一种电池模组隔热材料成形工艺

技术领域

本发明属于隔热材料制作方法技术领域，具体是一种电池模组隔热材料成形工艺。

背景技术

电池包广泛应用于新能源汽车、户外电力供应等等，具有能量密度高和能量转化率高的特点，然而在充放电的过程中，电池包中的电芯组会发热，若干电芯组所产生的热量会相互传递，若热量聚集到一定程度就会发生危险，因此通常会在相邻的电芯组之间放置有隔热材料，减少热量的相互传递而导致热失控的情况发生，目前所述使用的隔热材料大多都是气凝胶，但是气凝胶产品普遍具有的问题是质地硬且脆，在电池包使用过程中发生的振动，容易使气凝胶断裂而导致隔热失效，并且存在安全隐患。

发明内容

本发明的目的在于提供一种电池模组隔热材料成形工艺，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种电池模组隔热材料成形工艺，包括挤出设备、若干切割设备以及FPC真空快压机；

第一步，通过挤出设备生成片状的硅胶材料一，并使用切割设备对片状的硅胶材料一进行切割；

第二步，制作隔热纤维材料，并使用另一台切割设备对其进行裁切，使其尺寸小于硅胶材料一，并将裁切好的隔热纤维材料堆放在硅胶材料一表面；

第三步，通过挤出设备生成片状的硅胶材料二，并使用切割设备对片状的硅胶材料二进行切割，使硅胶材料二与硅胶材料一的尺寸相同，然后将硅胶材料二堆放在隔热纤维材料表面，与此同时硅胶材料二的边缘与硅胶材料一的边缘接触；

第四步，将堆叠在一起的三种材料整体放入FPC真空快压机中，通过FPC真空快压机对工作腔室进行抽真空同时对热压处理，使硅胶材料一和硅胶材料二的边缘紧密粘合密封，并且与隔热纤维材料紧密贴合。

进一步的技术方案，所述硅胶材料一和硅胶材料二的厚度均为0.2-3mm。

进一步的技术方案，所述隔热纤维材料为气凝胶或陶瓷纤维。

进一步的技术方案，所述隔热纤维材料厚度为0.4-2mm。

进一步的技术方案，在第一步中和三步中，硅胶材料一和硅胶材料二未经硫化处理，在挤出时通过膜材承托便于转运，所述膜材分别贴合硅胶材料一和硅胶材料二的两侧面，使用时将其中一面的膜材撕开，在第四步中通过FPC真空快压机对硅胶材料一和硅胶材料二进行加热，使其发泡熟化固定，将气凝胶包裹。

进一步的技术方案，硅胶材料一和硅胶材料二所使用的配方相同，包括50％硅胶基材、45％阻燃粉，以及5％发泡剂进行混合。

进一步的技术方案，在第一步中和三步中，硅胶材料一和硅胶材料二经过硫化处理后形成熟化硅胶，然后分别在其内表面涂抹胶水，在第四步中，通过胶水使硅胶材料一和硅胶材料二与气凝胶充分粘合固定

本发明的有益效果：

本发明通过上述工艺完成的隔热材料组装到电芯组之间，当电池包遇到摔落等强烈振动时，利用硅胶材料一和硅胶材料二的弹性吸收所产生的冲击，从而保护内部的隔热材料，避免隔热材料被破坏延长使用寿命，与此同时隔热材料可以起到良好的隔热作用，减少电芯组之间的热量传递，提升安全性。

本发明的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

图1：本发明的制作方法流程图。

图2：本发明的隔热材料剖面图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

请参照图1-2；

本发明所述电池模组隔热材料成形工艺旨在解决传统隔热材料不具有缓冲作用，以及硬和脆的确定，避免在使用过程中出现断裂导致危险的发生；

该隔热材料在形成过程中所需要使用的设备包括挤出设备、若干切割设备以及FPC真空快压机，具体制作步骤如下：

实施例一；

第一步，通过挤出设备生成片状的硅胶材料一1，并放置在平台上使用切割设备对片状的硅胶材料一1进行切割；

第二步，制作隔热纤维材料3，并使用另一台切割设备对其进行裁切，使其尺寸小于硅胶材料一1，并将裁切好的隔热纤维材料3堆放在硅胶材料一1表面；

第三步，通过挤出设备生成片状的硅胶材料二2，并使用切割设备对片状的硅胶材料二2进行切割，使硅胶材料二2与硅胶材料一1的尺寸相同，然后将硅胶材料二2堆放在隔热纤维材料3表面，与此同时硅胶材料二2的边缘与硅胶材料一1的边缘接触；

第四步，将堆叠在一起的三种材料整体放入FPC真空快压机中，通过FPC真空快压机对工作腔室进行抽真空同时对热压处理，使硅胶材料一1和硅胶材料二2的边缘紧密粘合密封，并且与隔热纤维材料3紧密贴合，使整体结构更加紧凑，避免出现松动而造成的晃动，能够全方位对隔热纤维材料3进行保护。

进一步说明，隔热材料的最终形状可以根据进行定制，例如呈矩形，那么硅胶材料一1、硅胶材料二2以及隔热纤维材料3均以长方形进行裁切。

通过上述工艺完成的隔热材料组装到电芯组之间，当电池包遇到摔落等强烈振动时，利用硅胶材料一1和硅胶材料二2的弹性吸收所产生的冲击，从而保护内部的隔热材料，避免隔热材料被破坏延长使用寿命，与此同时隔热材料可以起到良好的隔热作用，减少电芯组之间的热量传递，提升安全性。

进一步地，硅胶材料一1和硅胶材料二2的厚度均为0.2-3mm，通过将硅橡胶层的厚度控制在以上范围内，可以在不明显增加硅橡胶层尺寸的情况下保持足够的隔热效果。

本发明中所述的隔热纤维材料3为气凝胶或陶瓷纤维，其中气凝胶材料具有超低热导率，因为其具有高孔隙率以及材料内部的曲折孔隙连接。已知传热主要通过气体传导、固体传导和辐射传导这三种方式来进行。其中，气体传导具有可以传递的最少量的热量，因为大多数气体具有非常低的热导率。因此，通常大多数绝热材料具有多孔结构，其中空气占据固体材料的部分体积，使得材料的整体热导率可以降低。

本发明的气凝胶材料具有比最常见的绝热材料高得多的孔隙率。气凝胶材料的孔隙率可以空气体积百分比(％)表示。在一些实施方式中，气凝胶材料可具有大于95％，优选地大于97％，且更优选地大于99％的空气体积百分比。在一些实施方式中，气凝胶材料可具有100nm以下，更优选50nm以下，最优选10nm以下的孔径。

本发明的气凝胶材料可具有约300μm以上，优选约500μm以上，且更优选约1000μm以上的厚度。如果厚度小于300μm，则可能无法获得期望的隔热效应。厚度的上限没有特别限制，但考虑到其易于制造和与电池包的尺寸匹配，优选2000μm以下，更优选1200μm以下。

如上所述，本发明的气凝胶材料具有25mW/m-K以下，更优选5mW/m-K以下的热导率。

在其中一个实施例中，在隔热材料中加入SiC、TiO2或炭黑，和粘合剂，不仅可提供超低热导率，而且具有诸如低轻量及高热稳定性等优点。

进一步地，隔热纤维材料3厚度为0.4-2mm，具体可以更具客户的要求进行定制，当厚度大于2mm时，隔热材料的整体厚度会增加，这样不利于其放置在电芯组之间，而厚度小于0.4mm侧对隔热效果有所减弱，因此厚度控制在0.4-2mm较为合适。

实施例二；

基于实施例一的生产工艺，其中硅胶材料一1和硅胶材料二2采用未硫化处理的硅胶形成，未经硫化处理的硅胶通过设备挤出时处于软性可塑状态，具有一定的粘性；

第一步，未硫化处理硅胶材料一1处于软性可塑状态，且具有一定的粘性，通过挤出设备将材料挤出形成片状，进一步地，位于挤出设备的出口处设有膜材输出设备，硅胶材料一1被挤出之后会落在膜材上使二者粘合，硅胶材料一1的形态也不会发生改变便于转运，之后再进行裁切；

进一步地，为了避免有杂物粘附在硅胶材料一1上而影响产品质量，位于硅胶材料一1的另一侧同样粘附有膜材，将硅胶材料一1转运到对应的位置后，将其中一面的膜材撕掉，被撕掉的膜材可以采用离心纸，其主要作用在于对硅胶材料一1进行遮挡防止粘附杂物，并无固定作用，在撕掉时并不会影响硅胶材料一1的形状。

第二步，制作隔热纤维材料3，并使用另一台切割设备对其进行裁切，使其尺寸小于硅胶材料一1，并将裁切好的隔热纤维材料3堆放在硅胶材料一1表面；

第三步，未硫化处理硅胶材料二2处于软性可塑状态，且具有一定的粘性，通过挤出设备将材料挤出形成片状，进一步地，位于挤出设备的出口处设有膜材输出设备，硅胶材料二2被挤出之后会落在膜材上使二者粘合，硅胶材料二2的形态也不会发生改变便于转运，之后再进行裁切，使硅胶材料二2与硅胶材料一1的尺寸相同，然后将硅胶材料二2堆放在隔热纤维材料3表面；

进一步地，为了避免有杂物粘附在硅胶材料二2上而影响产品质量，位于硅胶材料二2的另一侧同样粘附有膜材，将硅胶材料二2转运到对应的位置后，将其中一面的膜材撕掉，被撕掉的膜材可以采用离心纸，其主要作用在于对硅胶材料二2进行遮挡防止粘附杂物，并无固定作用，在撕掉时并不会影响硅胶材料二2的形状。

此时利用硅胶材料一1和硅胶材料二2未硫化的特性，使二者的一面能够与隔热纤维材料3充分贴合；

进一步地，硅胶材料一1和硅胶材料二2的形成可以采用同一台挤出设备形成，及挤出设备不断形成片状的硅胶材料，硅胶材料也陆续地与膜材粘合进行转运，前一块硅胶材料放在下面，在放上气凝胶之后，后一块硅胶材料翻转贴合在气凝胶的上表面；

第四步，将堆叠在一起的三种材料整体放入FPC真空快压机中，通过FPC真空快压机对工作腔室进行抽真空同时对热压处理，使硅胶材料一1和硅胶材料二2的边缘紧密粘合密封，并且与隔热纤维材料3紧密贴合；使整体结构更加紧凑，此时硅胶材料一1和硅胶材料二2在加热的作用下进行发泡熟化，经过发泡的硅胶材料会发生膨胀，从而具有减震缓冲的作用，同时将气凝胶包裹住，避免出现松动而造成的晃动，能够全方位对隔热纤维材料3进行保护，最后在使用时将粘合在硅胶材料一1和硅胶材料二2表面的膜材撕掉即可。

本实施例中利用未硫化处理硅胶的特性，实现与隔热纤维材料3的粘合，能够全方位对间隙进行填充，对隔热纤维材料3进行充分包裹，即能够实现对隔热纤维材料3的保护，还可以保留硅胶的减震特性，使整体起到减震隔热的效果，而且制作成本更低。

在本实施例中，硅胶材料一和硅胶材料二所使用的配方相同，包括50％硅胶基材、45％阻燃粉，以及5％发泡剂进行混合，除此以外可以减少阻燃粉的比例，再分别加入硼酸锌、氧化铝、高岭土、硅烷偶联剂、硅油以及氧化镁份；其中硼酸锌、氧化铝和氧化镁的加入有助于提高硅胶的热稳定性和阻燃性，硅油和硅烷偶联剂的加入使得制备过程中的物料保持良好的加工性能，提高各组分间的交联密度和粘接强度，在遇火或高温燃烧时，增强其隔绝氧气和热量的作用，阻止基体的进一步燃烧，进而起到良好的阻燃效果。

实施例三，

基于实施例一的生产工艺，其中硅胶材料一和硅胶材料二采用已经硫化处理的硅胶形成，俗称熟硅胶，这类硅胶已经成型固化，已经具有良好的缓冲减震作用，其形态不会发生变化；

第一步，通过挤出设备生成片状的硅胶材料一1，并放置在平台上使用切割设备对片状的硅胶材料一1进行切割，然后再硅胶材料一1的其中一表面涂抹胶水；

第二步，制作隔热纤维材料3，并使用另一台切割设备对其进行裁切，使其尺寸小于硅胶材料一1，并将裁切好的隔热纤维材料3堆放在硅胶材料一1表面；使隔热纤维材料3的一面与硅胶材料一1涂抹胶水的一面充分粘合固定；

第三步，通过挤出设备生成片状的硅胶材料二2，并使用切割设备对片状的硅胶材料二2进行切割，使硅胶材料二2与硅胶材料一1的尺寸相同，然后再硅胶材料二2的其中一面涂抹胶水，将硅胶材料二2堆放在隔热纤维材料3表面，通过胶水使硅胶材料二2的一面与隔热纤维材料3的表面充分粘合固定；

另外，此时硅胶材料一1、硅胶材料二2和隔热纤维材料3三者的相对位置时固定的；

第四步，将堆叠在一起的三种材料整体放入FPC真空快压机中，通过FPC真空快压机对工作腔室进行抽真空同时对热压处理，使硅胶材料一1和硅胶材料二2的边缘紧密粘合密封，并且与隔热纤维材料3紧密贴合，使三者之间不会留有间隙，使整体结构更加紧凑，避免出现松动而造成的晃动，能够全方位对隔热纤维材料3进行保护。

本实施例中利用胶水，使硅胶材料一、硅胶材料二分别与隔热纤维材料3的粘合，能够全方位对间隙进行填充，对隔热纤维材料3进行充分包裹，即能够实现对隔热纤维材料3的保护，还可以保留硅胶的减震特性，使整体起到减震隔热的效果，而且制作成本更低。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施。