一种新能源汽车用耐高温云母带及加工方法

技术领域

本发明涉及云母带技术领域，具体涉及一种适用于新能源汽车的电池包防火系统、动力系统铜排或铝排连接件、传动系统软连接件等的新能源汽车用耐高温云母带及加工方法。

背景技术

新能源汽车主要构成之一为动力电池，其材料和工艺的特殊性，使其相较与传统燃油车来说主动安全系数较低，当动力电池及车体受到严重挤压、剧烈碰撞、特殊高温或者火焰灼烧时，存在连接件绝缘层护套融化而导致失去绝缘性，造成短路或断路，进而造成新能源汽车动力系统中断、操作平台无法进行操作，失去对汽车的操纵能力，无法给乘客和驾驶者留出逃生时间，严重时出现爆炸或燃烧造成人员伤亡。为提高新能源汽车主动安全性，建立安全有效的防护系统，当新能源汽车受到碰撞挤压、火焰灼烧、空间高温时，通常通过新能源汽车用耐高温云母带对新能源连接件增加保护，从而保证动力及电力供应，为驾驶员和乘客留出逃生时间。

目前新能源汽车动力系统连接件铜排或铝排缠绕两层耐火云母带后，能够在不低于900℃火焰灼烧后具有一定的绝缘能力和耐电压能力，其中单层云母带厚度为0.15mm，双层撘压60％，铜排绕包厚度多至0.6mm。然而由于电池包空间有限，云母层厚度增加需降低绝缘层厚度或占用电芯空间，然而由于绝缘材料特殊的工艺性，降低厚度容易出现开裂现象，进而降低产品良率，并且也增加了连接铜排或铝排总成的重量，影响新能源汽车续航里程和电芯布局。

公开号为CN102651262A的中国专利公开了一种煅烧型耐高温云母纸带的制造方法，其通过将云母原料进行煅烧、制浆、抄纸和复合处理，得到云母纸带，从而解决现有云母纸带介电强度低、易被击穿的问题，然而其同样无法解决云母层厚度大，不适用于新能源汽车用电池包防火系统、动力系统铜排或铝排连接件、传动系统软连接件等。本发明旨在提出一种新能源汽车用耐高温云母带及制备方法，以更好地满足实际需要。

发明内容

本发明所解决的技术问题在于提供一种适用于新能源汽车动力系统铜排或铝排连接件等进行防护的新能源汽车用耐高温云母带，以降低耐高温云母厚度，并降低铜排或铝排连接件总成重量。

本发明所解决的技术问题还在于提供一种新能源汽车用耐高温云母带的制备方法，以得到一种强度更好，性能更佳且厚度更薄的新能源汽车用耐高温云母带产品。

本发明所解决的技术问题采用以下技术方案来实现：

一种新能源汽车用耐高温云母带，包括云母纸基层以及设置于云母纸基层表面的绝缘补强层，所述云母纸采用第一有机硅混合溶液进行加强处理，所述绝缘补强层通过第二有机硅混合溶液进行加强处理，所述绝缘补强层表面还设置有绝缘涂层。

进一步地，所述绝缘补强层包括设置于云母纸基层上表面的第一绝缘补强层以及设置于云母纸基层下表面的第二绝缘补强层，所述第二绝缘补强层通过所述第二有机硅混合溶液进行浸泡加强处理，且第二绝缘补强层表面设置有所述绝缘涂层；

所述第一绝缘补强层为PE薄膜层或无碱玻璃纤维布层，所述第二绝缘补强层为无碱玻璃纤维布层。

进一步地，所述第一有机硅混合溶液包括有机硅树脂、稀释剂、玻纤粉、氢氧化镁。

优选的，有机硅树脂为耐高温的有机硅树脂。

优选的，稀释剂为甲苯溶剂。

优选的，玻纤粉的粒径为500～1000目。

优选的，所述有机硅树脂、稀释剂、玻纤粉、氢氧化镁的质量比范围为1～2:2～3:1～2:1～2。

进一步地，所述第二有机硅混合溶液包括有机硅树脂、稀释剂、硅微粉、石英粉、滑石粉。

优选的，所述有机硅树脂、稀释剂、硅微粉、石英粉、滑石粉的质量比范围为3～4：4～5：2～3：1～2：1～2。

进一步地，所述绝缘涂层包括有机硅树脂、稀释剂、玻璃粉、硅微粉、陶瓷粉。

优选的，所述有机硅树脂、稀释剂、玻璃粉、硅微粉、陶瓷粉的质量比范围为4～5:2～3:1～2:1～2:1～2。

本发明还涉及一种新能源汽车用耐高温云母带的加工方法，包括如下步骤：

1)用淋膜方式将第一有机硅混合溶液加入云母纸基层材料内，以对云母纸鳞片间隙进行填充加强；

2)用第二有机硅混合溶液对绝缘补强层材料浸泡以形成加强的绝缘补强材料；

3)将加强的云母纸基层材料与加强的绝缘补强材料复合得到复合基材，然后在绝缘补强层表面填充涂层溶液以形成绝缘涂料；

4)将经过步骤3)处理的复合基材烘干；烘干后切割并成盘收卷即可。

进一步地，步骤1)中，将有机硅树脂、稀释剂、玻纤粉、氢氧化镁依次放入搅拌器内搅拌均匀得到第一有机硅混合溶液，通过淋漠机将第一有机硅混合溶液加入云母纸基层材料内，淋漠机的挤出温度范围为20～30℃，溶体温度范围为10～20℃。

进一步地，步骤2)中，将有机硅树脂、稀释剂、硅微粉、石英粉、滑石粉依次放入搅拌器并以250～400r/min的速度进行搅拌得到第二有机硅混合溶液，搅拌时间不低于5min，将绝缘补强材料采用第二有机硅溶液进行浸泡处理。浸泡时应保证浸泡液完全浸透绝缘补强材料，优选为在室温条件下浸泡1～3min。

进一步地，步骤3)中，将有机硅树脂、稀释剂、玻璃粉、硅微粉、陶瓷粉依次加入搅拌器并混合均匀得到涂层溶液，将涂层溶液以浸胶方式填充于绝缘补强层表面。

进一步地，步骤4)中，烘干温度为65～75℃，烘干时间为12～16min。

有益效果：本发明所述的一种新能源汽车用耐高温云母带，其适用于新能源汽车动力系统铜排或铝排连接件进行防护，能降低耐高温云母绝缘层厚度，并降低铜排或铝排连接件总成重量。本发明所述的新能源汽车用耐高温云母带厚度为0.2±0.02mm，单层撘压即可，且单层搭压80％绕包厚度低至0.4mm，定量降低25％，拉伸强度提高20％，有效提高了绝缘层厚度和降低连接铜排总成的重量，并改善了电器性能。

本发明所述的新能源汽车用耐高温云母带的加工方法，适合规模化加工生产，关键节点易于控制，产品质量稳定，得到的云母带厚度减少，拉伸强度提升，耐火性能佳，能更好的满足新能源汽车动力系统铜排或铝排连接件的防护需要

附图说明

图1为本发明较佳实施例的剖面结构示意图。

其中：1、第一绝缘补强层；2、云母纸基层；3、第二绝缘补强层；4、绝缘涂层。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施例进一步阐述本发明。

实施例1

如图1所示的一种新能源汽车用耐高温云母带，包括云母纸基层2以及设置于云母纸基层表面的绝缘补强层，所述云母纸采用第一有机硅混合溶液进行加强处理，所述绝缘补强层通过第二有机硅混合溶液进行加强处理，所述绝缘补强层表面还设置有绝缘涂层。

所述绝缘补强层包括设置于云母纸基层上表面的第一绝缘补强层1以及设置于云母纸基层下表面的第二绝缘补强层3，所述第二绝缘补强层3通过所述第二有机硅混合溶液进行浸泡加强处理，且第二绝缘补强层3表面设置有所述绝缘涂层4；

其中第一绝缘补强层1为PE薄膜层，第二绝缘补强层3为无碱玻璃纤维布层。

本发明所述的新能源汽车用耐高温云母带通过在云母纸基层正面贴复一层PE薄膜，有效提高产品常温下绝缘电阻和耐电压性能；通过对云母纸基层、无碱玻璃纤维布的独特处理，从而提高产品的电气性能和耐高温性能，更加符合新能源汽车电池包动力系统连接件用防火耐高温层应用，改善现有铜排或铝排连接件在电芯损坏出现高温或火焰灼烧造成的绝缘下降等问题，有效提高新能源汽车主动安全系数。并且在提高安全系数的同时降低铜排或铝排总成重量和空间，有效提高新能源汽车的续航里程。

实施例2

一种新能源汽车用耐高温云母带的加工方法，包括如下步骤：

1)将有机硅树脂、稀释剂、玻纤粉、氢氧化镁依次放入搅拌器内搅拌均匀得到第一有机硅混合溶液，其中有机硅树脂、稀释剂、玻纤粉、氢氧化镁的质量比为1:2:1:1，搅拌速度为500r/min，搅拌时间不低于10min。搅拌完成后得到第一有机硅混合溶液。

通过淋漠机将第一有机硅混合溶液加入云母纸基层材料内，以对云母纸鳞片间隙进行填充加强；

具体的，淋漠机的挤出温度为20～30℃为佳，当温度过高时第一有机硅混合溶液在挤出时容易凝结成块，造成堵塞淋膜孔，温度过低时流动速率下降容易造成淋膜不均；而溶体温度在10～20℃为佳，当溶体温度过高时，溶液表层容易起胶层，堵塞淋膜孔，当溶体温度过低时，溶液流动速率下降，淋膜孔内容易堆积固化物，造成堵塞。淋漠机的间隙调节在0.035～0.045mm，设置完成后通过淋膜的方式将调配的第一有机硅混合溶液加入到云母纸内，使溶液充分浸透云母纸，对云母纸鳞片间隙层进行填充，从而使云母纸增加强度。

2)将有机硅树脂、稀释剂、硅微粉、石英粉、滑石粉依次放入搅拌器并以250～400r/min的速度进行搅拌得到第二有机硅混合溶液，其中有机硅树脂、稀释剂、硅微粉、石英粉、滑石粉的质量比为3：4：2：1：1，搅拌速率为300r/min，搅拌时间不低于5min。

其中绝缘补强层材料为无碱玻璃纤维布，无碱玻璃纤维布表面呈网格凸起状，将无碱玻璃纤维布浸透在调配成的第二有机硅混合溶液中，使第二有机硅混合溶液充分附着在无碱玻璃纤维布两面，从而形成对无碱玻璃纤维布的耐高温绝缘补强。

3)将加强的云母纸基层材料与加强的绝缘补强材料复合得到复合基材，

将有机硅树脂、稀释剂、玻璃粉、硅微粉、陶瓷粉按照4:2:1:1:1的质量比依次混合，并以400r/min进行混合搅拌15min得到涂层溶液；

以浸胶的方式将复合基材上的无碱玻璃纤维布上的网格进行填充以形成绝缘涂层；

4)将经过步骤3)处理的复合基材放入70℃烘干箱烘干15min，使产品达到完全干燥后取出。当烘干温度不满足70℃，15min时，溶液内稀释剂无法有效烘干，胶液无法形成固化物。温度高于上述条件时，容易出现开裂现象，影响产品性能。

将烘干后的复合基材与所述无碱玻璃纤维布相对的另一面通过覆膜机覆合一层PE薄膜或玻璃纤维布；

将覆膜或玻璃纤维布后的复合基材使用分切机配置不同型号分切刀进行分切切割并成盘收卷。

实施例3

本实施例公开的一种新能源汽车用耐高温云母带的加工方法，在步骤1)中，有机硅树脂、稀释剂、玻纤粉、氢氧化镁的质量比为1:1:1:1，其余与实施例2同。

实施例4

本实施例公开的一种新能源汽车用耐高温云母带的加工方法，在步骤1)中，调配第一有机硅混合溶液过程中，搅拌速度为100r/min，搅拌时间为3min，其余与实施例2同。

实施例5

本实施例公开的一种新能源汽车用耐高温云母带的加工方法，在步骤1)中，调配第一有机硅混合溶液过程中，搅拌速度为300r/min，搅拌时间为3min，其余与实施例2同。

实施例6

本实施例公开的一种新能源汽车用耐高温云母带的加工方法，在步骤1)中，调配第一有机硅混合溶液过程中，搅拌速度为500r/min，搅拌时间为3min，其余与实施例2同。

实施例7

本实施例公开的一种新能源汽车用耐高温云母带的加工方法，在步骤1)中，调配第一有机硅混合溶液过程中，搅拌速度为500r/min，搅拌时间为5min，其余与实施例2同。

实施例8

本实施例公开的一种新能源汽车用耐高温云母带的加工方法，在步骤2)中，调配第二有机硅混合溶液过程中，有机硅树脂、稀释剂、硅微粉、石英粉、滑石粉的质量比为1:1:1:1:1，其余与实施例2同。

实施例9

本实施例公开的一种新能源汽车用耐高温云母带的加工方法，在步骤2)中，调配第二有机硅混合溶液过程中，有机硅树脂、稀释剂、硅微粉、石英粉、滑石粉的质量比为2:2:1:1:1，其余与实施例2同。

实施例10

本实施例公开的一种新能源汽车用耐高温云母带的加工方法，在步骤2)中，调配第二有机硅混合溶液过程中，有机硅树脂、稀释剂、硅微粉、石英粉、滑石粉的质量比为2:3:1:1:1，其余与实施例2同。

实施例11

本实施例公开的一种新能源汽车用耐高温云母带的加工方法，在步骤2)中，调配第二有机硅混合溶液过程中，有机硅树脂、稀释剂、硅微粉、石英粉、滑石粉的质量比为3:4:1:1:1，其余与实施例2同。

实施例12

本实施例公开的一种新能源汽车用耐高温云母带的加工方法，在步骤2)中，调配第二有机硅混合溶液过程中，搅拌速度为100r/min，搅拌时间为3min，其余与实施例2同。

实施例13

本实施例公开的一种新能源汽车用耐高温云母带的加工方法，在步骤2)中，调配第二有机硅混合溶液过程中，搅拌速度为200r/min，搅拌时间为3min，其余与实施例2同。

实施例14

本实施例公开的一种新能源汽车用耐高温云母带的加工方法，在步骤2)中，调配第二有机硅混合溶液过程中，搅拌速度为300r/min，搅拌时间为3min，其余与实施例2同。

实施例15

本实施例公开的一种新能源汽车用耐高温云母带的加工方法，在步骤3)中，调配涂层溶液时，机硅树脂、稀释剂、玻璃粉、硅微粉、陶瓷粉的质量比为1：1：1：1：1，其余与实施例2同。

实施例16

本实施例公开的一种新能源汽车用耐高温云母带的加工方法，在步骤3)中，调配涂层溶液时，机硅树脂、稀释剂、玻璃粉、硅微粉、陶瓷粉的质量比为1：2：1：1：1，其余与实施例2同。

实施例17

本实施例公开的一种新能源汽车用耐高温云母带的加工方法，在步骤3)中，调配涂层溶液时，以100r/min进行混合搅拌5min得到涂层溶液，其余与实施例2同。

实施例18

本实施例公开的一种新能源汽车用耐高温云母带的加工方法，在步骤3)中，调配涂层溶液时，以300r/min进行混合搅拌5min得到涂层溶液，其余与实施例2同。

实施例19

本实施例公开的一种新能源汽车用耐高温云母带的加工方法，在步骤3)中，调配涂层溶液时，以400r/min进行混合搅拌5min得到涂层溶液，其余与实施例2同。

实施例20

本实施例公开的一种新能源汽车用耐高温云母带的加工方法，在步骤3)中，调配涂层溶液时，以400r/min进行混合搅拌10min得到涂层溶液，其余与实施例2同。

其中实施例3、实施例2的产品对照结果如表1所示。实施例4、实施例5、实施例6、实施例7与实施例2的产品对照结果如表2所示。

可知，增加有机硅溶液和稀释剂比例可使其他材料混合更为均匀，且由于玻纤粉粒度较大，搅拌条件控制得当，可有效将材料溶解且浸布后产品均匀度好，无未溶解颗粒，当转速不够时无法将材料有效混合，停止搅拌时容易出现沉淀物；当搅拌时间过短，溶液未完全溶解材料，出现未溶解颗粒。

表1

表2

其中实施例8～11与实施例2的产品对照结果如表3所示，实施例12～14与实施例2的产品对照结果如表4所示。可知增加有机硅溶液和稀释剂可将其他材料更均匀搅拌，降低产品厚度并提高烧结时间，提高硅微粉的比例，可有效改善固化物硬度。而搅拌条件控制得当才能有效将材料溶解且浸布后产品均匀度好，无未溶解颗粒，当转速不够时无法将材料有效混合，停止搅拌时容易出现沉淀物；当搅拌时间不足时，溶液未完全溶解材料，出现未溶解颗粒。

表3

表4

其中实施例15～16与实施例2的产品对照结果如表5所示，实施例17～20与实施例2的产品对照结果如表6所示。由于玻纤粉粒度较大，搅拌条件控制得当，可有效将材料溶解且浸布后产品均匀度好，无未溶解颗粒，当转速不够时无法将材料有效混合，停止搅拌时容易出现沉淀物；当搅拌时间不足15分钟时，溶液未完全溶解材料，出现未溶解颗粒。

表5

表6

继续对实施例2应用于新能源汽车动力系统铜排连接件后进行检测，检测项目为产品厚度、绕包厚度、拉伸强度、工频介电强度、体积电阻率以及高温后性能。

与市面上常用的符合GB/T 196666-2019附录C中规定的FSG矿物合成耐高温云母带进行对比。

将得到的产品按如下要求进行测试：

①产品厚度：按照GB/T5019.2-2009《以云母为基的绝缘材料第2部分：试验方法》第5条款进行。

②绕包厚度：测量原导体厚度为D1，绕包后厚度为D2，绕包厚度为D＝D2—D1。

③拉伸强度：按照GB/T5019.2-2009《以云母为基的绝缘材料第2部分：试验方法》第10条款进行。

④工频介电强度：按照GB/T5019.2-2009《以云母为基的绝缘材料第2部分：试验方法》第22条款进行。

⑤体积电阻率：按照GB/T5019.2-2009《以云母为基的绝缘材料第2部分：试验方法》第25条款进行。

⑥高温后电性能：将样品已60％撘压率绕包在铜排上，使用1000℃火焰灼烧10min，耐电压应DC5000V，60s不击穿，绝缘电阻＞500MΩ。

结果如表7所示。

表7

可知，本发明所述的新能源汽车用耐高温云母带加工工艺，得到的产品在产品厚度、绕包厚度、拉伸强度、工频介电强度、体积电阻率以及高温后性能上均有更为优异的表现，能更好的符合新能源汽车电池包动力系统连接件用防火耐高温层应用的需要。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。