[发明专利]一种电池用气凝胶隔热套筒及其制备方法

说明书

本发明公开了一种电池用气凝胶隔热套筒，包括一端封底的圆柱形套筒，所述套筒内沿轴线方向开设有凹槽，所述凹槽的数量为1‑4个，且均布于圆周方向。其制备方法包括以下步骤：（1）将均一的超细纤维浆液不断抽入中空异形模具中，使得纤维在模具中堆积自主编织成型，然后干燥，脱模得到超细纤维套筒；（2）制备二氧化硅胶团微粒溶液；（3）将二氧化硅胶团微粒溶液加入超细纤维套筒中，然后采用机械波分散法，得到隔热套筒凝胶预制体；（4）将隔热套筒凝胶预制体放入憎水剂醇溶液中进行改性；（5）将改性后的隔热套筒凝胶预制进行干燥、脱模，得到电池用气凝胶隔热套筒。本发明套筒成型均匀，有效避免了浸胶不均、弯曲、空洞等缺陷。

技术领域

本发明属于电池防护技术领域，具体涉及一种电池用气凝胶隔热套筒及其制备方法。

背景技术

隔热材料分为多孔材料和热反射材料两类。前者利用材料本身所含的孔隙隔热，因为空隙内的空气或惰性气体的导热系数很低，如泡沫材料、纤维材料等；后一种材料具有很高的反射系数，能将热量反射出去，如金、银、镍、铝箔或镀金属的聚酯、聚酰亚胺薄膜等。航空航天工业对所用隔热材料的重量和体积要求较为苛刻，往往还要求它兼有隔音、减振、防腐蚀等性能。由于隔热泡棉具有质轻、软、抗冲击、隔热、无毒等优良特性，对于物体具有保护和抗冲击作用；因而在国内市场得到很快发展，成为我国发展很快的一种新能源汽车动力电池模组阻燃隔热防震的新型材料。但隔热棉的阻燃性差，对于新能源汽车电池、军用设备热电池不适用。而筒装电池通常采用传统气凝胶隔热片以及云母片，层层包覆进行隔热，工艺繁琐。另外，目前采用的气凝胶制备隔热套的方法中，常采用的是磁力搅拌法、机械搅拌法等常规搅拌方法，但是这些方法在搅拌过程中会对超细纤维套筒有所损伤，影响隔热套筒的性能。所以，急需对现有工艺进行改进。

发明内容

为解决上述问题，本发明的目的是提供一种电池用气凝胶隔热套筒及其制备方法。

一种电池用气凝胶隔热套筒，包括一端封底的圆柱形套筒，所述套筒内沿轴线方向开设有凹槽，所述凹槽的数量为2-4个，且均布于圆周方向。

为保证隔热套筒的隔热性能，所述套筒的壁厚为1.5-5mm，底厚5-20mm，凹槽宽度为1-5mm。

以上所述的电池用气凝胶隔热套筒的制备方法，包括以下步骤：

(1)将均一的超细纤维浆液不断抽入中空异形模具中，使得超细纤维浆液均匀流向模具各个角落，同时采用真空泵进行不断抽吸，将浆液中溶液抽离出去，利用纤维自主搭建成型性质，使得纤维在模具中堆积自主编织成型，然后干燥，脱模得到超细纤维套筒，所述超细纤维浆液包括超细玻璃纤维、超细高硅氧纤维、超细陶瓷纤维、超细氧化铝纤维、超细莫来石纤维中的一种或两种，酸化处理而成，所述步骤(1)中的干燥是采用冷冻干燥、加热干燥中的一种，所述加热干燥时的温度为80-120℃，时间为8-12h；

(2)采用一步凝胶法，在二氧化硅胶粒溶液加入氨水，使得胶粒发生聚合生长，形成二氧化硅胶团微粒溶液，所述二氧化硅胶粒溶液是以有机硅烷偶联剂聚硅酸乙酯为二氧化硅前驱体，加入酸水解形成，所述酸为草酸或苯甲酸或磷酸或硼酸；

(3)将二氧化硅胶团微粒溶液加入超细纤维套筒中，然后采用机械波分散法，通过胶粒之间较高的碰撞强度与碰撞频率，破坏了胶粒间的团聚结构，使得胶团成长完善，优化了凝胶微观的孔结构和孔级分配，水分子间的表面张力受到破坏，具有了较高优的活性，加快胶粒生长速率，形成二氧化硅胶团，二氧化硅胶团沿着超细纤维凝聚成型，均匀包裹在纤维表面，增强了凝胶结构强度，得到隔热套筒凝胶预制体，所述机械波分散法是采用横波、纵波中的一种或者两种，机械波的振幅为1-5mm，振动频率为40-80Hz，机械波分散的时间为1-60min；

(4)将隔热套筒凝胶预制体放入憎水剂醇溶液中加热到60-70℃进行改性，所述憎水剂为六甲基二硅氮烷；

(5)将改性后的隔热套筒凝胶预制进行干燥、脱模，得到电池用气凝胶隔热套筒，所述干燥为超临界干燥或加热干燥或冷冻干燥。