本發(fā)明涉及用于熱絕緣、特別是用于多單元電池(multi-cell)的可再充電電池(batteries)的氣凝膠共混物組合物。

背景技術(shù)：

1、氣凝膠顆?？删哂蟹浅５偷拿芏?、高的孔隙率、以及小的孔隙直徑。氣凝膠(且特別是二氧化硅氣凝膠)展現(xiàn)出低的密度和低的熱導(dǎo)率，使得其可用作絕緣性材料。氣凝膠可通過從水凝膠移除溶劑而形成，例如通過超臨界干燥技術(shù)或經(jīng)由與環(huán)境壓力干燥相結(jié)合的溶劑置換。二氧化硅氣凝膠典型地是親水性的，但可以通過使用特定的處理劑來賦予疏水性。

2、在最廣泛的意義上(即，當(dāng)被認(rèn)為是“具有空氣作為分散劑的凝膠”時(shí))，氣凝膠是通過干燥合適的凝膠來制造。當(dāng)在此意義上使用時(shí)，術(shù)語“氣凝膠”包括在較窄的意義上的氣凝膠，例如干凝膠和冷凍凝膠(cryogels)。如果在高于臨界溫度的溫度下并且從高于臨界壓力的壓力開始從凝膠移除液體，則該凝膠被指定為在較窄的意義上的氣凝膠。與此相反，如果從凝膠亞臨界地移除液體(例如形成液體-蒸氣界面相)，則所得的凝膠在許多情況下被稱作干凝膠。應(yīng)當(dāng)注意，根據(jù)本發(fā)明的凝膠是氣凝膠，因?yàn)槠涫蔷哂锌諝庾鳛榉稚⒔橘|(zhì)的凝膠。

3、絕緣制品用于各種應(yīng)用中以提供絕緣層。例如，絕緣制品或熱控制部件(例如呈面板或毯的形式)用于包括但不限于建筑、冷凍機(jī)、材料處理(例如，用于使管道絕緣)和可再充電電池的應(yīng)用中。這些絕緣制品可采用氣凝膠和/或其它顆粒來阻礙熱傳導(dǎo)性、抑制經(jīng)由紅外輻射的熱損失、并提供其它合乎期望的性質(zhì)。此外，它們可具有額外的組分(例如玻璃纖維)以提供額外的功能(例如機(jī)械完整性和阻燃性)。

4、熱控制部件的提供非熱絕緣功能的組分(components，組件)降低了由制品提供的熱絕緣程度。因此，期望具有這樣的熱控制部件，在該熱控制部件中，絕緣性顆粒被配制以補(bǔ)償其它組分對(duì)熱性能的影響。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、熱控制部件，其包含以下的混合物：a)具有在0.1mm-5mm的范圍內(nèi)的粒度的二氧化硅氣凝膠顆粒和b)具有至少30的甲醇值及100微米或更低的粒度d50的疏水性的含二氧化硅的顆粒，所述混合物具有含二氧化硅的顆粒的帶有至少兩個(gè)峰的粒度分布。所述二氧化硅氣凝膠顆粒和疏水性的含二氧化硅的顆粒以1:99-99:1的比率存在；且所述熱控制部件具有在25℃下的5-30mw/m.k的熱導(dǎo)率和10mm的最大厚度。

2、所述疏水性的含二氧化硅的顆?？蛇x自二氧化硅氣凝膠、熱解法二氧化硅、經(jīng)硅處理的炭黑、覆蓋有二氧化硅的炭黑、熱解法混合金屬氧化物、沉淀法二氧化硅、二氧化硅-炭黑復(fù)合顆粒、稻殼二氧化硅、以及溶膠-凝膠法二氧化硅。例如，所述疏水性的含二氧化硅的顆?？蛇x自二氧化硅氣凝膠、熱解法二氧化硅、以及溶膠-凝膠法二氧化硅。所述疏水性的含二氧化硅的顆粒可通過硅酮流體、環(huán)狀硅氧烷、疏水性的硅烷、經(jīng)官能化的硅烷、或硅氮烷進(jìn)行疏水化。所述疏水性的含二氧化硅的顆?？蔀榫哂?0-550m2/g、優(yōu)選地30-250m2/g的表面積的疏水性的熱解法二氧化硅顆粒。

3、所述疏水性的硅烷可為r4-nsixn，其中n為1-3，每個(gè)r獨(dú)立地選自氫、c1-c30支化和直鏈的烷基或烯基、c3-c18鹵代烷基、c3-c10環(huán)烷基、和c6-c14芳族基團(tuán)，且各x獨(dú)立地為c1-c18支化或直鏈的烷氧基或鹵根。所述經(jīng)官能化的硅烷可包括選自以下的至少一個(gè)官能團(tuán)：丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、氨基、酸酐、環(huán)氧、鹵素、羥基、硫、乙烯基、異氰酸酯、及其組合。所述疏水性的含二氧化硅的顆粒的粒度d50可為0.1微米-100微米。

4、所述混合物可進(jìn)一步包括纖維。所述纖維可為玻璃纖維、陶瓷纖維、合成聚合物纖維、碳纖維、天然聚合物纖維、礦物棉、或者這些中的兩種或更多種的混合物。所述纖維可被黑化(blackened)或覆蓋有金屬。

5、所述熱控制部件中所存在的二氧化硅氣凝膠的至少一部分可結(jié)合有遮光劑。所述二氧化硅氣凝膠的至少一部分可覆蓋有或浸漬有吸熱材料。所述混合物可進(jìn)一步包括選自以下的一種或多種組分：纖維、遮光劑、滯火劑、吸熱材料、相變材料、粘合劑、消泡劑、分散劑、乳化劑、表面活性劑、以及絮凝劑。

6、所述熱控制部件可進(jìn)一步包括包含以下的片材或氈(mat)：硅樹脂、聚偏氟乙烯、氯化聚乙烯、芳酰胺纖維、或芳酰胺氣凝膠。所述熱控制部件可進(jìn)一步包括封裝有所述混合物的包封物。所述熱控制部件可具有毯或壓制墊(pad)的形式。所述熱控制部件可滿足ul94v0的規(guī)范。

7、應(yīng)當(dāng)理解，前面的一般描述和下面的詳細(xì)描述都僅是示例性和解釋性的，并且，旨在提供對(duì)所要求保護(hù)的本發(fā)明的進(jìn)一步解釋。

技術(shù)特征：

1.熱控制部件，其包含以下的混合物：a)具有在0.1mm-5mm的范圍內(nèi)的粒度的二氧化硅氣凝膠顆粒和b)具有至少30的甲醇值及100微米或更低的粒度d50的疏水性的含二氧化硅的顆粒，所述混合物具有含二氧化硅的顆粒的帶有至少兩個(gè)峰的粒度分布，

2.權(quán)利要求1的熱控制部件，其中，所述疏水性的含二氧化硅的顆粒選自二氧化硅氣凝膠、熱解法二氧化硅、經(jīng)硅處理的炭黑、覆蓋有二氧化硅的炭黑、熱解法混合金屬氧化物、沉淀法二氧化硅、二氧化硅-炭黑復(fù)合顆粒、稻殼二氧化硅、以及溶膠-凝膠法二氧化硅。

3.前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)的熱控制部件，其中，所述疏水性的含二氧化硅的顆粒選自二氧化硅氣凝膠、熱解法二氧化硅、沉淀法二氧化硅、和溶膠-凝膠法二氧化硅。

4.前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)的熱控制部件，其中，所述疏水性的含二氧化硅的顆粒通過硅酮流體、環(huán)狀硅氧烷、疏水性的硅烷、經(jīng)官能化的硅烷、或硅氮烷進(jìn)行疏水化。

5.前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)的熱控制部件，其中，所述疏水性的含二氧化硅的顆粒是具有30-550m2/g、優(yōu)選地30-250m2/g的表面積的疏水性的熱解法二氧化硅顆粒。

6.前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)的熱控制部件，其中，所述疏水性的硅烷是：r4-nsixn，其中n為1-3，每個(gè)r獨(dú)立地選自氫、c1-c30支化和直鏈的烷基或烯基、c3-c18鹵代烷基、c3-c10環(huán)烷基、和c6-c14芳族基團(tuán)，且各x獨(dú)立地為c1-c18支化或直鏈的烷氧基或鹵根。

7.前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)的熱控制部件，其中，所述經(jīng)官能化的硅烷包含選自以下的至少一個(gè)官能團(tuán)：丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、氨基、酸酐、環(huán)氧、鹵素、羥基、硫、乙烯基、異氰酸酯、及其組合。

8.前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)的熱控制部件，其中，所述疏水性的含二氧化硅的顆粒的粒度d50為0.1微米-100微米。

9.前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)的熱控制部件，其中，所述混合物進(jìn)一步包含纖維。

10.前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)的熱控制部件，其中，所述纖維為玻璃纖維、陶瓷纖維、合成聚合物纖維、碳纖維、天然聚合物纖維、礦物棉、或者這些中的兩種或更多種的混合物。

11.前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)的熱控制部件，其中，所述纖維被黑化或覆蓋有金屬。

12.前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)的熱控制部件，其中，所述熱控制部件中所存在的所述二氧化硅氣凝膠的至少一部分結(jié)合有遮光劑。

13.前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)的熱控制部件，其中，所述二氧化硅氣凝膠的至少一部分覆蓋有或浸漬有吸熱材料。

14.前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)的熱控制部件，其中，所述混合物進(jìn)一步包含選自以下的一種或多種組分：纖維、遮光劑、滯火劑、吸熱材料、相變材料、粘合劑、消泡劑、分散劑、乳化劑、表面活性劑、以及絮凝劑。

15.前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)的熱控制部件，進(jìn)一步含有包含以下的板或氈：硅樹脂、聚偏氟乙烯、氯化聚乙烯、芳酰胺纖維、或芳酰胺氣凝膠。

16.前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)的熱控制部件，進(jìn)一步包含封裝有所述混合物的包封物。

17.前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)的熱控制部件，其中，所述熱控制部件具有毯或壓制墊的形式。

18.前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)的熱控制部件，其中，所述熱控制部件滿足ul94?v0的規(guī)范。

技術(shù)總結(jié)
熱控制部件，其包含以下的混合物：a)具有在0.1mm?5mm的范圍內(nèi)的粒度的二氧化硅氣凝膠顆粒和b)具有至少30的甲醇值及100微米或更低的粒度D50的疏水性的含二氧化硅的顆粒，所述混合物具有含二氧化硅的顆粒的帶有至少兩個(gè)峰的粒度分布。所述二氧化硅氣凝膠顆粒和疏水性的含二氧化硅的顆粒以1:99?99:1的比率存在；且所述熱控制部件具有在25℃下的5?30mW/m.K的熱導(dǎo)率和0.1?10mm的厚度。

技術(shù)研發(fā)人員：張曉峰,P·F·佩斯卡托雷,A·M·桑切斯加西亞,C·班農(nóng)
受保護(hù)的技術(shù)使用者：卡博特公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/9