[發(fā)明專利]一種具有相變功能的絕熱氈及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011574710.7
• 申請日: 2020-12-28
• 公開（公告）號: CN112680977B
• 公開（公告）日: 2022-03-15
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李承東
• 申請（專利權(quán)）人: 江南大學(xué)
• 主分類號: D06N3/00
• 分類號: D06N3/00;D06M11/79;D06M11/38;D06M15/564;C09K5/06
• 代理公司: 無錫市大為專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 32104
• 代理人: 時旭丹;張仕婷

一種具有相變功能的絕熱氈及其制備方法，屬于絕熱材料技術(shù)領(lǐng)域。包括氣凝膠氈和涂覆于上表面和/或下表面的相變涂層；所述氣凝膠氈以纖維氈為主體，通過聚合物全包裹或半包裹的氣凝膠粒子穿插于纖維氈的孔隙內(nèi)部；所述聚合物中含有感光物質(zhì)。本發(fā)明具有相變功能的絕熱氈通過溶膠的制備、凝膠氈的制備、光固化、干燥、膨脹珍珠巖相變材料的制備、相變涂層涂料的制備和復(fù)合等步驟制備而成。本發(fā)明所述的具有相變功能的絕熱氈大幅改善了氣凝膠粒子附著不牢固、易碎掉粉等缺點，利用相變涂層的表面涂覆技術(shù)，減少了氣凝膠粒子在高溫下的損害，具有更長的使用壽命。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種具有相變功能的絕熱氈及其制備方法，尤其適用于新能源汽車、紡織服裝、建筑和光伏等領(lǐng)域的保溫隔熱，屬于絕熱材料技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

隨著石油危機和環(huán)境污染問題的日益嚴(yán)重，汽車的能源消耗和尾氣污染問題越來越受到人們的重視。為了減少傳統(tǒng)燃油汽車對能源的損耗和對環(huán)境的危害，世界各國都相繼加大了汽車節(jié)能減排的力度，把新能源汽車作為汽車發(fā)展的新方向。

鋰離子電池是新能源汽車的主要動力來源，影響著新能源汽車的使用性能和安全性能。據(jù)報導(dǎo)，鋰離子電池最適合的工作溫度為10~35℃，允許的充電溫度為0~45℃，允許的放電溫度為-20~50℃。然而，鋰離子電池在充放電過程中會伴隨著各種化學(xué)反應(yīng)。若電池的工作溫度超出其安全溫度范圍，將會發(fā)生各種化學(xué)連鎖反應(yīng)，造成電池?zé)崃康某掷m(xù)積累，進(jìn)而引發(fā)電池的熱失控。在低溫下，電池充電容易在其內(nèi)部發(fā)生析鋰，過量析鋰會導(dǎo)致鋰枝晶生長，造成內(nèi)短路。此外，電池的內(nèi)部化學(xué)反應(yīng)速度受低溫的影響會降低，造成內(nèi)阻增大、產(chǎn)熱增多，使電能不能完全釋放，充放電效率降低。在高溫下，電池的循環(huán)壽命會大幅減少，存在著熱失控的風(fēng)險。夏季的酷暑爆曬、冬季的嚴(yán)寒雨雪天氣、電池技術(shù)不成熟和不良的用車習(xí)慣等因素均易造成鋰離子電池的熱失控，進(jìn)而引發(fā)汽車安全性事故。

近年來，新能源汽車自燃起火事故頻發(fā)。據(jù)不完全統(tǒng)計，2019年1月至7月底，國內(nèi)外媒體所報道的與動力電池相關(guān)的電動汽車安全事故就達(dá)40余起，其主要原因之一是電池的熱失控及熱蔓延。因此，新能源汽車的電池工作溫度亟需得到有效控制。在鋰離子電池單元間添加絕熱材料，可對電池組進(jìn)行良好的隔熱保溫，避免其工作溫度發(fā)生大的波動，杜絕因為一個電池或其他部件起火而引起火勢迅速擴大，引燃其他電池，造成整車起火的隱患。

氣凝膠氈是一種先進(jìn)的防火絕熱材料，其導(dǎo)熱系數(shù)可低至0.01~0.03W/(mK)，具有難燃、阻燃、絕緣、柔軟和質(zhì)輕等優(yōu)點，同時還有一定的抗拉及抗壓強度，便于保溫施工應(yīng)用，相比于巖棉、聚氨酯泡棉和橡塑海綿等傳統(tǒng)的保溫材料綜合性能更優(yōu)，非常適用于動力電池的隔熱保溫。根據(jù)段永康的碩士畢業(yè)論文《車用動力電池?zé)崽匦苑治黾耙豪浞绞降臒崧右种蒲芯俊返难芯拷Y(jié)果，在動力電池之間增加1mm厚的氣凝膠氈后，可大幅提高動力電池的熱蔓延時間，為車內(nèi)人員的逃生增加了寶貴時間，提高了新能源汽車的安全性。

然而，汽車在行駛過程中會因停頓、啟動等原因發(fā)生高頻的震動。傳統(tǒng)的氣凝膠氈結(jié)構(gòu)強度低，會在高頻震動下掉粉、產(chǎn)生粉塵，久而久之會造成絕熱性能的下降，影響新能源汽車的使用性能和安全性能。此外，單純使用氣凝膠氈只能通過延緩熱傳導(dǎo)來隔熱，其隔熱時間不長。若新能源汽車的行駛時間較長或電池發(fā)生故障，同樣會發(fā)生熱量過多累積，從而引發(fā)熱失控的風(fēng)險。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是克服上述不足之處，提供一種具有相變功能的絕熱氈及其制備方法，其利用纖維氈的三維骨架支撐氣凝膠的骨架，利用聚合物的全包裹或半包裹作用加強氣凝膠的頸部連接，共同減少氣凝膠粒子在高頻震動、沖擊、彎折和潮濕等服役環(huán)境下的掉粉。同時，在纖維氈的表面涂覆相變涂層涂料，使氣凝膠粒子禁錮在纖維氈的內(nèi)部，實現(xiàn)其長期的隔熱保溫；在相變過程中吸收或放出熱量，使動力電池的服役溫度長期保持不變，從而大幅提高新能源汽車的使用性能和安全性能。

本發(fā)明的技術(shù)方案，一種具有相變功能的絕熱氈，包括氣凝膠氈和涂覆于上表面和/或下表面的相變涂層；所述氣凝膠氈以纖維氈為主體，通過聚合物全包裹或半包裹的氣凝膠粒子穿插于纖維氈的孔隙內(nèi)部；所述聚合物中含有感光物質(zhì)。