[0001] 本发明涉及隔热材料技术领域，尤其涉及一种电芯间隔热材料及其制作方法、电芯、电芯模组。

[0002] 随着新能源行业的不断发展，储能和动力电池系统得到广泛应用。然而，储能和动力电池系统起火问题不断出现，影响汽车系统安全。在方形电芯充放电过程中，电芯的膨胀力和电芯之间热失控蔓延都会影响模组电芯安全。传统隔热材料采用环氧板、聚碳酸酯板或云母片，都是硬性材料，难以吸收电芯的公差和电芯的膨胀力，缓冲性能低。此外，采用普通泡棉难以阻止热失控蔓延，隔热性能差。

[0003] 综上，相关技术中存在的技术问题有待得到改善。

[0051] 为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本申请实施例相一致的所有实施方式，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本申请实施例的一些方面相一致的装置和方法的例子。

[0052] 可以理解，本申请所使用的术语“第一”、“第二”等可在本文中用于描述各种概念，但除非特别说明，这些概念不受这些术语限制。这些术语仅用于将一个概念与另一个概念区分。例如，在不脱离本申请实施例范围的情况下，第一信息也可以被称为第二信息，类似地，第二信息也可以被称为第一信息。取决于语境，如在此所使用的词语“若”、“如果”可以被解释成为“在……时”或“当……时”或“响应于确定”。

[0053] 本申请所使用的术语“至少一个”、“多个”、“每个”、“任一”等，至少一个包括一个、两个或两个以上，多个包括两个或两个以上，每个是指对应的多个中的每一个，任一是指多个中的任意一个。

[0054] 除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中所使用的术语只是为了描述本申请实施例的目的，不是旨在限制本申请。

[0055] 在对本申请实施例进行详细说明之前，首先对本申请实施例中涉及的部分名词和术语进行说明，本申请实施例中涉及的名词和术语适用于如下的解释。

[0056] 电芯模组：是由多个电芯组装而成的单元，用于提供更高的电压和容量。主要功能是将多个电芯连接在一起，以增加电池系统的电压和储能容量。通过并联或串联连接电芯，电芯模组可以满足不同应用的电能需求。串联连接电芯可以增加总电压，而并联连接电芯可以增加总容量。

[0057] 相关技术中，随着新能源行业的不断发展，储能和动力电池系统也得到广泛应用，随着近年来储能和动力汽车起火问题的不断出现，储能和动力电池系统的安全性受到了国家和用户的大量关注，目前系统安全方面主要集中于模组安全和电芯安全，模组之间安全性最重要的是如何防止电芯之间热失控蔓延，增加模组和系统的安全性，目前市场上大部分Pack电池包生产设计厂家针对方形磷酸铁锂电芯间隔热材料主要采用泡棉方案、气凝胶方案、结构胶方案、环氧板PC片等几种常见的方式。然而，由于方形电芯充放电过程中，锂离子嵌入和脱出，会造成极片增大和缩小，会产生一定的膨胀力，膨胀力对电芯和模组的寿命具有重要影响，所以限制电芯的电芯膨胀力对整体寿命和安全性具有重要作用，对电芯膨胀力限制主要通过采用软性材料对电芯膨胀力具有一定吸收和缓冲作用，同时电芯厚度方向也存在公差，电芯堆叠过程中，需要考虑公差以及对电芯膨胀力的考虑，目前市场上常用环氧板PC以及云母片，都是硬性材料，无法吸收电芯的公差和电芯的膨胀力，泡棉可以有效吸收电芯公差和电芯膨胀力，但是普通泡棉隔热性能差，无法有效防止热失控蔓延，气凝胶是一种较好的隔热材料，同时也是软性材料，可以吸收一定的电芯公差和电芯膨胀力，纳米板是比较好的隔热材料，但是无法吸收电芯公差，对于工艺组装具有较大的影响。

[0058] 为了解决上述问题，本申请提供了一种电芯间隔热材料及其制作方法、电芯、电芯模组，有效地提高了隔热材料的缓冲性能和隔热性能，并且提高了电芯的安全性。本申请隔热材料兼容了隔热限位缓冲作用，且成本相对较低。同时，陶瓷泡棉相对普通泡棉加入了陶瓷可以增加泡棉的耐温性，可以在高温条件进行陶瓷化，增加整个泡棉的耐温性。云母具有耐高温性，可以耐高温800℃以上，并且可以保证电芯之间的绝缘性能。陶瓷泡棉具有缓冲和吸收电芯膨胀力以及电芯公差的作用。

[0059] 下面结合附图对本申请实施例进行具体解释：

[0060] 如图1所示，本发明实施例提供了一种电芯间隔热材料，包括金云母片101、第一阻燃粘接胶102和第一陶瓷硅胶泡棉103。可以将金云母片101与第一阻燃粘接胶102进行粘接，并将第一阻燃粘接胶与第一陶瓷硅胶泡棉103进行粘接，以实现金云母片与第一陶瓷硅胶泡棉进行连接。进一步地，如图2所示，隔热材料还可以包括第二阻燃粘接胶104和第二陶瓷硅胶泡棉105。可以将金云母片101与第二阻燃粘接胶104进行粘接，并将第二阻燃粘接胶与第二陶瓷硅胶泡棉105进行粘接，以实现金云母片与第二陶瓷硅胶泡棉进行连接。其中，金云母片的尺寸可以为0.8mm，第一陶瓷硅胶泡棉和第二陶瓷硅胶泡棉的尺寸可以为2mm，也可以根据压缩比以及电芯当前公差进行调整。第一阻燃粘接胶和第二阻燃粘接胶可以包括高强度阻燃3M粘接胶，其厚度范围可以包括0.1mm‑0.15mm。可以通过块状形式将金云母片与第一陶瓷硅胶泡棉或第二陶瓷硅胶泡棉进行上下粘接，还可以通过在金云母片上进行泡棉发泡，不需要使用3M粘接胶，以提高整体融合性。更多地，如图3所示，隔热材料还可以包括保温材料106。其中，保温材料可以包括气凝胶毡或纳米绝热板。可以先将保温材料106通过PET薄膜进行封装，然后将保温材料的短边上封装边与第一陶瓷硅胶泡棉进行粘接。其中，保温材料的长边上封装边的宽度可以为5mm，保温材料的短边上封装边的宽度可以为20mm，PET薄膜的尺寸可以为160mm*160mm*2mm。可以理解的是，保温材料具有两条短边，可以分别在两条短边上粘接第一陶瓷硅胶泡棉103，即粘接金云母片与陶瓷硅胶泡棉形成的组合体，还可以只粘接陶瓷硅胶泡棉。其中，金云母片与陶瓷硅胶泡棉形成的组合体的尺寸可以为160*20*2.5mm。在保温材料粘接陶瓷硅胶泡棉后，可以在保温材料中部位置背贴尺寸为160*30mm*0.1mm的3M粘接胶107，并预留手撕位置，以使得电芯之间通过堆叠挤压，并挤压到要求的间隙后，能够粘接固定电芯。

[0061] 实施本发明实施例的有益效果包括：本发明实施例首先将金云母片与第一阻燃粘接胶进行粘接，然后将第一阻燃粘接胶与第一陶瓷硅胶泡棉进行粘接后得到电芯间隔热材料，从而可以利用陶瓷硅胶泡棉和金云母片的性能提高隔热材料的缓冲性能和隔热性能，使得后续将隔热材料设置于两个相邻电芯之间时，可以提高电芯的安全性。在得到电芯间隔热材料后，将金云母片与第二阻燃粘接胶进行粘接，并将第二阻燃粘接胶与第二陶瓷硅胶泡棉进行粘接，以进一步提高隔热材料的缓冲性能和隔热性能。

[0062] 图4是本申请实施例提供的一种电芯间隔热材料的制作方法的一个可选的流程图，图4中的方法可以包括但不限于步骤S201至步骤S202。

[0063] 步骤S201、将金云母片与第一阻燃粘接胶进行粘接；

[0064] 步骤S202、将第一阻燃粘接胶与第一陶瓷硅胶泡棉进行粘接,得到电芯间隔热材料。

[0065] 本申请实施例所示意的步骤S201至步骤S202，实现了电芯间隔热材料，提高了缓冲性能和隔热性能。

[0066] 在一些实施例中，可以先将金云母片与第一阻燃粘接胶进行粘接，然后将第一阻燃粘接胶与第一陶瓷硅胶泡棉进行粘接,得到电芯间隔热材料。进一步地，可以将金云母片与第二阻燃粘接胶进行粘接，再将第二阻燃粘接胶与第二陶瓷硅胶泡棉进行粘接，得到由一片金云母片和两片陶瓷硅胶泡棉组成的隔热材料。其中，在陶瓷硅胶泡棉上双面背贴3M粘接胶时，与金云母片不接触面预留离型纸和手撕位，在金云母片正反面背贴高强度3M粘接胶时，与陶瓷硅胶泡棉不接触面预留离型纸和手撕位。更多地，可以将得到的电芯间隔热材料设置于两个相邻电芯之间，以防止电芯间的热失控蔓延，并吸收电芯公差和电芯膨胀力，从而提高电芯的安全性。

[0067] 在一些实施例中，金云母片的制作包括以下步骤：

[0068] 在采矿工作面或坑口矿石堆上，对云母矿石进行选矿处理，得到生料云母，选矿处理包括人工拣选、摩擦选矿或形状选矿；

[0069] 对生料云母进行剥片处理，得到待磨云母片；

[0070] 对待磨云母片进行细磨与超细磨处理，得到微细云母粉；

[0071] 对微细云母粉进行焙烧处理，得到云母胚体；

[0072] 根据预设云母尺寸和预设云母形状，对云母胚体进行切割处理，得到云母基板；

[0073] 对云母基板进行抛光处理，得到金云母片。

[0074] 在一些实施例中，金云母片制作方法主要包括云母选矿提纯、剥片、细磨与超细磨、后加工等步骤，其中片状云母一般采用人工拣选、摩擦选矿、形状选矿等。可以先在采矿工作面或坑口矿石堆上，对云母矿石进行选矿处理，得到生料云母。其中，选矿处理可以包括人工拣选、摩擦选矿或形状选矿。在人工拣选时，拣选出已单体分离的云母后，可以将云母与脉石的连生体用手锤破碎，再拣选出其中的云母。在利用摩擦来选矿时，可以根据成片状云母的滑动摩擦系数与浑圆状脉石的滚动摩擦系数的差别，通过斜板分选机进行分选从而使云母和脉石分离。可以理解的是，斜板分选机是由一组金属斜板组成，每块斜板长1350mm、宽1000mm，其下一块斜板的倾角大于上一块斜板的倾角。每块斜板的下端都留有收集云母晶体的缝隙，其宽按斜板排列顺序依次递减。缝隙前缘装有三角堰板，在将物料给入斜面上端后，云母和脉石颗粒沿斜面向下滑动或滚动，因其摩擦系数不同，而具有不同的运动速度，在选别过程中，大块脉石滚落至石堆，而云母及较小脉石块经堰板阻挡，通过缝隙落下一斜板。依次在斜板上重复上述过程，可以使云母与脉石逐步分离。在利用形状来选矿时，可以根据云母晶体与脉石的形状不同，在筛分中透过筛子缝隙或筛孔能力的不同，使云母和脉石分离。分选云母和矿石时，采用一种两层以上不同筛面结构的筛子，一般第一层筛的筛网为方形，当原矿进入第一层筛面后，由于振动或滚动作用，片状云母和小块脉石可以从条形筛缝漏至第二层筛面，因第二层是格筛，故可筛去脉石留下片状云母。然后对生料云母进行剥片处理，将生料云母剥分成各种规格的云母片，得到待磨云母片。再对待磨云母片进行细磨与超细磨处理，得到微细云母粉。可以采用相关设备将片状云母破碎后，将破碎后的颗粒通过提升装置送入料斗，然后通过振荡进料装置将其均匀定量地送入粉碎机的粉碎室，再通过粉碎机对其进行深度处理，从而获得各种尺寸的颗粒。细磨与超细磨处理的挑战是在较低的能源费用和高的磨矿处理量下，获得所要求粒度的磨矿产品。一般规定细磨与超细磨的磨矿产品P80粒度分别为20um和7um。同时，云母粉的生产有干法和湿法两种，云母的干式细磨与超细磨设备主要有球磨机、棒磨机、振动磨、搅拌磨、气流磨、高速机械冲击式粉碎机等。在生产超细云母粉时，一般还需配置干法分级设备(涡轮式空气离心分级机)；在生产较粗的云母粉时一般采用平面摇动筛、悬吊筛、振动筛等进行分级。其中，干磨云母粉技术指标如图5所示，指标包括筛余量、含砂量、烧失量、松散密度、含水量、白度等。此外，湿磨云母粉的主要设备有轮碾机、砂磨机、搅拌磨、高压均浆机等。湿磨云母粉具有质地纯净、表面光滑、径厚比大、附着力强等优点。因此，通过对比干磨和湿磨云母粉的技术指标可以看出湿磨云母粉的性能更好，应用面更广，经济价值更高。尤其是作为珠光云母基料的云母粉一般要求湿磨云母粉。湿磨技术是微细云母粉生产的主要发展趋势。其中，湿磨云母粉技术指标如图6所示，指标包括粒度分布、磁铁吸出物、含砂量、松散密度、含水量、白度等。然后对微细云母粉进行焙烧处理，得到云母胚体，再根据预设云母尺寸和预设云母形状，对云母胚体进行切割处理，得到云母基板，使得云母基板或云母片材符合所需尺寸和形状，最后对云母基板进行抛光处理，并进行打磨，得到金云母片，以达到所需的表面精度和光洁度。

[0075] 在一些实施例中，第一陶瓷硅胶泡棉的制作包括以下步骤：

[0076] 根据第一预设配方比例，将硅胶、陶瓷和辅助材料加入到高压容器罐中进行混炼处理，得到混合材料；

[0077] 将混合材料加入到模具中进行第一成型处理，得到成型材料，第一成型处理包括压延或挤出；

[0078] 将成型材料加入硫化炉中进行硫化处理，得到第一陶瓷硅胶泡棉。

[0079] 在一些实施例中，陶瓷硅胶泡棉主要制作方法可以包括混炼、成型、硫化等步骤。可以先根据第一预设配方比例，将硅胶、陶瓷和辅助材料加入到高压容器罐中进行混炼处理，使得原料充分配合，且均匀分散，得到混合材料，然后将混合材料加入到模具中进行第一成型处理，得到成型材料。其中，第一成型处理可以包括压延或挤出。最后将成型材料加入硫化炉中进行硫化处理，得到第一陶瓷硅胶泡棉，使得具有一定弹性和耐温性能。更多地，第二陶瓷硅胶泡棉的制作方法与第一陶瓷硅胶泡棉的制作方法相同，可以采用相同处理过程来制作第二陶瓷硅胶泡棉。

[0080] 在一些实施例中，气凝胶毡的制作包括以下步骤：

[0081] 根据第二预设配方比例，将待混合原料加入到反应容器中，并进行搅拌处理，得到原料浆料，待混合原料包括硅酸盐、溶胶增稠剂和稳定剂；

[0082] 对原料浆料进行加热处理，得到稠密溶胶；

[0083] 将稠密溶胶加入到成型模具中，并进行真空抽取处理，得到凝胶结构气凝胶；

[0084] 对凝胶结构气凝胶进行第二成型处理，得到成型气凝胶，第二成型处理包括切割、打孔或压模，以使得成型气凝胶的形状和尺寸均符合预设要求；

[0085] 对成型气凝胶进行干燥处理，得到干燥气凝胶，干燥处理包括自然风干或烘箱干燥；

[0086] 对干燥气凝胶进行精细化处理，得到气凝胶毡，精细化处理包括裁剪、卷绕或打孔。

[0087] 在一些实施例中，气凝胶毡是以纳米二氧化硅或金属类气凝胶为主体材料，通过特殊工艺同碳纤维、陶瓷玻璃纤维棉或预氧化纤维毡复合而成的柔性保温毡。其特点是导热系数低，有一定的抗拉及抗压强度。气凝胶毡主要制作方法可以包括原料配制、溶胶制备、气凝胶化、成型、干燥和成品加工等步骤。可以先根据第二预设配方比例和预先制定的配方，将待混合原料加入到反应容器中，并进行搅拌处理，得到原料浆料，其中，待混合原料可以包括硅酸盐、溶胶增稠剂和稳定剂，反应容器可以包括反应釜。然后对原料浆料进行加热处理，利用溶胶增稠剂作用，使胶体粒子聚集，得到稠密溶胶。在加热处理过程中，需要控制溶胶的温度、时间和搅拌速度，以确保溶胶的质量和稳定性。再将制备好的稠密溶胶加入到成型模具中，并进行真空抽取处理，抽取模具中的空气，使溶胶胶体中的溶剂挥发，胶体粒子开始聚集形成凝胶结构，得到凝胶结构气凝胶。在真空抽取处理过程中，需要控制气凝胶的成型时间和温度，以使得后续能够获得均匀致密的气凝胶毡。然后将凝胶结构气凝胶从模具取出，并进行第二成型处理，对凝胶结构气凝胶的形状和尺寸进行加工，得到成型气凝胶，其中，第二成型处理可以包括切割、打孔或压模，以使得成型气凝胶的形状和尺寸均符合预设要求。再对成型气凝胶进行干燥处理，以挥发残留的溶剂和水分，得到干燥气凝胶，其中，干燥处理可以包括自然风干或烘箱干燥。在干燥处理过程中，需要准确控制时间和温度，以避免气凝胶出现开裂或者变形等问题。最后对干燥气凝胶进行精细化处理，得到气凝胶毡，以满足不同场合使用需求。其中，精细化处理可以包括裁剪、卷绕或打孔。

[0088] 在一些实施例中，纳米绝热板的制作包括以下步骤：

[0089] 将铝箔作为底层材料；

[0090] 采用单层复合结构的形式将复合原材料涂布到底层材料上，得到单层结构材料，复合原材料包括轻质材料、无机纳米二氧化硅或陶瓷纤维；

[0091] 对多个单层结构材料进行压制烘烤，得到纳米绝热板。

[0092] 在一些实施例中，纳米绝热板采用导热系数很低的轻质、无机纳米SiO2和陶瓷纤维作为原材料，其导热系数比静止的空气还要小，保温性能比传统保温材料要好4～6倍左右，是性能较好的保温隔热材料。可以先将反射率较高的铝箔作为底层材料，然后采用单层复合结构的形式将复合原材料连续涂布到底层材料上，得到单层结构材料。其中，复合原材料可以包括导热系数很低的轻质材料、无机纳米二氧化硅(SiO2)或陶瓷纤维。最后对多个单层结构材料进行压制烘烤，经过不断层层压制烘烤工艺，得到纳米绝热板。

[0093] 实施本发明实施例的有益效果包括：本发明实施例首先将金云母片与第一阻燃粘接胶进行粘接，然后将第一阻燃粘接胶与第一陶瓷硅胶泡棉进行粘接，从而得到了电芯间隔热材料，进而提高了缓冲性能和隔热性能。通过制作得到的金云母片、陶瓷硅胶泡棉、气凝胶毡和纳米绝热板，来制作隔热材料，从而进一步提高隔热材料的缓冲性能和隔热性能。

[0094] 在一些实施例中，兼容了传统泡棉缓冲电芯膨胀力和吸收电芯公差以及云母耐高温的优点，同时也解决了传统泡棉不耐高温的特性以及云母耐高温不隔热的特性，将两种材料优点结合在一起，形成一种新型组合材料，具有低导热系数，耐高温特性。同时，制作成本相对气凝胶更低，并且其隔热性能能达到气凝胶效果，缓冲电芯膨胀力以及吸收电芯公差的能力和效果比气凝胶效果更好。通过外部机构测试，本实施例隔热材料的导热系数为0.0749W/mK，该导热系数优于云母导热系数0.23W/mK，略差于气凝胶导热系数。将本实施例隔热材料在温度为600℃的环境下加热20分钟，监测得到冷面温度为245℃，基本上与气凝胶效果相当。本实施例隔热材料用于电芯间，具有缓冲电芯膨胀力、吸收电芯公差、电芯热失控隔热等作用，综合了泡棉、气凝胶、云母等优点，并规避了其缺点，同时具有成本低的优势，可以应用在两个电芯之间，提高了整个模组的安全性和寿命。

[0095] 本发明实施例提供了一种包含电芯间隔热材料的电芯，将隔热材料以多种形式粘接在电芯上，形成多种隔热性能的电芯。如图7所示，可以将两条竖条形式的隔热材料301通过第三阻燃粘接胶粘接在电芯302上，其中第三阻燃粘接胶可以包括3M胶或者结构胶。如图8所示，可以将两条竖条形式的隔热材料301通过第四阻燃粘接胶粘接在电芯302上，并且将两条横条形式的隔热材料303通过第五阻燃粘接胶粘接在电芯302上。如图9所示，可以将片状形式的隔热材料304通过第六阻燃粘接胶粘接在电芯302上。更多地，针对大容量电芯，可以在隔热材料中间大面使用陶瓷云母片复合气凝胶或者纳米绝热板，在隔热材料的周边采用陶瓷泡棉云母复合片，以提高隔热性能。

[0096] 实施本发明实施例的有益效果包括：本发明实施例通过以竖条形式、横条形式或片状形式将隔热材料粘接在电芯上，从而得到了包含隔热材料的电芯，进而提高了电芯的安全性。

[0097] 如图10所示，本发明实施例提供了一种电芯模组，电芯模组包括钢扎带401和多个电芯402。可以先将多个电芯依次排列，并且使得相邻两个电芯之间的间隙范围为1.5mm‑2mm，然后通过钢扎带将多个电芯进行捆扎。其中，相邻两个电芯之间粘接有隔热材料403。
在电芯模组组装过程中，按照模组堆叠工序先将隔热材料放入两个相邻电芯之间，由于隔热材料本身带有3M胶可以粘接到电芯上，两个电芯之间间隙一般预留1.5mm‑2mm。本实施例隔热材料可以应用于2mm间隙的电芯模组，也可以根据电芯之间预留间隙情况调整隔热材料的厚度。在放置好电芯后，可以通过挤压工序将整个模组尺寸挤压到预定长度尺寸，以实现整体应用，从而隔热材料可以吸收电芯公差，提高隔热效果，增加模组整体的安全性。

[0098] 实施本发明实施例的有益效果包括：本发明实施例先将多个电芯依次排列，然后在相邻两个电芯之间粘接隔热材料，最后通过钢扎带将多个电芯进行捆扎，从而得到了电芯模组，进而提高了模组的安全性。

[0099] 以上参照附图说明了本申请实施例的优选实施例，并非因此局限本申请实施例的权利范围。本领域技术人员不脱离本申请实施例的范围和实质内所作的任何修改、等同替换和改进，均应在本申请实施例的权利范围之内。