中心层，其中一个主表面粘附到该第一表面层的主表面，并且其中该中心层是作为有机硅泡沫基质的有机硅泡沫片材，其中阻燃填料以基于有机硅泡沫片材重量计5重量％至80重量％范围内的浓度分散于该有机硅泡沫基质中；(c)具有相反主表面的第二表面层，其中一个主表面粘附到该中心层的与粘附到该第一表面层的该主表面相反的主表面，该第二表面层具有如针对该第一表面层所述的组成，但该第一表面层和该第二表面层不必具有相同的组成；其中该中心层限定一个或多于一个空隙，使得在该中心层中限定的空隙的总体积在由该中心层限定的体积的5体积％至95体积％的范围内，并且其中该制品包含占据该中心层中的这些空隙的吸热剂。该制品还可以包含电池单元，这些电池单元彼此电连接，其中该多层层合体位于这些电池单元之间。

4、本发明的层合体可用作电池组诸如电动车辆中的电池组中的隔热和防火材料。

技术特征：

1.一种制品，所述制品包括多层层合体，所述多层层合体包括：

2.根据权利要求1所述的制品，其中所述第一表面层和所述第二表面层中的每一者具有如通过astm d412测定的至少100帕斯卡的10％应变模量。

3.根据任一前述权利要求所述的制品，其中所述第一表面层和所述第二表面层中的每一者具有在0.1毫米至3.0毫米范围内的平均厚度。

4.根据任一前述权利要求所述的制品，其中所述中心层具有在0.5毫米至50毫米范围内的平均厚度。

5.根据任一前述权利要求所述的制品，其中所述第一表面层和所述第二表面层各自含有阻燃剂，基于所述阻燃剂所在的所述层的重量计，所述阻燃剂的浓度在50重量％至85重量％范围内。

6.根据任一前述权利要求所述的制品，其中所述吸热剂以由所述中心层限定的所述体积的40体积％至60体积％范围内的浓度存在。

7.根据任一前述权利要求所述的制品，其中所述吸热剂是选自由以下组成的组中的一者或多于一者：水合碳酸镁矿物、水合硫酸镁矿物、碳酸氢钠、三水合铝和氢氧化镁。

8.根据任一前述权利要求所述的制品，其中所述多层层合体还包括位于所述中心层与所述第一表面层和所述第二表面层中的每一者之间的粘合剂。

9.根据权利要求8所述的制品，其中所述粘合剂是有机硅粘合剂。

10.根据任一前述权利要求所述的制品，其中所述制品还包括电池单元，所述电池单元彼此电连接，其中所述多层层合体位于所述电池单元之间。

技术总结一种制品包括多层层合体，该多层层合体具有：(a)具有相反主表面的第一表面层，该第一表面层包含交联的聚硅氧烷基质，其中阻燃添加剂分散于该交联的聚硅氧烷基质中；(b)具有相反主表面的中心层，其中一个主表面粘附到该第一表面层的主表面，并且其中该中心层是有机硅泡沫片材，其中阻燃填料分散于该有机硅泡沫片材中；(c)具有相反主表面的第二表面层，其中一个主表面粘附到该中心层的与粘附到该第一表面层的该主表面相反的主表面，该第二表面层具有如针对该第一表面层所述的组成，但该第一表面层和该第二表面层不必具有相同的组成；其中该制品包含占据由该中心层限定的空隙的吸热剂。技术研发人员：张继豪,朱弼忠,T·J·帕森斯,K·马特森,C·格罗斯,J·苏茨曼受保护的技术使用者：美国陶氏有机硅公司技术研发日：技术公布日：2024/6/23